Контроль та керування хіміко-технолонгічними процесами

Контроль та керування хіміко-технологічними процесами

Введення

Виробничі процеси і керуючі ними системи складаються з багато численних і різноманітних елементів, які складним чином взаємодіють один з одним. Ці елементи зв’язані між собою так, щоб забезпечити обмін матерією, енергією  і інформацією для отримання певного кінцевого результату.

Системи керування сучасними хіміко-технологічними процесами (ХТП) характеризуються великою кількістю технологічних параметрів, число яких може сягати декількох тисяч. Для підтримки режиму, що вимагається, а в кінцевому результаті – якості продукції, що випускається, всі ці величини необхідно підтримувати сталими або міняти за визначеним законом.

Фізичні величини, що визначають хід технологічного процесу (ТП), називаються параметрами ТП. Наприклад, параметрами ТП можуть бути: температура, тиск, витрата, напруга тощо.

Параметр ТП, який необхідно  підтримувати сталим або змінювати за визначеним законом, називається величиною, яка регулюється або параметром, що регулюється. 

Значення величини, що регулюється в даний момент часу називається миттєвим значенням.

Значення величини, що регулюється, отримане в даний момент часу на основі даних деякого вимірювального пристрою називається її виміряним значенням.

Сукупність всіх технологічних параметрів називається технологічним режимом, а сукупність значень параметрів, що забезпечують вирішення завдання керування процесом – нормальним технологічним режимом.

Керування – формування керуючих дій, що забезпечують режим роботи об’єкта керування, який вимагається.

Під керуванням розуміють дії, що направлені на підтримку або покращення функціонування об’єкта керування.

В об’єкт керування надходить збурюючий вплив, що призводить до зміни вихідних параметрів об’єкта, які характеризують мету керування. Інформація про поточні значення вихідних параметрів передаються в керуючу систему, де вони порівнюються з відповідними заданими значеннями. В результаті порівняння розробляються керуючі впливи, що надходять в об’єкт керування.

(Мал. 1. 1)  Схема керування об’єктом

Об’єкт керування (об’єкт регулювання, ОК) – пристрій, режим роботи якого повинен підтримуватися зовні спеціально організованим керуючим впливом.

Реальні об’єкти керування в більшій чи меншій мірі піддаються збурюючим впливам, які порушують нормальний хід процесу в об’єкті.

Внутрішні збурюючі впливи  виникають в самому об’єкті керування (корозія, забруднення тощо).

Зовнішні збурюючі впливи проникають в об’єкт керування зовні (зміна вхідних параметрів, параметрів навколишнього середовища тощо).

Керуюча система – це сукупність персоналу і автоматичних пристроїв, пов’язаних завданням керування. Автоматичні пристрої, що входять в систему керування, за функціональними ознаками поділяються на пристрої контролю, регулювання, програмного керування, сигналізації, блокування і захисту. До них відноситься також і обчислювальна техніка.

Пристрої контролю (контрольно-вимірювальні прилади) служать для отримання інформації про стан об’єкта і умови його роботи. Вони можуть бути у вигляді окремих пристроїв, призначених для візуального контролю за параметрами процесу, або є складовою частиною пристрою регулювання, сигналізації і захисту.

До пристроїв контролю відносяться термометри, манометри, витратоміри, рівнеміри, газоаналізатори і т. д. КВП встановлюють безпосередньо у технологічних апаратах (місцевий контроль) або на центральних щитах керування (дистанційний контроль). Останньому найчастіше надають перевагу. Місцевий контроль в сучасних технологічних системах використовують лише для запуску і ремонту устаткування.

Регулювання – приватний вид керування, коли завданням є забезпечення сталості будь-якої вихідної величини ОК.

 Пристрої регулювання призначені для підтримки постійного значення параметрів процесу (стабілізуючі регулятори), а також для їх зміни по раніше заданому або невідомому закону (програмні, слідкуючі, екстремальні регулятори). Ці пристрої отримують від об’єкта керування інформацію щодо стану параметрів і впливають на об’єкт з допомогою регулюючих органів.