Введення
Автоматизація - це впровадження технічних засобів, керуючих процесами без безпосередньої участі людини. Різноманітність технічних засобів автоматизації, глибоке вивчення процесів хімічної технології, а також досить добре розроблена теорія автоматичного управління дозволяють інтенсивно проводити автоматизацію в хімічній промисловості.
Однією з основних завдань автоматизації технологічних процесів є підвищення економічної ефективності виробництва. У ряді випадків саме виробництво не може бути реалізоване без його автоматизації. Існує дуже багато процесів, інтенсифікація яких можлива лише при веденні їх у передаварійних режимах, що викликає необхідність в процесі автоматизації таких виробництв вирішувати спільні задачі автоматичного управління і автоматичного захисту.
Найважливішою передумовою автоматизації є відпрацьованість технології виробництва. Основними вимогами, які пред'являє автоматизація до технології, є нерозривність технологічного ланцюга в межах автоматизується ділянки та доцільне розташування обладнання, згідно з напрямком руху матеріальних та енергетичних проток. Чим повніше відповідає процес зазначеним вимогам, тим вище економічна ефективність автоматизації.
У хімічній промисловості питань автоматизації приділяється особлива увага. Це пояснюється складністю і великою швидкістю протікання технологічних процесів, високою чутливістю їх до порушень режиму, шкідливістю умов роботи, вибухо-і пожежну небезпеку перероблюваних речовин.
Впровадження спеціальних автоматичних пристроїв сприяє безаварійної роботи устаткування, виключає випадки травматизму, попереджає забруднення навколишнього середовища.
У цій роботі розглядається регулювання процесу нагрівання.
1 Опис технологічного процесу
Основні принципи управління процесом нагрівання розглянемо на прикладі поверхневого кожухотрубчасті теплообмінника, в який подають нагрівається продукт і теплоносій. Показником ефективності даного процесу є температура t п / / продукту на виході з теплообмінника, а метою управління - підтримка цієї температури на певному рівні.
Залежність температури t п / / від параметрів процесу може бути знайдена з рівняння теплового балансу:
,
де, - Витрати відповідно продукту і гарячого теплоносія;
- Питомі теплоємності продукту і гарячого теплоносія;
- Температури продукту та гарячого теплоносія на вході в теплообмінник;
- Температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника.
Вирішуючи це рівняння відносно, отримаємо:
Витрата теплоносія можна легко стабілізувати або використовувати для внесення ефективних регулюючих впливів. Витрата продукту визначається іншими технологічними процесами, а не процесом нагрівання, тому він не може бути ні стабілізовано, ні використаний для внесення регулюючих впливів; при зміні в теплообмінник будуть надходити сильні обурення. Температури і, а також питомі теплоємності сп і с т визначаються технологічними режимами інших процесів, тому стабілізувати їх при веденні процесу нагрівання неможливо. До неліквідіруемим збурень відносяться також зміна температури навколишнього середовища і властивостей теплопередающей стінки внаслідок відкладення солей, а також корозії. Аналіз об'єкта управління показав, що більшу частину збурюючих впливів неможливо усунути. У зв'язку з цим слід в якості регульованої величини брати температуру, а регулюючий вплив здійснювати шляхом зміни витрати.
Теплообмінники як об'єкти регулювання температури володіють великими запізнюваннями, тому слід приділяти особливу увагу вибору місця установки датчика і законом регулювання. Для зменшення транспортних запізнювань датчик температури необхідно поміщати якомога ближче до теплообмінника. Для усунення запізнювання значний ефект може дати застосування регуляторів з попереджанням і виконавчих механізмів з позіционерамі.
В якості контрольованих величин слід приймати витрати теплоносіїв, їх кінцеві і початкові температури, тиску. Знання поточних значень цих параметрів необхідно для нормального пуску, наладки й експлуатації процесу. Витрата потрібно знати також для підрахунку техніко-економічних показників процесу, а витрата і температуру - для оперативного управління процесом.
Сигналізації підлягають температура і витрата продукту. У зв'язку з тим що різке падіння витрати може послужити причиною виходу з ладу теплообмінника, пристрій захисту в цьому випадку має перекривати лінію гарячого теплоносія.
2 Аналіз технологічного процесу як об'єкта автоматизації
На підставі опису технологічного процесу завданнями автоматизації є:
- Підтримка витрати гарячого теплоносія
- Підтримка тиску вихідного теплоносія
- Підтримання та сигналізація температури продукту
- Підтримання та сигналізація витрати продукту
- Підтримання температури в трубопроводах
- Підтримка тиску кінцевого теплоносія
Технологічна карта параметрів
Апарат | Параметр | Номінальне значення | Допустиме відхилення | Функціональні ознаки ТСА | ||||
Показання | Реєстрація | Блокування | Сигналізація | Регулювання | ||||
Трубопровід | Витрата теплоносія | 15 кг / с | + 10% | Щ | Щ | |||
Трубопровід | Тиск вихідного теплоносія | 0,1 МПа | + 10% | Щ | Щ | |||
Трубопровід | Температура продукту | 60 ° С | + 5% | Щ | Щ | Щ | Подачею теплоносія | |
Трубопровід | Витрата продукту | 20 кг / с | + 10% | Щ | Щ | Щ |