Технологические процессы свеклосахарного и сахарорафинадного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологические процессы свеклосахарного и сахарорафинадного производства

свеклосахарный производство автоматизация диффузия

Технологические процессы свеклосахарного и сахарорафинадного производств как объекты управления.

Сахарная промышленность объединяет свеклосахарные заводы, сырьем для которых служит свекла, и сахарорафинадные заводы, подвергающие дополнительной обработке сахарный песок, полученный на свеклосахарных заводах.

Свеклосахарное производство представляет собой последовательность взаимосвязанных процессов, протекающих в ряде отделений аппаратов. Процесс получения сахарного песка из свеклы включает гидромеханические, механические, тепловые, диффузионные и другие процессы. Свеклосахарное производство является непрерывно-поточным, характеризуется высоким значениями потоков материала и энергии, сложностью процессов массотеплообмена, большой протяженностью производственных линий, наличием внутренних обратных связей по параметрам. Свеклосахарное производство как объект управления характеризуется большой размерностью вектора контролируемых параметров (свыше 400), наличием транспортного запаздывания и инерционными свойствами отдельных аппаратов, распределенными значениями параметров по времени и протяженности аппаратов.

В настоящее время разработана и рекомендована к внедрению типовая схема автоматизации свеклосахарного производства СА-85. В схеме показаны последовательность расположения цехов (отделений), объединенных в процессе свеклосахарного производства, и организация управления по двухуровневой структуре - с локальных пунктов управления (ПУ) и центрального диспетчерского пункта (ЦДП) управление заводом. Локальные ПУ наряду со связью с соответствующими отделениями и ЦДП оснащены еще телефонной связью и промышленным телевидением для связи со службой КИПиА, электротехнической службой, химической лабораторией и управленческим персоналом завода. Типовая схема автоматизации СА-85 составлена на основании комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, опыта внедрения систем автоматизации на действующих заводах и предусматривает контроль 400 параметров процесса, стабилизацию и программное регулирование основных режимных параметров процесса, стабилизацию и программное регулирование основных режимных параметров, осуществляемое 110 контурами регулирования. Схема СА-85 охватывает все технологические участки производства, для которых спроектированы независимые системы управления, предусматривающие наряду со стабилизацией режимных параметров оптимизацию отдельных процессов за счет использования серийных средств автоматизации.

Техническое обеспечение СА-85 базируется в основном на элементах пневматической и электрической ветвей ГАСП. В системах локальных автоматизаций применяются средства автоматизации спецразработок - такие как датчики реологических характеристик плотности рафинатных сиропов, датчики контроля транспортерных лент и индикаторы наличия на них сахара, устройства для выпуска утфиля из ваукуумаппаратов и прочее.

Сахарорафинадное производство является высокомеханизированным, характеризуется высокой интенсивностью процессов наличием параллельных линий материальных потоков и значительным числом единиц технологического оборудования. Производство по характеру протекающих процессов разбиты на ряд отделений, имеющих тесные технологические связи по материальным и энергетическим потокам. Между отделениями предусмотрены промежуточные накопительные емкости.

Склад бестарного хранения оснащен поточно-транспортными механизмами, подающими сырье из железнодорожных вагонов в производственные бункера и помещения склада. В роспуском отделение размещены клеровочные аппараты и сборники промоев. Полученные в отделение сироп должен иметь определенные температуру и концентрацию сухих веществ отделение очистки сиропа оснащено гравиевыми и патронными фильтрами, сборниками сиропа до и после фильтров. Отделение ионитных реакторов включает сборник перед ионитными реакторами, ионитные реакторы и сборники промоев после ионитных реакторов. О качестве работы отделения судят по количеству отфильтрованного сока и его цветности.

Ваукуумвыпарное отделение оснащено вакуум-аппаратами и сборниками, утфилемешалками и утфелераспределителями. Концентрация сухих веществ в уваренном сиропе (утфеле) является одним из наиболее важных количественных показателей работы отделения. Отделение центрифугирования, включающие центрифуги не прерывного действия, через тракт подачи рафинадной кашки связанно с участком прессования и фасовки. В состав последнего входят пресс-сушильные агрегаты, производительность которых определяется расходом рафинадной кашки и частотой вращения ротора установки. Любое рафинадное производства имеет склад готовой продукции, оснащенный поточно-транспортными механизмами для транспортировки пакетов и коробов.

Производство сахара-рафината является не прерывно-дискретным, так как в составе оборудования производственных отделения задействованы аппараты с периодической организацией обработки-вакуум аппараты, утфеле мешалки и центрифуги продуктовых утфелей. Производственной продукцией сахаро-рафинадных заводов являются быстро растворимый прессованный сахар-рафинад, прессованный колотый сахар, сахар-рафинад в мелкой упаковки, жидкий сахар и патока.

Для сахаро-рафинадных заводов тепловая схема автоматизации (подобная СА-85) формально не составлена. Однако для двух основных видов сахаро-рафинадного производства, использующих в качестве сырью тростниковый сахар-сырец и промышленный сахар- песок, разработаны достаточно полные проекты комплексных систем локальной автоматизации процессов и аппаратов, головные образцы которых внедрены и эксплуатируются на сахаро-рафинадных заводах. Специфичность сред, их агрессивность, наличие механических включений создают сложности в измерении ряда параметров, определяют объективные трудности при автоматизации этих заводов.

Системы автоматизации технологических процессов свеклосахарного производства.

Процесс диффузии. Свеклопереробатывающие отделение является одним из основных на свеклосахарном заводе. В диффузионной установки извлекается сахар, содержащийся в свекле. Полученные диффузионный сок на последующих участках подвергают очистки и обработки в целях получения товарного сахара-песка. В параметры полученного диффузионного сока, его технологические свойства, а так же потери сахара в жоме (безсахаренной стружке) определяют дальнейший ход процесса и показатели работы всего завода.

В свеклоперерабатывающем отделение наряду с основным оборудованием - диффузионными аппаратами разных конструкций - размещены свеклорезки, аппараты для подготовки, подогрева и подачи воды, сборник диффузионного сока, транспортеры и прочее. На современных свеклосахарных заводах наибольшее распространение получили наклонные и колонные диффузионные аппараты. Рассмотрим наиболее подробно работу диффузионного отделения, оснащенного наклонными диффузионными аппаратами А1-ПДС-20 и схему его автоматизации. РИСУНОК

Наклонный диффузионный аппарат представляет собой корыто образный корпус внутри которого смонтированы транспортированные стружку шнеке корпус снабжен жомовыгрузочным устройства и система обогрева. Размеры аппарата (в м.) зависят от расчетной производительности: длинна 22-35, высота 7 -10, ширина 5-8.

Измельченная в виде стружки свекла подается транспортом 2 в головную часть аппарата 1. Экстрагирующая жидкость - жомопрессовая и сульфитированная вода - подаются в хвостовую часть аппарата. Стружка, заполняющая все внутреннее пространство аппарата, перемещается от головной его части к хвостовой двумя парами шнеков, вращающихся не зависимо один от другого. В процессе транспортирования свекловичная стружка обессахаривается, превращается в жом, а вода, движущаяся в противотоке со стружкой, обогащается сахаром и превращается в диффузионный сок. Жом выгружается из аппарата ленточными шнеками. Вода, полученная при отжиме жома, очищается и вращается в диффузионный аппарат в целях снижения потерь сахара. Сульфитированная вода подается в аппарат после обработки в сульфитаторе сернистым газом до придания её слабокислой реакции (рН около 6). Полученный диффузионный сок отделяется от стружки на лобовом сите и откачивается насосом 4 на дальнейшую переработку. Для улучшения диффузии молекул сахара из стружки в раствор аппарата снабжен секционной паровой рубашкой.

Эффективность работы диффузионного отделения определяется его производительностью, содержания сахара в диффузионном соке и потерями сахара в жоме. На экстракцию сахара влияют многие факторы: температурные режимы по зонам аппарата, качество свекловичной стружки, время диффузирования, рН среды в аппарате, соотношение расходов стружки и воды и др.

При проектировании системы автоматизации диффузионного отделения учтены свойства объекта управления (диффузионного аппарата), определяющие специфику построения отдельных контуров регулирования. Диффузионный аппарат является объектом с распределенными параметрами, так как температурные режимы сокостружечной смеси и содержания в ней сахара не одинаковы по зонам аппарата. Объект управления обладает значительными инерционными свойствами как по каналу стабилизации температурного режима сокостружечной смеси, так и по каналу регулирования концентрации диффузионного сока.

С учетом специфики объекта управления типовая схема автоматизации предусматривает стабилизацию удельной нагрузки аппарата: стабилизацию концентрации диффузионного сока: стабилизацию температурных режимов по зонам диффузионного аппарата: стабилизацию уровня в головной части аппарата: измерение расходов стружки, экстрагирующих жидкостей, диффузионного сока: измерение рН сокостружечной смеси. Большинство технологических параметров свеклоперерабатывающего отделения контролируют с помощью общепромышленных приборов. Исключения составляют средства измерения концентрации сухих веществ в диффузионном соке и сахара в жоме.

Удельная нагрузка на диффузионный аппарат - масса стружки, приходящиеся на единицу объема корпуса, - определяется производительность отделения. Удельную нагрузку оценивают по величине тока, потребляемого электродвигателями приводов транспортирующих шнеков, и регулируют изменением производительности свеклорезки 3 . Время чистого запаздывания по этому каналу регулирования достигает 20 мин, а постоянная времени - 30 мин. Поэтому АСР построена по двухконтурной схеме с использованием основной информации от привода хвостовых шнеков и дополнительной - от привода головных шнеков.

Нагрузка электродвигателей шнеков измеряется с помощью калиброванных шунтов в 2-1 и 2-2 и автоматических потенциометров 2-3 и 2-4. В зависимости от изменения нагрузки регулирующий прибор 2-5 вырабатывается дискретный выходной сигнал для управления приводом свеклорезки. Для увеличения запаса устойчивости контура регулирования в нем используется обратная связь по частоте вращения свеклорезки. Частота вращения измеряется тахогенератором 2-7 подается на вход регулирующего прибора. Номинальная частота вращения устанавливается задатчиком 2-8.

Стабилизация концентрации диффузионного сока осуществляется путем изменения расхода воды, подаваемой в диффузионный аппарат. С учетом инерционных свойств объекта управления АСР построена по двухконтурной схеме. На регулирующий блок 6-4 поступает сигнал о величине и скорости изменения количества сахара в сокостружечной смеси в средней зоне диффузионного аппарата. Содержание сухих веществ в сокостружечной смеси и диффузионном соке, определяющее содержание сахара, контролируют комплектами рефрактометров 6-1 и 6-5 в автоматических мостов 6-2 и 6-6. Блок прямого предварения 6-3 предназначен для введения в сигнал, пропорциональный содержащих сухих веществ в сокостружечной смеси, составляющей, которая характеризует скорость изменения контролируемого параметра. Вторичным прибором в АСР содержание сухих веществ в диффузионном соке является прибор 6-7.

Автоматическое регулирование температуры сокостружечной смеси в наклонном диффузионном аппарате с учетом его инерционных свойств реализуют по пяти зонам. Контуры АСР построены на базе идентичных средств автоматизации. Датчиками температуры служат медные термопреобразователи сопротивления 8-1 - 12-1. Вторичные приборы - автоматические мосты - работают в комплекте с пневматическими регуляторами, реализующими ПИ-закон регулирования (на АС полный набор элементов показан для секций хвостовой части аппарата). Регулирующие воздействия в контурах стабилизации температуры осуществляются клапаны, изменяющие расход пара, подводимого к каждой из секций аппарата.

Необходимая продолжительность контакта стружки с соком достигается путем автоматической стабилизации уровня в головной части аппарата. Уровень измеряется пьезометрическим методом, заключающимся в измерении перепада давления воздуха, продуваемого через трубки, опущенный в контролируемую среду. Сигнал от дифманометра 7-6, характеризующий уровень сока, поступает на вторичный прибор 7-8 и регулятор 7-9. Регулирующее воздействие - изменения расхода откачиваемого диффузионного сока - осуществляется регулирующим клапаном 7-10. Системой автоматизации предусмотрен контроль перепада уровней сокостружечной смеси по длине аппарата и на лобовом сите. Уровень по длине аппарата измеряется (7-1, 7-2) так же, как и уровень в головной части аппарата, пьезометрическим методом. Перепады давления измеряются дифманометрами 7-4 и 7-5 и записываются вторичным приборов 7-7.

Схемой автоматизации предусмотрен контроль расходов экстрагирующих жидкостей и диффузионного сока индукционными расходомерами, в комплект которых входят датчики 3-1, 4-1, 14-1 и вторичный самопишущие приборы 3-2, 4-2, 14-2. Расход свекловичной стружки измеряется ленточными весами с встроенным в них дифференциально-трансформаторным датчиком 1-1, работающим в комплекте с вторичны прибором 1-2. Измерение рН сокостружечной смеси регулируется комплект чувствительного элемента 13-1, преобразователя 13-2 и вторичного прибора 13-3.

Процесс дефекосатурации. Очистка диффузионного сока от органических примесей на свеклосахарных заводах осуществляется на участке дефекосатурации, позволяющей за счет последовательного воздействия реагентов провести эффективное отделение осадка от сахарного сиропа. Технологический процесс этого участка включает операции предварительной дефекации, основной дефекации, 1 и 2 сатураций.

Преддефекаторе 1 - цилиндрической емкости с мешалкой - осуществляют смешивание диффузионного сока с соком 1 сатурации, содержащим большое количество растворенной извести и частицы карбоната кальция. В полученной таким образом суспензии органической смеси выпадают в осадок в виде крупных рыхлых хлопьев. На дальнейшую обработку сок подается самотеком через переливной патрубок, регулирующий уровень в предфекаторе.

В основном дефекаторе 3 за счет дополнительной обработки диффузионного сока раствором извести - известковом молоком - уничтожаются микроорганизмы и выпадают в осадок анионы органических кислот. Дефекатор конструктивно подобен преддефекатору, но смесь сока и известкового молока поступает в него по одному патрубку.

Нейтрализация извести дефекованного сока осуществляется в два этапа сатурационным газом, содержащим около 30 % СО2. В аппарате 1 сатурации 4 большая часть извести превращается в карбонат кальция, адсорбирующий органические примеси. В этом аппарате отделяют осадок от сока, который направляют в аппарат 2 сатурации 5 (для окончательного удаления извести из раствора). Аппарат 1 сатурации 4 представляет собой цилиндрический корпус с коническим днищем и расширенной верхней частью, в которой собирается большое количество пены. Сатурационный газ подводиться в нижнюю часть аппарата, проходит слой сока и выбрасывается в атмосферу. В верхнюю зону аппарата 2 сатурации (аналогичной конструкции) подают фильтрованный сок 1 сатурации и незначительное количества известкового молока для улучшения качества осадка после 2 сатурации.

Эффективность работы участка дефекосатурации оценивают по его производительности, полное удаление примесей, количеству извести и сатурационного газа, израсходованных на процесс очистки. Перечисленные параметры могут меняться в значительных пределах и в основном зависят от химического состава диффузионного сока, поступающего на обработку, его температуры, плотности известкового молока и состава сатурационного газа.

Станция дефекосатурации как объект управления характеризуется рядом особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании системы автоматизации: все аппараты станции обладают распределенностью параметров, обусловливающих интенсивность протекания в них химических реакций: высокая скорость химических реакций определяет жесткие требования к временным показателям переходных процессов в АСР: на объект управления действует большое число возмущающих воздействий, которые не удается нейтрализовать, - изменение состава диффузионного сока, изменение плотности известкового молока и содержания СО2 в сатурационном газе. Качество проведения предварительной и основной дефекаций характеризует содержание извести в суспензии, выходящей из аппаратов. Из-за отсутствия средств экспресс-анализа этого параметра в промышленных условиях управление дефекацией осуществляют поддержанием соотношения выходных потоков в аппараты.

При Условии стабилизации температуры диффузионного сока, поступающего на очистку, схема автоматизации участка дефекосатурации обеспечивает стабилизацию соотношения расходов диффузионного и рециркуляционного соков 1 сатурации, подаваемых в преддефекатор: стабилизацию соотношения расходов сока и известкового молока, подаваемых в аппарат основного дефекации: стабилизацию значений рН сока 1 и 2 сатураций.

Автоматическое регулирование соотношения расходов «диффузионный сок и сок 1 сатурации» осуществляют путем воздействия на расход рециркуляционного сока. Расход продуктов, поступающих в преддефекатор, измеряют электромагнитные расходометры, датчики 1-1 и 1-2 которых установлены на соответствуующих магистралях. Вторичные параметры и передают сигнал на регулирующий блок соотношения 1-5, формирующих управляющие воздействия. В АСР предусмотрена панель дистанционного управления 1-6.

Стабилизацию соотношения расходов «диффузионный сок и известковое молоко» поддерживают, воздействуя на подачу известкового молока в аппарат основной дефекации. Специфичные свойства раствора извести - колебания плотности, осаждение из суспензии твердых частиц - обуславливают установку на магистрали подачи известкового молока дозатора 2 специальной разработки. Он представляет собой целевой расходомер с двумя клапанами, через раствор извести подается в аппарат основной дефекации и 2 сатурации. Например 2-1, измеряющий уровень в напорной камере щелевого расходомера, отрабатывает сигнал, который пропорционален текущему расходу известкового молока, подаваемого в дефекатор. Измерение расхода осуществляет вторичный прибор 2-3: регулирующий блок 2-4 сравнивает сигналы, пропорциональные текущим значениям расходов диффузионного сока и известкового молока (1-3 и 2-3), и формирует управляющий сигнал в зависимости от возникающего рассогласования. Численные значения соотношения можно менять панелью управления 2-5, а расход известкового молока - регулирующим клапаном 2-6 дозатора.

Стабилизацию рН сока 1 и 2 сатураций осуществляют двумя контурами регулирования, построенными на использовании идентичных средств автоматизации. На производственном участке установлены погружне датчики рН 3-1 и 4-1 в комплекте с преобразователями 3-2 и 4-2. На щите смонтированы комплекты электропневматических преобразователей 3-3 и 4-3, вторичных приборов 3-4 и 4-4 и автоматических регуляторов 3-5 и 4-5, реализующих ПИД- закон регулирования. Регулирующие воздействия направлены к заслонкам, смонтрированом на трубопроводе подачи сатурационного газа.

К отфильтрованному соку 1 сатурации перед аппаратом 2 сатурации добавляют незначительное количество известкового молока. Система автоматизации предусматривает возможность управление клапаном 5-2, установленном на дозаторе, со щита панелью управления 5-1.

Наряду с описанным предусмотрены контроль и стабилизация давления в магистрали сатурационного газа, сигнализация падения давления в магистрали. Комплект средств автоматизации включает дифманометр 6-1 с дифференциально-трансформаторным выходом и показывающий прибор с регулирующей приставкой 6-2. Выходной сигнал регулирующего блока воздействует через пневматический исполнительный механизм на заслонку сброса сатурационного газа в атмосферу.

Процесс выпаривания. Выпарная станция (ВС) занимает важное место в общей технологической и тепловой схемах сахарного завода. Кроме своего основного назначения - выпаривания поступающего сока, до заданного содержания сухих веществ при определенной производительности сахарного завода, - она обеспечивает вторичными соковыми парами теплообменную аппаратуру завода, снабжает котельную конденсатом для питания паровых котлов, а завод - аммиачной водой для технологических нужд.

Для выпаривания сока на сахарных заводах применяют многокорпусные выпарные установки, позволяющие последовательно многократно использовать пар, поступающий в первый корпус. На ВС сок концентрируется с 15-16 до 65-70% сухих веществ (плотность 1,32 г/см3) и превращается в сироп, который подвергается дальнейшей обработке в вакуум-аппаратах.

При работе ВС сок направляется в первый корпус и последовательно переходит из корпуса в корпус. Свежий пар поступает только в первый корпус. Второй корпус обогревается соковым паром первого корпуса, третий - соковым паров второго и т.д. Для многократного использования греющего пара, поступающего в первый корпус, в последующих корпусах температура снижается благодаря убывающему последовательно остаточному давлению в надсоковым пространствах аппаратов. Так как процесс выпаривания непрерывен, а количество поступающего сока и отбор сокового пара из выпарных аппаратов изменяющего сока и отбор сокового пара из выпарных аппаратов изменяются во времени, то поддержание оптимального режима работы ВС возможно только при автоматическом управлении процессом выпаривания. Оптимальным будет считаться режим, обеспечивающий заданную производительность ВС при стабилизации уровня сока в корпусах выпарных аппаратов, что гарантирует наилучшие условия теплообмена и бесперебойное снабжение потребителей соковым паром необходимого потенциала.

Схемы автоматизации ВС строят на основе двухуровневой структуры, в которой на нижнем уровне используются локальные системы автоматизации, а на верхнем уровне - система централизованного контроля и управления на базе управляющего вычислительного комплекса (УВК). Значительная часть локальных систем автоматизации функционирует во взаимодействии с УВК и представляет необходимую информацию для решения задач централизованного контроля состояния производства и расчета ТЭП. Остальная часть локальных систем автоматизации функционирует самостоятельно, решая задачи стабилизации и сигнализации отклонений технологических параметров. В качестве примера рассмотрим схему автоматизации пятикорпусной ВС с повышенным температурным режимом.

Работа такой ВС отличается рядом преимуществ: снижением чувствительности к изменениям расхода и концентрации сока, поступающего на выпаривание; сокращением времени пребывания сока в зоне высоких температур вследствие переноса отборов пара из первых корпусов в последние, что при прочих равных условиях уменьшает разложение сахара и нарастание цветности сока при выпаривании; уменьшением продолжительности варки утфеля в вакуум-аппаратах путем повышения температуры греющего пара.

Сок температурной 86 *С нагревается в группе подогревателей 7 и при достижении температуры 126 *С поступает в корпус 1 выпарной станции.

Туда же подается ретурный пар давлением 0,29 МПА и температурой 136*С.

Схема автоматизации обеспечивает стабилизацию давления сокового пара корпусов 1 и 2 ВС; стабилизацию разрежения в корпусе 5; стабилизацию уровней сока по выпарным аппаратам; подачу аммиачной воды в сборник сока перед ВС при падении уровня в корпусе 1; измерение температуры по корпусам 1-5 ВС; контроль давления пара и перепада давления между паровой камерой и надсоковым пространством в корпусе 1; измерение плотности сиропа, откачиваемого на дальнейшую переработку; контроль расхода сока, поступающего в переработку, и сиропа, откачиваемого из ВС.

Давление сокового пара корпуса 1 стабилизируется по жесткой программе. По мере отложения накипи на поверхности нагрева выпарного аппарата заданное значение давления периодически повышают в целях сохранения требуемой производительности ВС. Контур стабилизации включает пневматический преобразователь давления 3-1, прибор умножения на постоянный коэффициент 3-2, прибор селектирования большего сигнала 3-3 (сигнал на этот прибор и от преобразователя, установленного на корпусе 11), вторичный прибор 3-4 и ПИ-регулятро 3-5. Давление поддерживается путем регулирования поступления ретурного пара в паровую камеру корпуса 1 ВС. В контуре предусмотрено ручное дистанционное управление регулирующим органом при помощи станции управления, встроенной во вторичный регистрирующий прибор 3-4.

Разрежение в корпусе 5 поддерживается измерительным преобразователем разности давления 5-1 и комплектом вторичного прибора 5-2 и регулятора 5-3. Стабилизация уровней для теплопередачи, повышая тем самым производительность ВС. Работа узла регулирования уровней осуществляется по принципу продольной стабилизации. Возникающее в любой зоне системы возмущение последовательно передается на корпус 1 ВС. Если количество сока, поступающего в выпарную станцию, недостаточно для восстановления минимально допустимых уровней в аппаратах, системой автоматизации предусмотрена подача аммиачной воды в сборник сока 6 перед ВС. Любой контур регулирования реализован с использованием комплекта буйкового уровнемера 13-1, пневматического позиционера 13-6, прибора селектирования меньшего сигнала 13-5, вторичного прибора 13-3 и пневматического регулятора 13-4. Аммиачную воду в сборник сока перед ВС подают при оголении поверхности обогрева выпарных аппаратов. Параметром, который наиболее точно фиксирует начало предаварийного режима, является разность давлений между греющим и соковым парами первого выпарного аппарата. При оголении поверхности нагрева теплопередачи от пара к кипящей жидкости резко уменьшается, давление греющего пара возрастает, а сокового - падает. Это приводит к увеличению перепада давления. Росту перепада давления соответствует увеличение нагрузки аппарата, что и служит сигналом для включения подачи воды в соковую камеру аппарата.

В рассматриваемом узле при снижении уровня сока в сборнике до минимального значения сигнала от датчика 9-1 замыкает контакт пневмоэлектрического преобразователя 8-2. Если при этом уровень в корпусе 1 нормальный (сигнал от датчика 10-1) , никаких изменений в цепи не произойдет. При минимальном значении уровня в корпусе 1 замыкается еще один контакт преобразователя 8-2. Для контроля давления ретурного пара предусмотрен пневматический преобразователь давления 6-1, сигнал от которого поступает на самопишущий трехшкальный вторичный прибор 7-2. Перепад давления измеряется комплектом преобразователя 7-1 и вторичного прибора 7-2. При росте перепада давления в корпусе 1 замыкается третий контакт преобразователя, что служит сигналом для включения подачи воды. В схему подачи аммиачного воды входят сигнализатор мембранный 8-1, электропневматический клапан 8-4, ключ выбора режима управления 8-3.

Контроль температуры в корпусах ВС осуществляется шеститочечным уравновешенным автоматическим мостом 1-6, на который поступают сигналы от термопреобразователей температуры, установленных на каждом выпарном аппарате. Плотность сиропа, выходящего из ВС, является один из параметров, позволяющим в комплекте радиоизотопным плотномером 15-1, работающим в комплекте с вторичным показывающим и самопишущим прибором 15-3.

Контроль расходов сока, поступающего на переработку, и сиропа после ВС осуществляется индукционными расходомерами. Датчики 16-1 и 17-1 установлены на производственных коммуникациях, а на щит вынесен вторичный показывающий и самопишущий прибор 16-4.

Схема автоматизации технологических процессов

Схемы автоматизации технологических процессов являются основным техническим документов, определяющим оснащение объекта управления средствами автоматизации. При разработке СА ТП решают следующие задачи: получение информации о состоянии ТОУ; контроль, измерение, регистрация и сигнализация параметров процесса и состояния оборудования: регулирование технологических параметров процесса; управление оборудованием; размещение средств автоматизации на щитах, пультах и технологическом оборудовании.

Задачи автоматизации решаются с использованием технических средств, включающих отборные устройства, средства получения первичной информации, средства преобразования и переработки информации, средства преобразования и переработки информации, средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу и вспомогательные устройства.

1) При разработке технических средства автоматизации необходимо учитывать характер ТП, условия пожаро- и взрывоопасности процесса, токсичность и агрессивность окружающей среды; параметры и физико-химические свойства измеряемой среды; дальность передачи сигналов информации от места установки измерительных преобразователей до пунктов контроля и управления; требования к системе управления по надежности, точности и быстродействию;

2) СА ТП должны строиться на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и ВТ; при этом желательно использовать универсальные системы ГСП, характеризуемые простотой сочетания, взаимозаменяемостью, удобством компоновки на щитах и пультах управления;

3) в случаях, когда система автоматизации, использующих вспомогательную энергию, определяется условиями пожаро- и взрывоопасности автоматизируется объекта, требованиями к быстродействию и дальности передачи сигналов информации и управления;

4) количество приборов, аппаратуры сигнализации и управления, устанавливаемых на диспетчерских щитах и пультах, должно быть ограничено. Избыток аппаратуры отвлекает обслуживающего персонала от основных средствавтоматизации, определяющих ход ТП, усложняет эксплуатацию установки, увеличивает ее стоимость;

5) в процессе разработки СА ТП нужно учитывать наращивания функций управления в системе.

В верхней части чертежа СА изображают технологическую схему, которая должна давать представление о принципе работы ТОУ. На технологическом оборудовании и коммуникациях показывают отборные устройства, датчики, регулирующую и запорную арматуру, определяя тем самым относительное расположение мест отбора измерительных сигналов и подачи команд управления. Приборы и средства автоматизации на СА изображают в соответствии с ГОСТ 21.404-85. Стандарт устанавливает два метода построения условных обозначений приборов и средств автоматизации: упрощенный и развернутый.

При упрощенном методе построения приборы и средства автоматизации, осуществляющие сложные функции, например контроль, регулирование и сигнализации, и выполненные в виде отдельных блоков, изображающие вспомогательные функции, не изображают. При развернутом методе построения каждый прибор или блок изображают отдельным условным обозначением.

Построение прибора. В верхней части графического изображения наносят буквенные обозначения измеряемой величины и функциональных признаков прибора, в нижней части - позиционное обозначение или комплекта средств автоматизации. Комплектом называется совокупность средств, предназначенных для измерения, сигнализации или регулирования одного параметра. Все приборы комплекта средств автоматизации обозначают одним номером, а каждой его составной части присваивается дополнительный цифровой индекс. Полный номер каждого элемента комплекта аппаратуры состоит из двух частей.

Присвоение дополнительных цифровых индексов в комплекте аппаратуры производится в такой последовательности: датчик, измерительный или регулирующий прибор, переключатель и так далее. Позиционное обозначение элемента СА сохраняется за ним во всех материалах проекта. Первая буква в обозначении прибора или устройства является наименованием измеряемой величины. Буквенные обозначения устройств, предназначенных для ручных операций, должны начинаться с буквы H. Порядок расположения буквенных обозначений функциональных признаков приборов обусловлен последовательностью: I, R,C,S,A.

В качестве примера приведена СА участка ТП, на котором реализованы АСР температуры и расхода продукта, подаваемого на обработку; АСР давление пара в магистрали; позиционная АСР уровня в накопленной емкости; система управления электроприводом насоса.

При разработке СА ТП принято изображать щиты и пульты управления в виде прямоугольников в нижней части поля чертежа. В зону этих прямоугольников выносят аппаратуру контроля, регулирования, сигнализации и управления. На участках линий связи элементов одного комплекта указывают предельные рабочие значения измеряемых и регулируемых величин.

Электроаппаратуре изображаемой в СА ТП, присваиваются цифробуквенные обозначения, принятые на принципиальных электрических схемах. Позиционные обозначения некоторых приборов и средств автоматизации, таких как регуляторы прямого действия, показывающие термометры, манометры, состоят только из порядкового номера.

Приборы и средства автоматизации, установленные вне щитов и пультов и не связанные непосредственно с технологическим оборудованием и коммуникациями, условно показывают в прямоугольнике «приборы по месте». Этот прямоугольник изображают над прямоугольным щитом и пультов управления.

В технологической схеме сборник 1 предназначен для компенсации неравномерностей в подаче продукта на переработку, а сборник 11 является накопительным. Схемой автоматизации предусмотрено двухпозиционное регулирование уровня в нем. Датчики уровня 1-1 и 1-2 подают сигналы на позиционное регулирование устройство 1-3, воздействующее на электромагнитный клапан1-4, управляющий подачей продукта в сборник. Стабилизацию температуры продукта, подаваемого на обработку насосом 4, обеспечивает АСР, включающая датчик 2-1, показывающий и регулирующий прибор 2-2, исполнительный механизм 2-4 и регулирующий орган 2-5, который изменяет подачу теплоносителя в теплообменник 3. В АСР предусмотрена возможность управления регулирующим органом посредством панели дистанционного управления 2-3.

В АСР стабилизации расхода продукта сигнал от датчика 4-1, установленного на трубопроводе, через промежуточный преобразователь 4-2 попадает на показывающий самопишущий и регулирующий прибор 4-3. В рассматриваемом контуре величина расхода определяется степенью дросселирования потока, зависящей от степени открытия регулирующего клапана 4-6. Часто на СА рядом с изображением регулирования. Регуляторами 2-2 и 4-3 реализуется ПИ-закон регулирования.

Тип, марка и основные характеристики используемых в СА ТП средств автоматизации приводятся в спецификации, которая является составной частью текстового материала любого проекта автоматизации. При изображении сложных СА ТП с большим числом средств автоматизации во избежание изломов и пересечения линий связи их обрывают и нумеруют. Нумерации разрывов линий связи выносятся на базовые линии, причем со стороны щитовых приборов нумерация дается в возрастающем порядке. Такой метод выполнения СА называют адресным.

Топочные газы, образующиеся в камере сгорания 2, смешивается с потоком отработанного воздуха и поступают в осушительную камеру 1, куда так же подается дрожжевая суспензия. Поток горячих газов обеспечивает распыление суспензии и высушивание образующихся капель до гранул с требуемой конечной влажностью. Средний размер гранул с требуемой конечной влажностью. Средний размер гранул зависит от соотношения расходов газов и дрожжевой суспензии. Готовый продукт выводится из сушительной камеры, где он отделяется от отходящих газов.

СА распылительной сушилки включает следующие основные контуры регулирования:

1) расхода дрожжевой суспензии, поступающей в сушилку; этот контур обеспечивает стабильную производительность установки;

2) расхода отработанного воздуха в заданном соотношении с расходом газа; этот контур обеспечивает полноту сгорания газа;

3) температуры отходящих газов, коррелированной с остаточной влажностью сухих дрожжей;

4) расхода отработанного воздуха в заданном соотношении с расходом дрожжевой суспензии для обеспечения требуемого гранулометрического состава сухих дрожжей.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Повышение производительных показателей, сокращение потерь сырья и повышение качества готовой продукции на действующих, проектируемых и реконструируемых предприятиях связано в первую очередь с повышением качества управления промышленными объектами, в том числе за счет создания и применения автоматизированных систем управления (АСУ)

Предприятия перерабатываемых отраслей обладают специфическими особенностями, которые определяют актуальность внедрения на них АСУ: преобразование непрерывных ТП; переработка скоропортящегося сырья; необходимость строгого соблюдения рецептур и параметров ТП для сохранения пищевой и вкусовой ценности продукции; внедрение сложных биохимических и физико-химических методов обработки сырья.

В соответствии с государственным стандартом АСУ - человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в разных сферах человеческой деятельности. Процесс оптимизации предполагает организацию такого управления, которое обеспечивало бы максимальное или минимальное значение критерия, характеризующего качество управления. Ввиду того что термин «управление»» используется в широком смысле, АСУ могут различаться по типу объектов управления, характеру и объему решаемых задач, критерию управления.

Не зависимо от типа объекта управления АСУ реализуют такой автоматизированный процесс сбора и переработки информации, который необходим для принятия решений по управлению. При этом роль человека в системе существенна, так как ряд задач управления из-за их сложности и неизученности не формализован, их выполнение не может быть полностью автоматизировано и остается за человеком.

Создание и функционирование любой АСУ ТП должно быть направлено на получение вполне определенных технико-экономических результатов: снижение себестоимость продукции, улучшение условий труда персонала и т.п. Для получения позитивных результатов в АСУ ТП четко формируют цели функционирования системы, а о степени их достижения судят по критерию управления - показателю, характеризующему качества ведения ТП и принимающему числовые значения в зависимости от вырабатываемых систем управляющих воздействий. Наибольшее распространения в АСУ ТП получили критерии технологического или технико-экономического характера.

Современные АСУ ТП очень разнообразны и разливаются по степени автоматизации управления объектом, применяемым техническим средствам и многом другим признакам и характеристикам. Более высоким уровнем в иерархии АСУ является АСУ производством (АСУ Пр) и предприятием (АСУП). Эти системы предназначены для решения основных задач управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятия в целом или его составных частей (например, цехов) на основе применения экономико-математических методов и средств ВТ. В АСУП в качестве источника информации используются различные формы документооборота. Органичное объединение нескольких АСУ ТП между собой или с АСУП, осуществляемое в целях повышения экономической и технической эффективности их функционирования, приводит к появлению на предприятиях интегрированных АСУ (ИАСУ), в которых совмещено решение организационно-экономических задач и оперативное управление ТП. Верхним уровнем управления является отраслевая АСУ (ОАСУ).

Перспективы развития АС ТП.

Головные образцы АСУ ТП, созданные в отраслях пищевой промышленности, имеют централизованную структуру управления. Опыт проектирования и эксплуатации этих систем показал, что они обладают рядом несовершенств:

Недостаточной надежностью. С выходом из строя центрального УВК теряется большая часть функций системы; при наличии локальных средств автоматизации, дублирующих УВК, АСУ ТП продолжается функционировать, однако оптимальное управление становиться невозможным;

Ограниченной гибкостью. Для централизованных систем наращивание функций в процессе развития системы возможного до некоторого предела, определяемого производительностью ЭВМ, и сопряжено с большими трудностями при создании ПО; сложностью создания программного обеспечения. Ввиду того что современный технологический процесс при создании программного обеспечения рассматривают как совокупность автономных и взаимосвязанных процессов, протекающих в отдельных агрегатах, необходима увязка взаимодействия прикладных программ решения задач управления отдельными процессами;

Высокой стоимостью линий коммуникаций. Центральное положение ЭВМ в современных АСУ ТП предполагает наличие большого числа радиальных линий связи, в которых стоимость средств передачи данных составляет до 75% стоимости всего оборудования системы.

Совершенствование микроэлектронной базы и появление микропроцессорной техники привело в пересмотру ряда аспектов создания АСУ. Производство микроЭВМ, в которых сочетаются вычислительные возможности миниЭВМ с низкой стоимостью и компактностью, позволило территориально рассредоточить вычислительную мощность внутри системы, т.е. перейти к децентрализованным АСУ ТП.

При разработке децентрализованных АСУ ТП пищевых производств находят применение две функциональные структуры: линейная и кольцевая.

В системе с линейной структурой на центральную микро- или миниЭВМ поступает информация, первоначально обработанная на локальных подсистемах, каждая из которых базируется на своей микроЭВМ.

Размещено на Allbest.ru