КИПиА, аналитический контроль технологии. Проектирование и обоснование схемы КИПиА
Работа студента по автоматизации технологических процессов разбивается на два основных этапа:
1) анализ технологического процесса как объекта управления, принятие основных технических решений по контролю и управлению;
2) разработка функциональной схемы контроля и управления, выбор комплекса технических средств автоматизации.
На первом этапе, исходя из свойств объектов управления и требований технологии, необходимо для выбранного аппарата (группы аппаратов) решить следующие вопросы (см. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация промышленных процессов в химической промышленности. – М.: Химия, 1991. – 480 с. или Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. – М.: Химия, 1985):
– какие переменные величины процессов нужно регулировать (выбор регулируемых параметров);
– с помощью какого параметра можно управлять регулируемой величиной (выбор регулирующих параметров);
– какой должен быть закон действия регулятора;
– требуется ли многоконтурная система регулирования данной величины (комбинированная, каскадная);
– какие переменные требуют автоматического контроля;
– требуются ли сигнализация при выходе из нормы контролируемой величины, автоматическая или аварийная остановка процесса.
Нужно также определить техническую структуру информационно-измерительной и управляющей систем: щитовой вариант с расположением вторичных измерительных приборов и регулирующих устройств на щитах или вариант, обеспечивающий выдачу информации на устройства отображения и управление со специальных пультов управления.
При автоматизации непрерывных процессов автоматическое регулирование предусматривается для всех существенных параметров режима, которые подвергаются возмущающим воздействиям. Для периодических процессов автоматическое регулирование используется, как правило, лишь тогда когда в ходе процесса параметр в течение сравнительно длительного времени поддерживается постоянным.
Контрольно-измерительные приборы и измерительные преобразователи устанавливаются:
1) для выработки сигналов измерительной информации и ввода их на вход регуляторов;
2) для контроля (записи и/или индикации) важнейших технологических параметров, в том числе, которые не регулируются автоматически;
3) для контроля за состоянием оборудования;
4) для замера хозрасчетных величин;
5) для контроля параметров, от которых зависит пожаро- и взрывобезопасность и условия труда (наличие вредных паров в воздухе цеха и т.д.). Эти приборы часто выбирают сигнализирующими.
При выборе закона действия регулятора решения принимаются на основе качественной оценки динамических свойств объекта. Если запаздывание цепи регулирования велико, то ни при каком законе регулирования по одноконтурной схеме не удается получить удовлетворительного качества регулирования. В этом случае целесообразно рассмотреть вопрос об использовании многоконтурных схем регулирования.
В химической технике в основном применяются средства КИПиА пневматической ветви ГСП. Это связано, главным образом, с взрыво- и пожаробезопасностью их. В пожаро- и взрывоопасных производствах можно пользоваться электрическими средствами в соответствующем исполнении.
После принятия вышеперечисленных принципиальных решений и согласования их с консультантом студент может приступить ко второму этапу работы – выбору контрольно-измерительных приборов и средств регулирования и вычерчиванию на технологической схеме функциональной схемы автоматизации (по ГОСТ 21.404-85).
Средства контроля и регулирования выбираются по справочникам и каталогам (см., например, Промышленные приборы и средства автоматизации технологических процессов / Справочник под ред. В.В. Черенкова. – Л.: Машиностроение, 1987). При выборе измерительных приборов особое внимание необходимо обратить на свойства контролируемой среды: ее агрессивность, температуру, давление, вязкость, присутствие взвешенных частиц и т.д.
Перечень средств КИПиА представляется в виде таблицы (см. табл. 2).
Таблица 2