Курс «Регулирующая арматура в системах автоматизации»
Шрифт:
Свертывание технологических схем
С развертыванием и усложнением технологических схем одновременно идет и процесс их свертывания. Если минимальным свертыванием можно принять создание связей между отдельными узлами, то полным будет установление неразделимых связей.
Пример. Если ранее РОУ (редукционно-охлаждающая установка) состояла из 4-х клапанов подачи воды и пара и форсунки, то теперь они объединены в одном корпусе. Расчет проводится при этом по более сложным формулам, степень повышения качества работы
Повышение динамичности и управляемости технологических схем
Как говорилось раньше, идеальная технологическая схема – когда ее нет, но ее функция выполняется. Важной частью процесса перехода к идеальной системе является повышение ее динамичности и управляемости, т.е. способность к целенаправленным изменениям, обеспечивающих улучшение адаптации, приспособление системы к меняющейся и взаимодействующей с ней средой. Важнейшим способом устранения противоречий в системе является превращение постоянного неизменного параметра в переменный, управляемый. Так, в технологическую схему могут встраиваться различные новые и сменные элементы.
Пример. Расходное оборудование в технологическом оборудовании.
– сита в сортировках,
– гарнитура и ножи у размольных мельниц,
– модульное и блочное исполнение элементов автоматизации для легкой смены и установки более совершенных новых элементов.
Увеличивается степень степеней свободы.
Примеры. Важнейшим принципом в регулировании становится возможность расширения диапазона регулирования.
Регулирующий клапан MBV серии Neles в настоящее время выполняется с изменяемой шарнирной связью между штоком и поворотным затвором, тогда как раньше это была единая литая конструкция (серия Р).
Уплотнение в клапане в настоящее время выпускается в версии повышенной эластичности, способной выдержать значительно большее число циклов, чем предыдущая версия.
Если раньше использовались крупные резервные емкости для обеспечения надежности и непрерывности технологического процесса, то в настоящее время это делается все больше и больше средствами автоматического регулирования.
Происходит переход на микроуровень.
Примеры. Химизация обработки массы при применении все большего и большего числа химикатов.
Элементы технологических схем имеют тенденцию к уменьшению размеров за счет применения все большего числа видов физико-химической обработки материала.
Пример. Электрическое поле, приложенное к топливу перед подачей его в форсунку СРК или котел, позволяет до 15% получить большую эффективность горения и формирования факела.
Пример. Для точного регулирования используют основной регулирующий контур, осуществляющий грубое регулирование и малый контур, сопряженный с первым для осуществления окончательного регулирования.
Видится и переход к системам, в которых изменяются и становятся динамичными различные воздействующие на процесс поля.
Пример. Гидрокавитатор с применением полей сжатия
Пример. Вихревой очиститель с применением центробежных сил обеспечивает лучшее отделение тяжелых и легких включений.
Пример. Понимание реологии истечения суспензий позволяет спроектировать лучшие напорные ящики, обеспечить лучшее регулирование и т.п.
Пример. Регулирование входных и выходных давлений в сушильном цилиндре позволяет снизить неуправляемое появление конденсата внутри с образованием конденсатного кольца, снижающего теплопроводность и эффективность сушки бумаги.
Пример. Для высокоточного регулирования веса м2 используют информационное поле (специальные подпрограммы и алгоритмы устранения колебательности контура регулирования).
Тенденция разделения на быстропротекающие и медленно протекающие процессы в настоящее время с переходом к непрерывности процесса все больше будет склоняться в сторону быстропротекающих процессов. Для этой цели в технологический процесс и технологические схемы будут вводиться специальные узлы и вещества, способствующие ускорению реакций. Также будет происходить и замена периодически действующего оборудования.
Пример. Гидроразбиватель периодического действия имеет цикл до 15 мин. Барабанный гидроразбиватель работает непрерывно.
Повышение управляемости технологических схем
Предусматривает:
Принудительное управление в виде введения управляющих веществ и устройств.
Примеры. Введение регулирующей и запорной арматуры на прежде нерегулируемых участках.
Пример. Введение управляющих полей – например, в датчиках концентрации, где оптическое поле позволяет работать в области низких концентраций, и где применение механические полей невозможно.
Введение хорошо управляемого процесса, действующего против основного, которым нужно управлять.
Пример. Введение катализаторов, ингибиторов.
Введение подпора и противодавления.
Введение термоциклирования. Введение гидрокавитаторов.
Циклы ускорения процесса, его замедления, нагрева-охлаждения, повышения числа рН или уменьшение (кислотности – щелочности).
Введение самоуправления и самообслуживания.
Пример. Концентрация среды, изменяя давление и нагрузку в рафинере, позволяет лучше управлять размолом.
Введение обратных связей – наиболее характерный способ избежать колебаний в процессе. Замыкание контуров, смыкание контуров для взаимоконтроля или получения показаний от одного контура к другому – одно из наиболее эффективных решений.
Примеры. Специальные подпрограммы в системе автоматизации, координирующие действия контуров между собой.
Изменение устойчивости
От системы с одним статически устойчивым состоянием в системе осуществляется переход с несколькими устойчивыми состояниями и далее к системам, устойчивым динамически.