- •Технічний коледж
- •1. Опис предмета навчальної дисципліни
- •Характеристика предмета навчальної дисципліни
- •2. Зміст дисципліни
- •2.1. Лекційні заняття
- •3. Структура залікового кредиту дисципліни
- •4. Практичні заняття
- •5. Лабораторні заняття
- •1.1 Поняття про автоматику та автоматизацію
- •Основні етапи розвитку автоматики
- •1.2 Основні поняття про автоматизацію керування виробництвом та технологічними процесами. Засоби та методи керування виробництвом
- •1.3 Класифікація технологічних процесів
- •1.4 Види параметрів керування.
- •1.5 Вимоги до об’єктів керування
- •1.6 Види і рівні автоматизації
- •1.7 Економічні аспекти автоматизації
- •Класифікація засобів автоматизації
- •2.2 Основні функції автоматизації
- •2.3 Класифікація систем автоматизації
- •3.1 Розрахунок одноконтурних систем регулювання
- •3.2 Аср стабілізації витрат матеріальних і енергетичних потоків
- •3.3 Аср стабілізації рівня рідини в ємності
- •3.4 Аср стабілізації тиску газу в резервуарі
- •Аср стабілізації температури теплообмінника
- •Аср стабілізації концентрації речовин
- •Тема №4 багатоконтурні системи регулювання
- •4.1 Комбіновані аср
- •4.1.1 Умови інваріантності
- •4.1.2 Умови фізичної реалізованості інваріантних аср
- •4.1.3 Технічна реалізація інваріантних аср
- •4.2 Каскадні системи регулювання
- •4.3 Системи регулювання з додатковим імпульсом за похідною з проміжної точки
- •4.4 Взаємопов’язані системи регулювання
- •4.4.1 Аср непов’язаного регулювання
- •4.4.2 Аср пов’язаного регулювання
- •4.5 Системи регулювання співвідношення потоків
- •4.6 Адаптивні та екстримальні системи регулювання
- •4.6.1 Адаптивні системи регулювання (аср)
- •4.6.2 Системи екстремального регулювання (еср)
- •Тема №5 синтез систем регулювання
- •5.1 Вибір структури й оцінка параметрів систем регулювання
- •5.2 Вибір закону регулювання регулятора
- •5.3 Розрахунок настроювань регуляторів
- •Автоматизаціія типових технологічних процесів Тема №6 автоматизація теплових процесів
- •6.1 Автоматизація теплових процесів
- •6.1.1 Автоматизація теплообмінників
- •6.1.2 Одноконтурне регулювання.
- •6.1.3 Каскадне регулювання.
- •6.1.4 Комбіноване регулювання.
- •6.2 Автоматизація печей і топок
- •6.3 Автоматизація процесів випарювання
- •6.4 Автоматизація процесу кристалізації
- •Основні принципи керування процесом кристалізації
- •6.4.2 Регулювання концентрації кристалів в суспензії
- •6.4.3 Регулювання кристалізатора з мішалкою
- •6.4.4 Регулювання кристалізатора випарного типу
- •Тема №7 автоматизація масообмінних процесів
- •7.1 Автоматизація процесів ректифікації
- •7.1.1 Одноконтурного регулювання ректифікаційною колоною
- •7.1.2 Регулювання концентрацією цільового продукту в кубовій рідині
- •7.1.3 Регулювання концентрацією в кубі колони за різницею температур кипіння свіжого розчину та еталонної рідини
- •7.1.4 Регулювання процесом ректифікації за допомогою систем співвідношення
- •7.1.5 Перехресне регулювання температури та рівня в кубовій частині колони
- •7.1.6 Регулювання концентрації основної речовини в закріплюючій частині колони
- •7.1.7 Регулювання тиску в колоні
- •7.1.8 Регулювання ентальпії свіжого розчину
- •7.1.9 Регулювання процесу відбору проміжної фракції
- •7.1.10 Автоматичний контроль, сигналізація та системи захисту
- •7.2 Автоматизація процесів абсорбції
- •7.3 Автоматизація процесів адсорбції
- •7.4 Автоматизація процесів сушіння
- •7.4.1 Регулювання барабанного прямоточного сушильного агрегату
- •7.4.2 Регулювання протиточного сушильного апарата
- •Тема №8 автоматизація механічних процесів
- •8.1 Автоматизація транспортування твердих матеріалів
- •8.1.1 Загальні відомості. Типова схема автоматизації
- •8.1.2 Цілі керування процесом транспортування
- •8.1.3 Внесення регулюючих впливів шляхом зміни швидкості транспортера
- •8.1.4 Системи автоматичного керування транспортерами
- •8.2 Автоматизація процесів подрібнення твердих матеріалів.
- •8.2.1 Загальні відомості
- •8.2.2 Регулювання барабанних млинів мокрого помолу
- •8.2.3 Регулювання об’єму матеріалу шляхом зміни витрати сировини
- •8.2.4 Регулювання млинів, які працюють по замкненому циклу
- •8.2.5 Регулювання щокових подрібнювачів
- •8.3 Автоматизація процесів дозування та змішування твердих матеріалів
- •8.3.1 Загальні відомості. Фізичні основи процесу
- •8.3.2 Регулювання дозатора з стрічковим транспортером та регуляторами прямої дії
- •8.3.3 Регулювання дозатора з стрічковим транспортером за допомогою двоконтурної системи
- •8.3.4 Регулювання дозаторів з розділеним потоком дозує мого матеріалу
- •Тема №9 автоматизація гідромеханічних процесів
- •9.1 Автоматизація реакторів. Автоматизація процесу змішування рідин
- •9.1.1 Загальні відомості
- •9.1.2 Регулювання реакторів безперервної дії.
- •9.1.3 Регулювання реакторів напівбезперервної дії
- •9.1.4 Регулювання реакторів періодичної дії
- •9.1.5 Регулювання трубчастими реакторами
- •9.2 Автоматизація процесів переміщення рідин
- •9.2.1 Типове рішення автоматизації
- •9.2.2 Регулювання при різних цілях управління
- •9.2.3 Регулювання методом дроселювання потоку в байпасному трубопроводі
- •9.2.4 Регулювання зміною числа обертів валу насоса
- •9.3 Автоматизація процесів відстоювання
- •9.3.2 Регулювання зміни витрати суспензії
- •9.3.3 Регулювання густини згущеної суспензії
- •9.3.4 Регулювання подачі коагулянту
- •9.3.5 Регулювання режиму роботи гребкового механізму
- •9.3.6 Управління процесом протиточного відстоювання
- •9.3.7 Управління відстійником періодичної дії
- •9.4 Автоматизація процесів фільтрування
- •9.4.1 Автоматизація процесу фільтрування рідких неоднорідних систем
- •9.4.2 Регулювання товщини осаду
- •9.4.3 Управління фільтрувальними відділами
- •9.4.4 Фільтрування газових систем
- •9.4.5 Регулювання по чіткій часовій програмі
- •9.5 Автоматизація процесу центрифугування рідких систем
- •9.5.1 Типове рішення автоматизації
- •9.5.2 Регулювання відстійних центрифуг
- •9.5.3 Управління центрифугами періодичної дії
- •9.5.4 Регулювання швидкості обертання центрифуг періодичної дії
- •9.6 Автоматизація процесів очистки газів
- •9.6.1 Мокра очистка газів
- •9.6.2 Електрична очистка газів
- •9.7 Автоматизація процесів очистки стічних вод
- •9.7.1 Загальні відомості
- •9.7.2 Біохімічна очистка.
- •Практична робота №1
- •Теоретичні відомості
- •Практичне заняття
- •Практичне заняття
- •Розподіл балів, що присвоюються студентам.
- •Питання винесені на іспит
- •Література.
1.3 Класифікація технологічних процесів
Сучасні хіміко-технологічні процеси відзначаються складністю та високою швидкістю протікання, а також чутливістю до відхилення режимних параметрів від нормальних значень, шкідливістю умов роботи, вибухо- та пожежонебезпечністю перероблюваних речовин. Зі збільшенням навантаження апаратів, потужності машин виконувати технологічні процеси при високих і надвисоких тисках та температурах (близьких до критичних значень), а також швидкостях хімічних реакцій з використанням ручного керування неможливо. У таких умовах навіть досвідчений працівник не може своєчасно вплинути на процес у разі відхилення його від норми, а це може призвести до втрати якості готової продукції, псування сировини, допоміжних речовин, наприклад каталізаторів, а також до аварійних ситуацій, включаючи пожежі, вибухи, викиди великої кількості шкідливих речовин у навколишнє середовище. Деякі технологічні процеси можна виконувати лише при їх повній автоматизації.
Із застосуванням автоматизації поліпшуються основні показники ефективності виробництва -збільшується кількість вироблюваної продукції, підвищується її якість і зменшується собівартість, зростає продуктивність праці.
Класифікація технологічних процесів:
Механічні (подрібнення, дозування, сортування, переміщення).
Гідромеханічні (переміщення рідин і газів, розділення неоднорідних систем, змішування, очистка газів).
Теплові (нагрівання, охолодження, випарювання, кристалізація).
Особливо складні:
Масообмінні (ректифікація, абсорбція, адсорбція, сушка, екстракція).
Хімічні (окислення, синтез, нейтралізація, дегідратація, електроліз, нітрування, полімеризація).
1.4 Види параметрів керування.
Всі технологічні процеси, які здійснюються на підприємстві характеризуються великою кількістю різних параметрів.
Всі параметри можуть бути об’єднані в три групи:
Вхідні
Режимні
Вихідні
Вхідні параметри характеризують матеріальні та енергетичні потоки на вході в апарат (витрата сировини, тиск пари).
Режимні параметри дають уявлення про умови протікання процесу в апараті.
В деяких об’єктах значення параметрів неоднакові в різних точках одного і того ж апарата (ректифікаційна колона – тиск, температура і склад продукта змінюються по висоті колони). Такі параметри називають розподіленими.
Здійснювати управління об’єктами з розподіленими параметрами, як правило, складніше, ніж об’єктами із зосередженими параметрами.
Вихідні параметри характеризуют материальні та енергетичні потоки на виході із апарату (склад кінцевого продукту, кількість відходів і т. д.). Це можуть бути також економічні показники процесу, наприклад собівартість чи витрати на виробництво кінцевої продукції.
Сукупність значення всіх параметрів процесу називають технологічним режимом, а сукупність значень параметрів, які забезпечують розв’язок задачі, поставленої при керуванні процессом — нормальним технологічним режимом. Нормальний технологічний режим задають і оформляють у вигляді технологічної карти. В карті приводять перелік параметрів, значення яких необхідно підтримувати на визначеному рівні, а також вказують діапазон значень, в яких зміна цих параметрів не призводить до серйозних порушень технологічного режиму. Керування технологічним процесом зводиться до підтримання параметрів на значеннях, які відповідають нормальному технологічному режиму.
Реальні об’єкти керування в більшій чи меньшій мірі піддаються збуренням, які порушують хід процесу в об’єкті. Більшість збурень важко заздалегідь передбачити, що значно ускладнює керування процесом. Розрізняють зовнішні та внутрішні збурення.
Зовнішні збурення проникають в об’єкти керування зовні — зі зміною вхідних параметрів, деяких вихідних параметрів, а також параметрів навколишнього середовища. Зміна будь-якого вхідного параметра процеса обов’язково приводить до зміни проходження процесу в об'єкті. Більшість вихідних параметрів об’єкта (наприклад, склад і температура кінцевого продукту) не впливає на хід процесу в об'єкті, більше того, їх значення визначаються ходом цього процесу. Однак зміна деяких вихідних параметрів призводить до зміни режимних параметрів. Так, зміна витрати пари, який виходить із ректифікаційної колони, впливає на тиск в колоні, а зміна витрати залишку —на рівень рідини в кубі. Збурення, які надходять в об’єкт керування при зміні параметрів навколишнього середовища, найбільш сильно впливають на технологічний режим у випадку установки апаратів під відкритим небом.
Внутрішні збурення виникають в самому об’єкті автоматизації (наприклад, при забрудненні і корозії внутршніх поверхонь апарату, зміні активності каталізатора и т. д.).
При керуванні процесом осбливу увагу слід звернути на зовнішні збурення, так як вони надходять в об’єкт частіше, чим внутрішні, нерідко мають ступінчастий характер, велику амплітуду зміни і в ряді випадків можуть бути вилучені до надходження в об’єкт.
Автоматизованою системою керування (АСК), взаємодіє із зовнішнім середовищем і кількісно її можна оцінити через входи X та виходи Y. Входами можуть бути витрати матеріальних та енергетичних потоків, які надходять в апарат або виходять з нього; виходами, як правило, є температура, тиск, рівень рідини та концентрація продукту. Звичайно на систему діють збурення Z, які намагаються відхилити вихідні координати від їх нормальних значень. Такими збуреннями є витрати речовин, їх температура, тиск концентрації та ін. Щоб компенсувати ці збурення, тобто щоб АСК працювала в заданому напрямі, використовують керуючі впливи U (рис. 1.2.).
Рис. 1.2. Структурна схема АСК