Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Свеклосахарное производство Российской Федерации перешагнуло двухсотлетний рубеж. Становление свеклосахарной отрасли в России и в других странах (Германия, Франция) происходило при большой государственной поддержке. Бесплатно выделялись земельные угодья, льготные кредиты и т.д.

Производством сахарной свеклы в Российской Федерации занимается около 5000 хозяйств в 23-х свеклосеющих регионах. Доля крестьянских и фермерских хозяйств в производстве и закупках сахарной свеклы незначительна и составляет всего лишь 10-15 процентов.

Крупной вехой в развитии свеклосахарного производства России стал 1957 год. В апреле 1957 года Совет Министров СССР в целях уменьшения зависимости страны от покупок огромного количества сахара-сырца (до 5 млн. тонн) принял постановление о создании нового крупного района свеклосеяния и производства сахара. В соответствии с этим постановлением было решено построить на Кубани в кратчайшие сроки (за 2-2,5 года) 13 новых крупных сахарных заводов. Проектная производственная мощность составляла 32,5 тысячи тонн переработки сахарной свеклы в сутки. Все проектируемые сахарные заводы были построены и введены в эксплуатацию в установленные сроки. Посевные площади под сахарной свеклой возросли до 190 тыс. га, Кубань стала давать 25 процентов российского сахара. Наивысшей точкой в своем развитии свекловодство России достигло в 1986-1990 гг., когда площади посевов этой культуры занимали (в среднем за год) 1,4-1,5 млн. га. К 1998 г. они сократились до 810 тыс. га, на этом же уровне они остаются и сейчас с небольшой разницей по годам. По расчетам специалистов оптимальной площадью посева сахарной свеклы для Российской Федерации должно быть 0,9-1,0 млн га, урожайность 35-40 тонн с 1 га, закупки корнеплодов - 30-35 млн. тонн и выработка сахара 4,5-4,8 млн. тонн.

1. Описание объекта автоматизации

Очищенный диффузионный сок с температурой 86° С поступает в сборник VI и далее насосом Н1 подается в подогреватель VII, где подогревается до температуры 126° С и поступает в корпус I выпарной станции. В него поступает ретурный пар давлением 0,29 МПа и температурой 136°С. Процесс выпаривания в корпусах I-V выпарной станции, где диффузионный сок концентрируется с 15-16 до 65-70% сухих веществ (плотность 1,32 г./см) и превращается в сироп, который поступает в сборник VIII и далее на дальнейшую переработку.

Схема автоматизации обеспечивает стабилизацию давления сокового пара корпусов I и II выпарной станции, стабилизацию разряжения в корпусе V, стабилизацию уровней сока по выпарным аппаратам, контроль температуры по корпусам I-V, выпарной станции, изменение плотности сиропа, откачиваемого на дальнейшую переработку, регулирование уровня в сборнике VI, контроль расхода сока, поступающего на переработку и сиропа, откачиваемого из выпарной станции.

2. Описание средств автоматизации

2.1 Контроль температуры

Для практического использования ТС необходимы вторичные приборы, с помощью которых можно было бы измерить сопротивление. В качестве вторичных измерительных приборов в комплекте с ТС широко применяются уравновешенные мосты и логометры, а в некоторых случаях - неуравновешенные мосты.

Логометр - это магнитоэлектрический прибор, подвижная система которого состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок. Рамки расположены под некоторым углом друг к другу и помещены между полюсами постоянного магнита. К рамкам подводится ток от общего источника питания: к рамке R₁ через постоянное сопротивление R, а к рамке R₂ - через сопротивление термопреобразователя R_t. К рамкам прикреплена стрелка, перемещающаяся вдоль шкалы, проградуированной в градусах.

Рисунок 1. Принципиальная электрическая схема логометра

На каждую из рамок с током со стороны магнитного поля действуют вращающие моменты, соответственно М₁ и М₂. направления токов I₁ и I₂ таковы, что вращающие моменты рамок оказываются направленными навстречу друг другу:

М₁ = C₁B₁I₁;

M₂ = C₂B₂I₂,

где С₁, С₂ - постоянные коэффициенты, зависящие от геометрических размеров и числа витков рамок;

В₁, В₂ - магнитные индукции в зоне расположения рамок.

Если сопротивления рамок одинаковы и R = R_t, то I₁ = I₂, то есть вращающие моменты рамок равны. При этом подвижная система логометра находится в среднем положении. С изменением сопротивления R_t вследствие нагрева (или охлаждения) через одну из рамок потечет ток большей величины, равенство моментов нарушится и подвижная система начнет поворачиваться в сторону действия большего момента.

Магнитная система логометра выполнена таким образом, что сердечником неравномерна. Она имеет наибольшую величину в середине и наименьшую по краям, что достигается применением полюсных магнитных наконечников или сердечников специальной формы. Поэтому при повороте рамка, по которой течет больший ток, попадает в зазор с меньшей магнитной индукцией, а другая рамка с меньшим током - в зазор с большей магнитной индукцией. При определенном положении моменты рамок сравняются, то есть при этом:

C₁B₁I₁ = C₂B₂I₂.

Отсюда следует, что отношение токов обратно пропорционально отношению магнитных индукций. В свою очередь, отношение индукций B₁/ B₂ определяет положение рамок в неравномерном зазоре, то есть угол поворота рамок: ц= f₁(B₁/ B₂).

Отсюда вытекает основное соотношение для логометра:

.

Подставляя в это уравнение значение токов I₁ и I₂, получим:

.

Так как сопротивления R₁, R₂, R практически постоянны, угол поворота системы рамок однозначно определяет величину измеряемого сопротивления R_t термопреобразователя, а значит, и измеряемую температуру: ц = f(R_t).

Достоинством логометра является независимость показаний от колебаний напряжения источника питания, а основным недостатком - влияние на показания логометра сопротивления R_ВН соединенных проводов от ТС к логометру.

Принцип действия уравновешенного моста - компенсационный. Он основан на компенсации, или уравновешивании, измеряемого сопротивления термопреобразователя регулируемым сопротивлением реохорда.

Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема лабораторного уравновешенного моста.

Мост состоит из 4 плеч: в двух смежных подключены постоянные сопротивления R₁, R₂, а в противоположных им - реохорд R₀ и сопротивление R_t, подключенное с помощью соединительных проводов сопротивлением R_ВН. В одну из диагоналей моста (АВ) подается питание, в другую (СД) подключен нуль-прибор (НП).

При равновесии моста, которое достигается ручным перемещением движка реохорда, ток в диагонали СД моста равен нулю. При этом произведения сопротивлений противоположных плеч моста равны друг другу, то есть:

R₂ R₀ = R₁(R_t + 2 R_ВН).

В случае симметричного моста, когда R₁ = R₂, измеряемое сопротивление R_t термопреобразователя равно:

R_t = R₀ - 2 R_ВН.

Недостатком рассмотренной двухпроводной схемы соединения ТС с мостом является влияние на показания прибора колебаний сопротивления соединительных проводов, вызванных изменениями температуры окружающей среды. Этот недостаток исключается при трехпроводной схеме соединения, которая показана рисунке. При такой схеме вершина моста переносится в точку F и сопротивления соединительных проводов распределяются на два смежных плеча моста. Условие равновесия для трехпроводной схемы имеет вид:

(R_t + R_ВН) R₁ = (R₀ + R_ВН) R₂.

Таким образом, в трехпроводной схеме достигается точная компенсация измеряемого сопротивления, то есть R_t = R₀.

Работа автоматического моста отличается от лабораторного тем, что движок реохорда перемещается не вручную, а при помощи реверсивного электродвигателя.

Рисунок 3. структурная схема электронного автоматического уравновешенного моста

Мост работает следующим образом. Сигнал разбаланса с измерительной диагонали моста усиливается усилителем 1 и поступает на реверсионный электродвигатель 2, который через редуктор 3 воздействует на движок реохорда R₀. движок перемещается до тех пор, пока сигнал на входе усилителя не станет равным нулю. Приложение движка реохорда передается стрелке показывающего прибора 4, шкала которого отградуирована в градусах.

Промышленностью выпускается большая номенклатура автоматических уравновешенных мостов, одно- и многоточечных с регулирующими устройствами и сигнальными контактами.

2.2 Контроль давления

Пневматические измерительные преобразователи. В пневматических преобразователях основным элементом является система сопло-заслонка.



Рисунок 4. преобразователь типа сопло-заслонка

В трубку 1 небольшого диаметра непрерывно поступает воздух под давлением Р₀. Пройдя через дроссель постоянного сечения 2, воздух выходит в атмосферу через дроссель 3 (сопло), перед которым находится заслонка 4. Если изменить зазор Дх между соплом и заслонкой, то давление воздуха Р в междроссельном пространстве будет также изменяться: увеличиваться с приближением заслонки к соплу и уменьшаться при удалении заслонки от сопла. Изменение давления Р₁ контролируется манометром 5.

Преобразователи силовой компенсации. Для непрерывного преобразования абсолютного, избыточного и вакуумметрического давления (разряжения, перепада давления), расхода, температуры жидкостей и газов, уровня, плотности жидкости и некоторых других параметров в пневматический сигнал дистанционной передачи предназначены преобразователи, основанные на принципе силовой компенсации. В этих преобразователях измеряемый параметр воздействует на чувствительный элемент измеряемого блока и преобразуется в усилие, которое автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением воздуха в сильфоне обратной связи. Это давление является одновременно выходным сигналом преобразователя.



Рисунок 5. Принципиальная схема пневматического силового преобразователя

Усилие Q, которым измерительный блок воздействует на преобразователь, вызывает незначительное перемещение рычажной системы 1 передаточного механизма и связанной с ней заслонкой 3 относительно неподвижного сопла 2. Возникший в линии сопла сигнал управляет давлением, поступающим с пневмоусилителя в сильфон 4 обратной связи.

Конструкция преобразователя позволяет присоединить к нему измерительные блоки, создающие усилие в разных направлениях Q, Q? или Q?. Усилитель (пневмореле) состоит из трех секций, разделенных мембранами из прорезиненного полотна, которые образуют две камеры давления командного воздуха А и камеру линии сопла Б. Повышение давления в линии сопла вызывает перемещение мембран 5 и 9, и клапан 8 открывается. При этом давление командного воздуха повышается на величину, равную величине повышения давления в линии сопла, возникает постоянный перепад на дросселе 7, и влияние изменения давления питания значительно уменьшается. При уменьшении давления в линии сопла, шариковый клапан 8 закрывается, клапан сброса 6 открывается, и давление командного воздуха уменьшается. Преобразователь обеспечивает дистанционную передачу выходного сигнала по пневмотрассе длиной до 300 м. Класс точности преобразователя 1.0.

Преобразователь типа ПП предназначен для преобразования угловых перемещений в пропорциональный пневматический сигнал. Используется в качестве выходного преобразователя в приборах и устройствах частотно-ферродинамической системы, устанавливаемых в схемах автоматического управления производственными процессами.

Рисунок 6. Принципиальная схема преобразователя ПП

Угловое перемещение сектора 1 через ось 2 передается барабану 3. При помощи гибкой ленты 9, связанной с барабаном и огибающей отклоняющий ролик 8, угол поворота барабана преобразуется в пропорциональное усилие пружины 7. Усилие, развиваемое пружиной, через рычаг 6 воздействует на заслонку 15 пневмоусилителя.

Основным элементом пневмоусилителя является «сопло-заслонка». Питающий воздух из линии поступает в камеру I и через постоянный дроссель 4 в камеру II. Давление в камере II зависит от количества воздуха, поступающего в эту камеру через дроссель 4, и расхода его через сопло 14.

Если усилие Р, действующее на заслонку 15 со стороны рычага 6, равно нулю, то дросселирование в сопло 14 весьма незначительно, и давление в камере II приближается к атмосферному. При этом усилие, действующее на мембранную систему 13 снизу вверх, меньше, чем усилие пружины 12, и полный шток II попадает в камеру IV, соединенную с атмосферой.

При увеличении усилия Р, изменяющегося пропорционально углу поворота входной оси 2, сопло 14 в большей степени прикрывается заслонкой 15. Зазор z уменьшается, что создает дополнительное сопротивление истечению воздуха через сопло. Поэтому давление в камере II превышает давление в камере III, и мембранная система 13 перемещается вверх. Полый шток 11 упирается в тарельчатый клапан 10, закрывая выход в атмосферу, и приподнимает его, открывая доступ питающему воздуху из камеры I в камеру III. Давление в камере III, являющееся одновременно выходным, увеличивается до величины, при которой усилия, действующие на мембранную систему 13 снизу вверх и сверху вниз, уравновешиваются.

Одновременно выходное давление из камеры III передается в камеру V. Это давление воздействует на мембрану 5, с которой связана заслонка 15, - уравновешивает усилие Р.

Линейность характеристики достигается тем, что мембранная система 13 поджата пружиной 12 всегда на одну и ту же величину, а так как перемещение тарельчатого клапана 10 очень мало, перепад давления на сопле 14 постоянен.

Класс точности преобразователя 1.0. Преобразователь обеспечивает передачу по пневмотрассе показаний на расстоянии до 300 м.

В качестве вторичных приборов в пневматических системах можно применять любые измерители давления, а также вторичные приборы.

Рисунок 7. Кинематическая схема вторичного прибора системы «Старт»

Действие приборов основано на компенсационном принципе измерения. Приборы используют для работы с пневматическими преобразователями или другими устройствами, выдающими унифицированные аналоговые сигналы 20-100 кПа (0,2-1,0 кгс/см²).

В измерительном узле входной пневматический сигнал Р преобразуется в поступательное перемещение указателя (стрелки) и пера. Контролируемый параметр (входной пневматический сигнал Р) поступает в приемный сильфон 2. Воздух питания под давлением Р_пит через дроссель 1 подается в силовой элемент 7 и к соплу 3. При изменении входного давления сильфон 2, дно которого упирается в рычаг 4, перемещает его, изменяя зазор между соплом и рычагом.

При перемещении рычага 4 вправо давление в силовом элементе 7 увеличивается, так как зазор между рычагом и соплом уменьшается. Это давление передается на рычаг 6 силового элемента, и ролик 9 поворачивается на угол. Необходимый для достижения равновесия на рычаге 4 между усилиями от давления в сильфоне и пружины обратной связи 5. углу поворота ролика соответствует пропорциональное перемещение стрелки (пера) 8. Шкала прибора стопроцентная линейная. Класс точности 1.0.

Электропневматические и пневмоэлектрические измерительные преобразователи.

Для согласования электрической и пневматической ветвей ГСП выпускаются электропневматические и пневмоэлектрические преобразователи.

Преобразователь электропневматический (типа ЭПП) предназначен для преобразования непрерывного унифицированного электрического сигнала постоянного тока в непрерывный унифицированный пневматический сигнал. Работа преобразователя основана на принципе силовой компенсации.



Рисунок 8. Принципиальная схема электропневматического преобразователя

Прибор состоит из двух функционально различных блоков: электромеханического преобразователя (совокупность магнитоэлектрического механизма и рычажной системы) и пневматического усилителя. Входной электрический сигнал подводится к катушкам электромагнита 7. При этом в магнитопроводе возникает магнитный поток, вызывающий перемещение якоря 6. Усиление на якоре прямо пропорционально силе тока. Перемещение рычага 4 под действием этой силы вызывает изменение давления в линии сопла 3, установленного на основании 2. Это давление усиливается пневматическим усилителем (реле) 8 и по пневмолиниям передается на выход преобразователя и в сильфон обратной связи 5. Усилие, возникшее в сильфоне под воздействием выходного давления, уравновешивает через рычаг усилие на якоре от входного сигнала. Для сглаживания колебаний в линии сопла имеется пневмоемкость 1. класс точности 0.5; 1.0.

Преобразователь пневмоэлектрический (типа ПЭ-55М) предназначен для преобразования пневматического сигнала, поступающего от пневматического датчика или пневматического регулятора, в унифицированный электрический сигнал постоянного тока. Прибор состоит из магнитоэлектрического гальванометра, блока питания и манометрической трубки, установленной в общем корпусе.

Входной сигнал в виде давления, подлежащего измерению и преобразованию, попадая во внутреннюю полость манометрической трубки, деформирует ее. Конец трубки через спиральную пружину передает перемещение подвижной системы гальванометра (флажка), находящегося в высокочастотном поле катушки, входящей в базовый контур генератора. При перемещении флажка изменяются параметры базового контура, что приводит к изменению режима генератора. При этом изменяется постоянная составляющая коллекторного тока, что приводит к изменению силы тока базы транзистора ПП, и, следовательно, к изменению силы выходного тока. В цепь коллектора ПП включена катушка обратной связи, укрепленная на коромысле в поле постоянного магнита. Входной ток, обтекая катушку, создает момент обратной связи, противоположный моменту, создаваемому при растяжении пружины. Флажок перемещается и сила выходного тока изменяется до тех пор, пока эти моменты не станут равными. Класс точности преобразователя 1.0.

2.3 Контроль уровня

Поплавковые уровнемеры применяют для измерения уровня жидкости в открытых резервуарах с низким внутренним давлением.

Эти приборы выполняют с поплавками, которые легче или тяжелее жидкости. Работа первых основана на следящем действии поплавка, плавающего на поверхности жидкости, а вторых - на изменении массы поплавка, погруженного в жидкость. Поплавок может быть расположен внутри резервуара (уровнемеры внутреннего монтажа) или в выносной камере (камерные уровнемеры), соединенной с аппаратом с помощью труб. Диапазон изменения уровня, измеряемый камерными уровнемерами, 250 мм.

Рисунок 9. Схема поплавкового уровнемера внутреннего монтажа УДУ: 1 - поплавок, 2 - лента, 3, 4 - ролики, 5 - шкив, 6 - стрелка уровнемера, 7 - контргруз

В уровнемере внутреннего монтажа УДУ поплавок 1, плавающий на поверхности жидкости в резервуаре, связан с мерным шкивом 5 перфорированной лентой 2, перекинутой через ролики 3 и 4. контргруз 7 уравновешивает массу поплавка.

При изменении уровня жидкости изменяется положение поплавка, шкив поворачивается и лента наматывается или сматывается с него. На оси шкива закреплена стрелка 6, поворачивающаяся вместе с ним. Прибор рассчитан так, что на 1 м изменения уровня стрелка совершает оборот. От оси шкива вращение передается через зубчатую передачу на шестерню шкалы метров, которая совершает 1/24 оборота при одном обороте шкива. Метры отсчитывают по вращающейся шкале, а сантиметры - по неподвижной шкале с помощью стрелки. Одновременно вращение шкива передается на дистанционную приставку, которая имеет реохорд со щетками и контактную систему для сигнализации крайних положений уровня.

3. Описание схемы автоматизации

автоматизация давление контроль

Выпарная станция (ВС) занимает важное место в общей технологической и тепловой схемах сахарного завода. Кроме своего основного назначения - выпаривания поступающего сока до заданного уровня содержания сухих веществ при определенной производительности сахарного завода - она обеспечивает вторичными соковыми парами теплообменную аппаратуру завода, снабжает котельную конденсатом для питания паровых котлов, 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 функционировании 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, а третий - соковым паром второго и т.д. Для многократного использования греющего пара, поступающего благодаря последовательно убывающему остаточному давлению в надсоковых пространствах аппаратов. Так как процесс выпаривания непрерывен, а количество поступающего 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 считается 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.

Систему управления ВС реализуют с помощью АСУТП (режим НЦУ) по модулю в.

АСУТП отделения выпаривания представляет собой РСУ среднего масштаба, включающую подсистемы сбора и отображения информации, автоматического регулирования, дискретно-логического управления, противоаварийных защит и блокировок.

Объект управления включает: пятикорпусную выпарную станцию (1, 2, 3, 4, 5-й выпарные аппараты), сборник 6, подогреватель 7 и два асинхронных электродвигателя.

Основные компоненты системы: контроллеры TREI-5B; АРМы оператора-технолога, начальника отделения и лаборатории на базе ЭВМ (Pentium I в промышленном исполнении) и 20?мониторов с повышенной защитой от электромагнитных воздействий; сетевые средства - 10 Мбит Ethernet со 100%-м резервированием; станцию архивирования в комплекте со сменными магнитооптическими дисководами (640 Мбайт); сервер БД; принтеры; пакеты программ «КРУГ-200»; конструктивы - 19? шкаф (RITTAL).

Информационная мощность АСУТП: общее число входных и выходных сигналов 29/29, т.е. 58. Из них контролируемых аналоговых (температуры, уровня, расхода, давления, плотности) - 23; контролируемых дискретных (с учетом состояния запорной арматуры) - 16; дискретных управляющих - 2; контуров регулирования - 10; запорной арматуры - 10; противоаварийных защит и блокировок (100%-е резервирование) - 35 из них: аналоговых параметров - 23, входных дискретных - 6, выходных дискретных - 6. Система управления реализована с «горячим» резервированием в трех комплектах.

Динамика работы АСУТП

Максимальный период опроса датчиков на контроллере: дискретный вход - 100 мкс, аналоговый вход - 1 мс; максимальное время реакции на аварийные сигналы: при обработке в цепях аварийной защиты на уровне контроллера - 20-60 мс, при передаче к пультам оператора - 200 мс; цикл смены данных на пульте операторов при наличии до 200 динамических элементов в кадре - 0,15-1,0 с; цикл смены кадров - 0,2-1,5 с; минимальное время реакции на команду оператора - 0,2 с; время полного перезапуска: системы после отключения питания - 30 с, контроллеров после отключения питания - 20 с.

Время наработки на отказ контроллера 75000 ч (в дублированном исполнении - 150000).

Контроллеры TREI-5B обеспечивают ввод, обработку и вывод всех сигналов объекта управления.

Информационная мощность серии контроллеров TREI-5B обеспечивает 30-30000 входов / выходов. Использовано: аналоговых входов / выходов - 23/23; дискретных входов / выходов - 6/6. Имеем достаточный резерв.

В качестве примера рассмотрим систему управления пятикорпусной ВС с повышенным температурным режимом.

Работа этой ВС отличается рядом преимуществ: меньшей чувствительностью к изменениям расхода и концентрации сока, поступающего на выпаривание; меньшим временем 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; меньшей продолжительностью варки утфеля в вакуум-аппаратах за счет повышения температуры греющего пара.

Сок температурой 86°С нагревается в группе подогревателей VII и при достижении температуры 126°С поступает в корпус I выпарной станции. Туда же подается ретурный пар давлением 0,29 МПа и температурой 136°С.

Система управления обеспечивает: стабилизацию давления сокового пара корпусов I и II ВС; стабилизацию разряжения в корпусе V; стабилизацию уровней сока по выпарным аппаратам; подачу аммиачной воды в сборник сока перед ВС при падении уровня в корпусе I; измерение температуры по корпусам I-V ВС; контроль давления пара и перепада давления между паровой камерой и надсоковым пространством в корпусе I; измерение плотности сиропа, откачивамого на дальнейшую переработку; контроль расхода сока, поступающего в переработку, и сиропа, откачиваемого из ВС. Давление сокового пара корпуса I стабилизируется по жесткой программе. По мере отложения накипи на поверхности нагрева выпарного аппарата заданное значение давления переодически повышают в целях сохранения требуемой производительности ВС. Контур стабилизации давления включает: пневматический преобразователь давления (3-1), нормированные усилители-преобразователи (3-2), (3-3) и АЦП (ADAM-5017), которые осуществляют умножение сигнала на постоянный коэффициент и селектирование большего сигнала этот сигнал, поступает и от преобразователя (4-1), установленного в корпусе II, далее сигналы подаются на монитор и АЦПУ пульта ПТК (3-4) и на регулирующий канал контроллера TREI-5B (3-5), выполняющий ПИ-закон регулирования с выходом на ЦАП (ADAM-5024) и клапан (3-6). Давление поддерживается за счет регулирования поступления ретурного пара в паровую камеру корпуса I выпарной станции. В контуре предусмотрено также ручное дистанционное управление регулирующим клапаном (3-6) с пульта ПТК и АРМ технолога.

Разряжение в корпусе V поддерживается измерительным преобразователем разности давления (5-1) и АЦП (ADAM-5017), сигнал которого поступает на монитор и АЦПУ (5-2) пульта ПТК, а также на регулирующий канал контроллера TREI-5B (5-3) с выходом на ЦАП (модуль ADAM-5024) и регулирующий клапан (5-4), установленный на линии подачи пара.

При стабилизации уровней в выпарных аппаратах обеспечиваются наилучшие условия для теплопередачи, что повышает производительность ВС. Работа узла регулирования уровней осуществляется по принципу продольной стабилизации. Возникающие в любой зоне системы возмущения последовательно передаются на корпус I выпарной станции. Если количество сока, поступающего в выпарную станцию, недостаточно для восстановления минимально допустимых уровней в аппаратах, системой управления предусмотрена подача аммиачной воды в сборник сока VI перед ВС. Любой контур регулирования реализован с использованием комплекта буйкового уровнемера (13-1), пневматического позиционера (13-6), нормированного усилителя для селектирования меньшего сигнала (13-5). Сигнал с преобразователя (13-2) поступает на АЦП (ADAM-5017), далее - на монитор и АЦПУ (13-3) и на регулирующий канал контроллера TREI-5B (3-4) с выходом на ЦАП (модуль ADAM-5024) и регулирующий клапан 13-7 (обозначения элементов контура приведены для САР уровня в корпусе IV ВС).

Аммиачную воду в сборник сока перед ВС подают при оголении поверхности обогрева выпарных аппаратов. Параметром, который наиболее точно фиксирует начало предварительного режима, является разность давлений между греющим и соковым парами первого выпарного аппарата. При оголении поверхности нагрева теплопередача от пара к кипящей жидкости резко уменьшается, давление греющего пара возрастает, а сокового - падает, что 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 рассмотренном узле при снижении уровня сока в сборнике до минимального значения сигнал от датчика (9-1) замыкает контакт нормированного преобразователя-усилителя (8-2). Если при этом уровень в корпусе I нормальный (сигнал от датчика 10-1), никаких изменений в цепи управления не произойдет. При минимальном значении уровня в корпусе I замыкается еще один контакт преобразователя (8-2). Для контроля ретурного пара предусмотрен пневматический преобразователь давления (6-1), сигнал от которого поступает на АЦП (ADAM-5017H), на прибор 7-2 и далее на прибор 8-1, на который преобразователем (7-1) с выходом на АЦП (ADAM-5017), печатающее устройство АЦПУ и монитор ПТК (7-2). При росте перепада давления в корпусе I замыкается третий контакт преобразователя (8-2), что служит сигналом для включения подачи воды. В схему подачи воды входят: сигнализатор мембранный (8-1), АЦП (ADAM-5017); регулирующий канал контроллера TREI-5B с выходом на ЦАП (ADAM-5024), и регулирующий клапан (8-4), а также пульт ПТК и АРМ технолога для выбора режима управления (8-3).

Контроль температуры в корпусах ВС осуществляется посредством монитора и АЦПУ с выходом на ПТК и АРМ технолога, на которые поступают сигналы от термосопротивлений ТСМ и АЦП (ADAM-5017H) или непосредственно от модуля (ADAM-5013), установленных на каждом выпарном аппарате. Плотность сиропа, выходящего из ВС, является одним из параметров, позволяющих охарактеризовать ее работу. Измерение плотности осуществляется радиоизотопным плотномером (15-1) и АЦП (ADAM-5017H) (15-2), работающем в комплекте с АЦПУ (15-3) на пульте ПТК и АРМ технолога.

Контроль расхода сока, поступающего на переработку, и сиропа после ВС осуществляется индукционными расходомерами. Датчики (16-1 и 17-1) установлены на производственных коммуникациях с выходом на АЦП (ADAM-5017H) (16-3) и (17-2) и на АЦПУ и монитор (16-4) пульта ПТК и АРМ технолога.

Заключение

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.

Производство сахара является одной из важнейших отраслей пищевой промышленности страны. Сахарное производство базируется на непрерывности технологического процесса с использованием основного непрерывно действующего оборудования, что создает предпосылки для комплексной и полной автоматизации процесса. Однако специфичность технологических сред (наличие механических включений, смолообразование, отложение твердых осадков, накипеобразование, пенообразование, высокая вязкость, повышенная цветность и др.), высокая влажность и температура окружающей среды, создают определенные трудности при внедрении общепромышленных приборов и устройств и требуют создания специальных средств контроля, особенно состава и свойств полупродуктов и продуктов.

Широкое использование автоматики в промышленности с середины 50-х годов привело к созданию постоянной службы КИПиА на сахарных заводах, повышению уровня эксплуатации, созданию организаций по разработке, изготовлению и внедрению средств автоматизации.

Рост производительности труда на сахарных заводах, увеличение единичной мощности оборудования, разработка новой технологии, направленной на улучшение качества и повышение эффективности свеклосахарного производства, требуют непрерывного обновления и совершенствования средств автоматизации и систем управления. В связи с этим проектные, исследовательские, учебные институты и предприятия сахарной промышленности непрерывно обновляют технические решения по автоматизации.

Автоматизация технологических процессов является едва ли не решающим фактором повышения производительности и улучшения условий труда, а также улучшения экономических показателей.

Сегодня, существующие целевые комплексные программы автоматизации пищевой промышленности предусматривают обеспечение следующих технико-экономических показателей: увеличение годового объема выпуска продукции; снижение себестоимости продукции в результате сокращения расхода сырья, материалов, энергетических и трудовых затрат; увеличение выхода продукции.

Учитывая, что большинство сахарных заводов России так или иначе входит в сферу влияния крупных торгово-промышленных компаний, все более актуальным становится внедрение АСУТП с единой системой управления и контроля сахарного производства на базе современных вычислительных средств и технологий.

Список информационных источников

1. Электронный ресурс: [http://ru.wikipedia.org]

2. Электронный ресурс: [http://en.wikipedia.org]

3. Капустин, Н.М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для втузов / Под ред. Н.М. Капустина. - М.: Высшая школа, 2004. - 415 с.

4. Юревич, Е.И. Основы робототехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.

5. Воройский, Ф.С. Информатика. Энциклопедический систематизированный словарь-справочник. (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах). - М.: Физматлит, 2007. - 760 с.

6. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М., Наука, 1977 - 200 с.

7. Каминский М.Л. Монтаж приборов и систем автоматизации. - М., Высшая школа, 1988 - 155 с.

Размещено на Allbest.ru