Автоматизация ТП

Автоматизация процесса получения пропилена

Технологическая схема производства. Пропилен поступает в нижнюю часть реактора полимеризатора 1 (рис. 5.10). Туда же подают инертный растворитель (обычно бензин) и катализатор. Необходимая степень перемешивания, реакционной массы обеспечивается механической мешалкой и барботажем. мономера через жидкую фазу.
В результате реакции полимеризации получают полипропилен. Основным показателем качества продукта полипропилена является средняя молекулярная масса, определяющая механические и физические свойства получаемого продукта. Молекулярная масса полимера определяется расходом специальной добавки - регулятора молекулярной массы, в качестве которого, как правило, используют водород.
Для отвода теплоты реакции в рубашку реактора подают хладоноситель. Полученная суспензия полимера вместе с непрореагировавшим мономером через подогреватель 2 поступает в испарительную камеру 3. В последней происходит выделение из жидкости растворенного мономера и испарение части растворителя. Суспензия полимера отводится из нижней части испарительной камеры и подается на выделение растворителя, а парогазовая смесь охлаждается в холодильнике 4 и поступает в сепаратор 5. Конденсат растворителя из сепаратора возвращается в испарительную камеру 3, а газовая фаза, состоящая в основном из мономера, направляется на очистку. В даль¬нейшем мономер вновь возвращается в реактор 1.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эффективности процесса является степень превращения мономера в полимер. Ее следует поддерживать на постоянном - максимально возможном для данного мономера и данных условий - значении. Степень превращения зависит от характеристики катализатора, температуры и давления в реакторе, состава растворителя и 'мономера, расхода растворителя, мономера и регулятора молекулярной массы.
Определяющим фактором являются химический состав и соотношение компонентов катализатора, концентрация его в реакторе, расход и способ приготовления. При управлении процессом полимеризации целенаправленно изменяют или стабилизируют только расход катализатора. С 'изменением остальных параметров в объект поступают возмущения.
Важным параметром является температура в зоне реакции. При повышении температуры на 1 °С скорость полимеризации пропилена возрастает на 6%. Верхний предел температуры устанавливают, исходя из работоспособности катализатора. При чрезмерном повышении температуры скорость процесса полимеризации может возрасти до критического значения, и произойдет авария. Поэтому температуру следует поддерживать на строго определенном значении, близком к критическому; регулирующее воздействие достигается при этом изменением расхода хладоносителя, подаваемого в рубашку реактора.
С изменением состава мономера, растворителя и регулятора молекулярной массы в объекте будут возникать возмущения, которые могут значительно изменить ход процесса. Например, катализатор очень чувствителен к малейшим примесям серы и пропадиена, а присутствие некоторых веществ вообще прекращает реакцию.
Давление в реакторе влияет на растворимость мономера и водорода в жидкой фазе, т. е. на их концентрацию в реакционной массе. Кроме того, в реакторах с газовой фазой давление определяет температуру кипения растворителя. Поэтому давление следует стабилизировать изменением расхода продукта реакции - суспензии полимера.
Расход мономера, катализатора, растворителя и регулятора молекулярной массы влияет на степень превращения мономера в полимер «е в меньшей степени, чем остальные параметры. Их можно стабилизировать и тем самым устранить сильные возмущения по этим каналам, а можно изменять с целью внесения регулирующих воздействий.
Обычно стабилизируют расход растворителя, регулятора молекулярной массы и катализатора. Расход же мономера изменяют таким образом, чтобы поддерживать количество непрореагировавшего мономера постоянным, минимально возможным для данных условий. Для определения количества непрореагировавшего мономера после сепаратора устанавливают датчик: расхода. Данный узел регулирования реализуется с помощью двухконтурной системы, в которой основным регулятором является регулятор расхода непрореагировавшего мономера, а вспомогательным - регулятор расхода мономера, подаваемого в реактор.
В схеме предусмотрено также регулирование температуры суспензии после подогревателя 2 изменением расхода пара, подаваемого в подогреватель. Это необходимо для полного выделения мономера из жидкой фазы. Для поддержания материального баланса регулируют уровень суспензии и давление в испарительной камере 3.

Схема регулирования процесса полимеризации пропилена в произ¬водстве полипропилена:

Рис. 5.10. Схема регулирования процесса полимеризации пропилена в произ¬водстве полипропилена:
1 - реактор-полимеризатор; 2 - подогреватель; 3 - испарительная камера; 4 - холодильник; 5 -сепаратор.

 

Автоматизация процесса аммиачной селитры

Технологическая схема производства. Аммиачная селитра - одно из наиболее распространенных азотных удобрений. Получают ее нейтрализацией разбавленной азотной кислоты (40-50%) газообразным аммиаком.
Азотная кислота из приемной емкости 1 (рис. 5.5) проходит через теплообменник 2 и поступает в нейтрализатор 3. Туда же подается предварительно нагретый в теплообменнике 5 газообразный аммиак. Основное количество аммиака поступает в газообразном состоянии из цеха синтеза аммиака. Дополнительно со склада подается жидкий аммиак, который испаряется в аппарате 4.
В нейтрализаторе 3 при атмосферном давлении и определенной температуре протекает процесс нейтрализации, параллельно с ним происходит частичное упаривание раствора за счет теплоты нейтрализации. Частично упаренный слабокислый раствор аммиачной селитры концентрацией 60-80% (так называемый слабый щелок) поступает в бак с мешалкой - донейтрализатор 6, где окончательно нейтрализуется аммиаком. Пар, образующийся при выпаривании раствора (соковый пар), выводится из верхней части нейтрализатора. При неправильном ведении процесса из нейтрализатора с соковым паром может уноситься часть аммиака и азотной кислоты.
Упаривание слабого щелока до 98,5% NН4NО3 осуществляется под вакуумом в две ступени. Первоначально в выпарном аппарате 8 концентрация щелока доводится до 82% NH4NO3, а затем и в выпарном аппарате 12 - до заданной.
Слабый щелок подается в нижнюю часть выпарного аппарата 8. В качестве греющего агента в выпарном аппарате I ступени в основном используют соковый пар. Дополнительно к нему подают водяной пар. По мере увеличения концентрации сокового пара в греющей камере выпарного аппарата накапливаются инертные газы, ухудшающие теплопередачу. Для обеспечения нормальной работы аппарата 8 предусмотрена продувка межтрубного пространства с выбросом инертных газов в атмосферу.
Упаренный щелок из аппарата 8 перемещается в сборник 10. Здесь для улучшения качества получаемой селитры к щелоку добавляют раствор доломита, снижающего слеживаемость селитры.
Из сборника 10 щелок перекачивается в выпарной аппарат 12. В сепараторе 13 производится разделение выпаренного раствора на соковый пар и концентрированный раствор - плав. Соковый пар проходит в барометрический конденсатор 14, а плав подается в грануляционную башню 15. Гранулированная аммиачная селитра (конечный продукт) выводится из башни по выходному патрубку 16 транспортером 17.
Автоматизация процесса нейтрализации. Показателем эффективности этого процесса является количество удельных потерь сырья с соковым паром. Их необходимо поддерживать минимальными, что способствует снижению себестоимости продукции. Потери сырья в основном зависят от соотношения расходов аммиака и азотной кислоты. Установлено, что потери сырья будут минимальны, если обеспечить поддержание соотношения расходов с точностью до 0,1-0,15%, или от 1 д» 1,5 г/л избыточной кислотности. Такая точность регулирования обеспечивается узлами регулирования соотношения расходов азотной кислоты и аммиака, расхода аммиака и величины рН в (нейтрализаторе.
Регуляторы должны обеспечивать кроме минимальных потерь сырья еще и постоянство концентрации слабого щелока. Эта концентрация зависит от температурного режима в нейтрализаторе, который определяется количеством тепла, выделяющегося в процессе реакции, а также температурами аммиака и азотной кислоты, поступающих в нейтрализатор. Количество тепла, выделяющегося в процессе реакции, зависит от соотношения расхода аммиака и азотной кислоты. Это соотношение поддерживается постоянным, поэтому можно считать постоянным количество выделившегося тепла. Для стабилизации температур аммиака и азотной кислоты устанавливают регуляторы температуры.
Манометрический режим в магистралях газообразного аммиака поддерживается регуляторами давления. Давление аммиака, поступающего из цеха синтеза, стабилизируется путем изменения расхода аммиака, подаваемого из испарителя 4, а давление аммиака, испаряющегося в аппарате 4, - путем изменения расхода пара, поступающего в этот аппарат. Для поддержания материальных балансов устанавливают регуляторы уровня в приемной емкости 1 и испарителе 4.
Донейтрализация раствора в аппарате 6 проводится с помощью регулятора нейтрализации в зависимости от рН раствора. Регулирующее воздействие вносится изменением расхода аммиака. Для поддержания материального баланса стабилизируется уровень раствора аммиачной селитры в аппарате 6.
Концентрация раствора, упаренного в аппарате 8, поддерживается постоянной с помощью узлов регулирования давления пара, подаваемого в аппарат 8, и температуры конденсата сокового пара. Концентрация раствора после выпарного аппарата 12 стабилизируется с помощью регуляторов температуры раствора (путем изменения расхода раствора в этот аппарат) и температуры конденсата сокового пара.
Удаление инертных газов из аппарата 5 осуществляется командоаппаратом, который периодически подает импульсы на открытие клапанов, установленных на магистралях продувки.
Для правильного ведения процесса смешения в сборнике 10 устанавливают регулятор соотношения расходов доломита и щелока.
Выгрузка аммиачной селитры из грануляционной башни осуществляется автоматически в зависимости от уровня селитры регулирующей заслонкой в выходном патрубке 16.

Схема регулирования производства аммиачной селитры:

Рис. 5.5. Схема регулирования производства аммиачной селитры:

1 - емкость; 2, 5 - теплообменники; 3 - нейтрализатор; 4 - испаритель; 6 - донейтрализатор; 7, 11 -насосы; 8 - выпарной аппарат I ступени; 9, 14 - барометрические конденсаторы; 10 - сборник; 12 - выпарной аппарат II ступени; 13 - сепаратор; 15 - грануляционная башня; 16 - выходной патрубок; 17. - транспортер.

   

Автоматизация процееса получения полиэтилена высокого давления

Технологическая схема производства. Этилен, сжатый до рабочего дав¬ления, поступает в емкость 1 (рис. 5.9), из которой двумя потоками подается в трехзонный реактор автоклавного типа с перемешивающим устройством. Верхний поток, предварительно нагретый в теплообменнике 2, подается в верхнюю зону 3 реактора, а нижний вводится между средней 4 и нижней 5 зонами. Полимеризация проводится под давлением ПО-150 МПа при температуре 170-200 С. Для ускорения процесса в верхний трубопровод этилена дозируется инициатор. В результате реакции часть этилена полимеризуется в полиэтилен. Степень полимеризации колеблется в пределах 10-12%. Смесь непрореагировавшего этилена и полиэтилена поступает в отделитель 6. При дросселировании смеси давление падает до 30 МПа. Полиэтилен скапливается в нижней части отделителя и периодически выгружается в приемник 8, а этилен непрерывно направляется в циклон 7 для очистки. Полиэтилен из приемника поступает на переработку, а этилен после очистки вновь возвращается в процесс.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эффективности процесса полимеризации является степень полимеризации; ее необходимо поддерживать максимально возможной. Степень полимеризации определяется чистотой этилена, температурой и давлением полимеризации, соотношением расходов этилена и инициатора. К чистоте этилена предъявляются очень высокие требования, так как появление примесей существенно изменяет ход процесса.
Процесс полимеризации протекает при больших скоростях, температуре и давлении, что обусловливает жесткие требования к поддержанию температуры и давления в устойчивой для процесса области. При выходе этих параметров за допустимые пределы начинается реакция разложения с последующим взрывом.
Температурный режим в реакторе стабилизируется двумя двухконтурными системами. Основным регулятором одной является регулятор температуры верхней зоны реактора, вспомогательным - регулятор температуры потока-этилена после теплообменника 2. Основным регулятором другой системы является регулятор температуры нижней зоны реактора, вспомогательным - регулятор температуры средней зоны. При регулирова¬нии температуры в нижней зоне происходит перераспределение потоков этилена, что отражается на температуре в верхней зоне. Для устранения этого предусмотрена корректировка тем¬пературы средней зоны.
Давление в реакторе стабилизируется изменением расхода смеси этилена и расплавленного полиэтилена, выводимой из нижней зоны реактора. Улучшение качества регулирования давления в реакторе достигается стабилизацией давления в отделителе.
Соотношение расходов этилена и инициатора поддерживается оператором путем изменения расхода инициатора; при этом стремятся получить наилучшую степень полимеризации. Оператор, кроме того, вручную управляет выгрузкой полимера из отделителя. Необходимость вмешательства человека при управлении процессом полимеризации объясняется отсутствием надежных датчиков и возможностью разложения этилена и полиэтилена.
Реакция разложения протекает с большой скоростью и сопровождается резким повышением давления и температуры, что может привести к взрыву. При разложении выделяется углерод, удаление которого из реактора требует больших затрат труда и времени. Защиту реактора от резкого повышения давления и температуры во время пуска и эксплуатации осуществляют специальные устройства, воздействующие на клапаны 9 и 10.
В настоящее время для управления реакторами полимеризации этилена используется специально разработанное управляющее устройство «Автооператор». Оно выполняет все операции по регулированию параметров процесса, пуску и остановке реактора, защите реактора при разложении, контролю и сигна¬лизации параметров процесса.

Схема регулирования процесса полимеризации этилена под давлением:


Рис. 5.9. Схема регулирования процесса полимеризации этилена под давлением:
1 - приемная емкость; 2 - теплообменник; 3, 4, 5 - верхняя, средняя и нижняя зоны -реактора; 6 - отделитель; 7 - циклон; 8 - приемник; 9 - клапан, обеспечивающий постепенное увеличение давления при пуске реактора; 10 - аварийный клапан сброса.

   

Автоматизация бутадиена 1,3 из н-бутана

Технологическая схема производства бутадиена-1,3 из n-бутана состоит из нескольких участков.
Участок дегидрирования n-бутана в н-бутен (рис. 5.7). Жидкий n-бутан со склада подают в сепаратор 1 и испаритель 2. Полученные в испарителе насыщенные пары n-бутана перегреваются в трубчатой печи 3 и направляются в аппарат, совмещающий в одном корпусе реактор 4 и регенератор 5. В реакторе 4 под действием высоких температур (<700 °С) и в присутствии катализатора происходит процесс дегидрирования n-бутана в н-бутен. Параллельно идут и другие химические реакции, в результате которых получаются метан, водород, углерод, диоксид углерода и т. п. Максимальный выход м-бутена на сырье составляет 70%. Часть н-бутана (до 65%) вообще не вступает в реакцию. Образующийся при контактировании газ выводится из верхней части реактора 4, охлаждается в холодильниках и котлах-утилизаторах (на схеме не показаны) и направляется на участок выделения бутан-бутеновой фракции.
В процессе дегидрирования поры катализатора, представляющего собой мелкие гранулы, забиваются углеродом (побочным продуктом реакции), и активность катализатора падает. Отработанный катализатор током воздуха поднимается из реактора 4 по пневмотранспортной системе в регенератор 5, где при высоких температурах углерод выжигается из пор катализатора. Активность катализатора при этом восстанавливается. Под действием собственного веса гранулы катализатора опускаются в нижнюю часть реге¬нератора и далее в реактор. Газы регенерации - продукты сжигания топлива и углерода - выбрасываются из верхней части регенератора в атмосферу.
Участок выделения бутан-бутеновой фракции. Из буфера 6 контактный газ забирается компрессором и подается последовательно в конденсаторы 7 и 8. Конденсация в аппарате 7 осуществляется за счет холодной воды, а конденсация и охлаждение в аппарате 8 - в результате испарения жидкого аммиака, поступающего из сепаратора 9. Конденсат, образующийся в конденсаторах 7 и 8, собирается в емкости 10. Несконденсировавшийся газ после сепаратора 11 направляется в абсорбционную колонну 12.
Несорбированная часть газа (метан, водород) выбрасывается в топливную сеть. Насыщенный углеводородами абсорбент из нижней части колонны 12 направляется в десорбционную колонну 16. Отогнанный абсорбент из куба колонны 16 через емкость 14 и холодильник 15 возвращается в абсорбционную колонну. Углеводороды из сборника 19 поступают в ректификационные колонны (на схеме не показаны), где осуществляется выделение бутан-бутеновой фракции.
Участок разделения. Насыщенные пары фракции С4 после сепаратора 22 и испарителя 23 поступают в колонну экстрактивной дистилляции 25. Растворйтель (ацетонитрил) подается в верхнюю часть колонны 25. В среднюю часть колонны 21 для укрепления смеси н-бутенов и растворителя вводят рециркулирующий м-бутен. Кроме того, для подавления гидролиза водного раствора ацетонитрила в куб колонны 21 подается аммиак.
Конечными продуктами процесса экстрактивной дистилляции являются бутан из сборника 27 и раствор н-бутенов в водном ацетонитриле из куба колонны 21. Этот раствор поступает в десорбционную колонну 28 для отгонки н-бутенов. Кубовый остаток из колонны 28 возвращается в колонну 25, а конденсат н-бутенов из сборника 30 направляется в нижнюю часть экстракционной колонны 32 для отмывки фузельной водой оставшихся примесей ацетонитрила. Чистые н-бутены из сборника 33 поступают на склад.
Участок дегидрирования н-бутенов. Процесс дегидрирования н-бутенов происходит в реакторе 36 в присутствии водяного пара на неподвижном катализаторе. По истечении определенного времени активность катализатора падает, и реактор переключается с контактирования на регенерацию, т. е. процесс дегидрирования н-бутенов периодичен.
Контактирование ведется при закрытых задвижках IV, V, VI и открытых задвижках I, II, III, VII. Насыщенные пары н-бутенов из испарителя 34 поступают в печь 35. Выходящие из печи перегретые пары м-бутенов смешиваются с водяным паром. На смешение подается как насыщенный водяной пар, так и перегретый в печи 35. Образующаяся смесь проходит сверху вниз через реактор 36, заполненный катализатором. Контактный газ подвергается закалке впрыскиванием воды, а затем через котел-утилизатор 37 поступает на участок выделения бутен-бутадиеновой фракции.
Регенерирование ведется при закрытых задвижках I, II, III, VII и периодически открывающихся задвижках IV, V, VI. Первоначально реактор при открытой задвижке IV продувается паром, затем открывается задвижка V, закрывается задвижка IV, и в реактор подается воздух для выжигания кокса с гранул катализатора. По окончании этого процесса система вновь продувается паром. Газы регенерации выбрасываются в атмосферу при открытой задвижке VI. Затем цикл повторяется.
Участок выделения бутен-бутадиеновой фракции. Схема этого участка аналогична схеме участка выделения бутан-бутеновой фракции. Она включает абсорбционную, десорбционную и три ректификационные колонны (на рисунке этот участок не показан).
Участок разделения бутен-бутадиеновой фракции. Бутилен-бутадиеновая фракция подается в среднюю часть колонны хемосорбции 38. Ниже в колонну поступают бутен-бутадиеновая фракция, возвращаемая с полимеризации, и рециркулирующий бутадиен. Поглотительный медноаммиачный раствор, предварительно охлажденный в холодильнике 42, подается в верхнюю часть колонны. Из колонны 38 отводят очищенные от бутадиена н-бутены. Они собираются в сборнике 39, откуда насосом откачиваются на склад.
Насыщенный бутадиеном раствор из нижней части колонны 38 поступа-рт на предварительную десорбцию в теплообменник 40. Парожидкостная смесь из теплообменника 40 поступает в сепаратор 41. Бутадиен в виде паров возвращается в колонну 38. Обедненный бутадиеном раствор направляется в десорбциоиную колонну 44 для окончательного разделения. Поглотитель в виде кубового остатка собирается в сборнике 43, а затем возвращается в колонну 38. Бутадиен в виде конденсата из дефлегматора 45 собирается в сборнике 46, откуда в качестве конечного продукта производства отправляется на склад.
Автоматизация процесса дегидрирования н-бутана. Основной задачей при автоматизации дегидрирования н-бутана является поддержание максимального выхода «-бутенов (на исходное и разложенное сырье). Выход бутадиена зависит от состава и расхода исходного сырья, температуры в зоне реакции, времени контактирования, активности катализатора.
Стабилизировать состав исходного сырья на данном участке невозможно: он зависит от режима процессов нефтепереработки. Возможно поступление возмущений и по другим каналам.
Для того чтобы при наличии возмущений выход н-бутенов был максимальным, изменяют температуру контактирования и расход сырья. Это осуществляется многоконтурной системой регулирования, в которой основным регулятором является экстремальный регулятор качества (существует экстремальная зависимость между содержанием н-бутенов в контактном газе, с одной стороны, и температурой и расходом сырья - с другой), а вспомогательными - регуляторы расхода сырья в реакторе 4 и температуры в зоне реакции.
Продолжительность контактирования зависит от скорости прохождения паров «-бутана через реактор и от уровня катализатора в нем. Скорость паров определяется разностью давлений в начале и конце газового тракта. С целью поддержания этой разности на определенном значении давления газа контактирования после реактора 4 и паров «-бутана после сепаратора стабилизируют. Постоянный уровень катализатора обеспечива¬ется изменением расхода воздуха в линию катализатора.
Активность катализатора, поступающего в реактор, определяется количеством углерода, осевшего в его порах. Для полного сжигания осевшего углерода предусмотрена стабилизация температуры в зоне реакций регенератора 5 и состава газов регенерации (с помощью газоанализатора горючих компонентов). Постоянный состав газов регенерации поддерживается с помощью двухконтурной системы регулирования. Основным регулятором в ней является регулятор состава газов регенерации, вспомогательным - регулятор расхода воздуха.
Для поддержания материального баланса установлен регулятор уровня в сепараторе 1,
Автоматизация процесса дегидрирования н-бутенов. На данном участке автоматизируются процессы контактирования и регенерации, а также переключения реактора с одного вида ра¬боты на другой.
Командный прибор через определенные промежутки времени с помощью соответствующих задвижек автоматически переключает технологические линии, осуществляя смену операций в цикле контактирование - регенерация.
Основной задачей при автоматизации процесса контактирования является обеспечение максимального выхода бутадиена (17% на пропущенные н-бутены, 80% на разложенные).-
Найдена экстремальная зависимость между содержанием бутадиена в контактном газе и температурой реакции, а также подачей н-бутенов в реактор. Это дает возможность установить экстремальный регулятор выхода бутадиена, который корректирует работу регуляторов температуры контактирования и расхода «-бутенов. .Поскольку непосредственно в реактор тепло не подводится, регулируют температуру смеси перегретого водяного пара и перегретого пара н-бутенов, идущей на дегидрирование. Регулирование осуществляется разбавлением смеси насыщенным водяным паром.
Перед смешением температура перегретых паров стабилизируется двухконтурной системой, в которой основным параметром является температура перегретых ларов, а вспомогательным- температура перевальной стенки печи 35.
Для сохранения однозначной зависимости между выходом бутадиена и температурой реакции в схеме предусмотрено поддержание постоянного времени контактирования. Это осуществляется стабилизацией давления насыщенных паров н-бутенов.
Нормальная закалка контактного газа обеспечивается регулированием температуры его после реактора 36. Поддержание материального баланса в котле-утилизаторе 37 осуществляется стабилизацией уровня.
Оптимальное проведение процесса регенерации обеспечивается узлами стабилизации расхода насыщенного водяного пара, поступающего в печь 35, и температуры в печи.

Схема регулирования производства бутадиена-1,3 из н-бутана

Рис. 5.7. Схема регулирования производства бутадиена-1,3 из н-бутана:

1, 9, 11, 13, 22, 41 - сепараторы; 2, 20, 23, 34 - испарители; 3, 35 -печи; 4, 36 - реакторы; 5 - регенератор; 6 - буфер; 7,8 - конденсаторы: 10, 14 - емкости; 12 - абсорбционная колонна; 15, 42 - холодильники; 16, 28, 44 - десорбциониые колонны; 17, 26, 29, 45 - дефлегматоры; 8, 24, 31, 47 - кипятильники; 19, 27, 30, 33, 39, 43, 46 - сборники; 21, 25 - колонна экстрактивной дистилляции; 32 - экстракционная колонна: 37 - котел-утилизатор; 38 - колонна хемосорбции; 40 - теплообменник.

   

Перемещение твердых материалов

Типовое решение автоматизации (рис. 4.57). 

 Типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов:

Рис. 4.57. Типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов:
1 - бункер; 2 - дозатор; 3 - вариатор; 4 - ленточный транспортер; Б - наличие материала на ленте.

В качестве объекта управления процессом перемещения твердых материалов примем ленточный транспортер, перемещающий сыпучий материал. Показателем эффективности этого процесса является расход транспортируемого материала, а целью управления будем считать поддержание заданного значения расхода. В связи с тем, что все возмущения на входе в объект (изменение гранулометрического состава материала, его влажности и насыпной массы, проскальзывание ленты транспортера и т. п.) устранить невозможно, расход материала следует принять в качестве регулируемой величины и регулировать его корректировкой работы дозировочных устройств (см. с. 208).
Контролю подлежат расход перемещаемого материала и количество потребляемой приводом электроэнергии. При резком возрастании тока электродвигателя транспортера, например в случае заклинивания ленты, должны сработать устройства сигнализации и защиты. Последние отключают электродвигатель.
В связи с возможностью засорения отдельных участков транспортной системы посторонними включениями (комками, налипшим материалом) и опасностью выхода из строя отдельных элементов транспортера контролируется и сигнализируется также наличие потока материала с помощью специального датчика.
Необходимо заметить, что типовые решения автоматизации ленточного транспортера при перемещении штучных грузов аналогичны, но в качестве регулируемой величины в этом случае следует принять число единиц груза в единицу времени, а регулирующее воздействие осуществлять корректировкой работы погрузочных устройств.

Различные цели управления процессом перемещения.

В зависимости от требований, предъявляемых следующим по ходу перемещаемого материала технологическим процессом, перед транспортным устройством могут ставиться разные задачи..


1. Стабилизация усредненного во времени расхода.

Эта задача ставится наиболее часто и решается применением сравнительно простых устройств.
На рис. 4.58 показаны схемы, обеспечивающие измерение среднего расхода за определенный промежуток времени. Принцип действия указанных устройств основан на измерении усилий, возникающих под действием веса' материала. Усилия Р, воспринимаемые щупом от транспортера и передающиеся на преобразователь, могут быть рассчитаны по уравнению

где V - объемный расход материала; р - плотность материала'; g - ускорение свободного падения; t - время усреднения; L, - длина воспринимающей усилие ленты; V - скорость ленты.
В промышленности используют несколько вариантов конструкций приборов измерения усредненного за определенный промежуток времени расхода: с установкой всей рамы транспортера на чувствительном элементе (рис. 4.58, а); с размещением одного конца рамы на элементе, а другого - на подвижной опоре, которая может перемещаться вдоль рамы и тем самым изменять усилие, поступающее на элемент (рис. 4.58, б) ; с выделением на транспортере расходно-измерительного участка, длину которого можно менять перемещением роликов (рис. 4.58, в).

Схема весоизмерительных транспортеров

Рис. 4.58. Схема весоизмерительных транспортеров:
1 - транспортер; 2 - щуп; 3 - чувствительный элемент; 4 - рама; 5 - неподвижные вспомогательные ролики; 6 - измерительный ролик.


2. Поддержание заданного мгновенного значения расхода.

Эту задачу решить значительно труднее, во-первых, вследствие флуктуации расхода, вызванных изменением проходного сечения дозатора при прохождении через него материала, и, во-вторых, ввиду сложности измерения мгновенного расхода. Для измерения мгновенного расхода используются сложные устройства, в которые входят элементы вычислительной техники.
3. Обеспечение определенного суммарного количества материала за определенный цикл работы. Такую задачу требуется решать, например, при составлении шихты, упаковке определенных порций материала и т. д. В качестве устройств, применяемых для отвешивания определенной порции материала, используют автоматические весы, обеспечивающие взвешивание материала, загрузку и разгрузку бункера.
Внесение регулирующих воздействий изменением скорости транспортера. Когда между бункером и транспортером отсутствует дозатор, режим работы которого определяет поступление материала на ленту, расход материала будет зависеть от скорости ленты. При такой технологической схеме регулирующие воздействия могут быть реализованы изменением скорости ленты. Самым распространенным способом изменения скорости является использование электромагнитных муфт, систем с преобразованием частоты тока и двигателей постоянного тока. Системы автоматического управления транспортерами. Автоматические устройства управления транспортерами должны обеспечить не только регулирование расхода перемещаемого груза, но и автоматический пуск, остановку, а в отдельных случаях и реверсирование электродвигателей этих транспортеров. Сигналы на осуществление той или иной операции могут поступать от командного прибора или от путевых выключателей и реле скорости. Применяют и комбинированные системы, например систему управления пульсирующим транспортером. Пульсирующий транспортер должен доставить изделие к аппарату, прекратить работу на некоторый промежуток времени, необходимый для загрузки изделия в аппарат, включиться вновь и работать до того момента, пока следующее изделие не достигнет аппарата. Электрическая схема, с помощью которой автоматически производится смена операций, представлена на рис. 4.59.

Электрическая схема управления электродвигателем пульсирующего транспортера.

Рис. 4.59. Электрическая схема управления электродвигателем пульсирующего транспортера.

Первоначальный пуск транспортера осуществляется нажатием кнопки 82. Цепь катушки К1 магнитного пускателя замыкается. Своим контактом К1.4 он блокирует кнопку 82, а контактами К 1.1 - С1-3 замыкает силовую цепь электродвигателя транспортера М. Двигатель начинает работать, транспортер приходит в движение. При достижении изделием аппарата срабатывает конечный выключатель, на который воздействует упор ходовой части транспортера. Положение упора на ленте строго соответствует положению изделия. Контакт 84.1 конечного выключателя разрывает цепь пускателя К1, и двигатель М выключается; контакт конечного выключателя 84.2 замыкает цепь реле времени К4. Таким образом, останов транспортера может произойти только в том случае, если изделие будет находиться напротив аппарата, т. е. управление осуществляется в зависимости от состояния объекта.
По истечении определенного промежутка времени контакт К.4.2 реле замкнется, и катушка пускателя К1 вновь попадет под напряжение, так как контакт 84.1 блокирован контактом К.4.1. В данном случае пуск транспортера осуществляется по заранее заданной программе путем соответствующей настройки реле времени независимо от того, успели загрузить изделие в аппарат или нет.

   

Cтраница 5 из 13

Яндекс.Метрика Rambler's Top100