- •Конспект лекцій з дисципліни “Автоматизація технологічних процесів”
- •1.1. Хіміко-технологічні об’єкти управління.
- •1.1.1. Визначення тоу:
- •1.1.2. Вимоги до тоу.
- •1.2.Типова схема технологічного виробництва хімічних продуктів.
- •1.3. Класифікація хіміко-технологічних
- •1.3.1. По тоннажу продукції і структурі асортименту:
- •1.3.2. По характеру тимчасового режиму функціонування:
- •1.3.3. По мірі|ступеню| важливості тоу у виробництві.
- •1.3.4. По інформаційній ємкості|місткості| тоу:
- •Класифікація тоу за інформаційною ємкістю|місткістю|.
- •1.3.5. По характеру параметрів управління.
- •1.3.6. За типом технологічного процесу.
- •Лекція 2. Автоматизація процесу перемішування.
- •2.1. Спільна|загальна| характеристика процесів перемішування в рідких середовищах |середовищі|.
- •2.1.2.Цілі перемішування
- •2.2. Основні схеми перемішування.
- •2.3. Об'єкт управління.
- •2.4. Схема об'єкту управління.
- •2.5. Теоретичні аспекти процесу механічного перемішування.
- •2.6. Методика розрахунку конструктивно - |технологічних параметрів процесу механічного перемішування.
- •2.8. Матеріальний баланс по всій речовині.
- •2.9. Інформаційна схема об'єкту.
- •На основі матеріального балансу по цільовому компоненту.
- •На основі матеріального балансу по всій речовині.
- •2.14. Типове рішення автоматизації.
- •Лекція 3. Типова схема процесу переміщення. Трубопровід як об'єкт управління.
- •3.1. Типова схема процесу переміщення рідини.
- •3.2. Основні параметри трубопроводу як об'єкту управління.
- •3.3. Схема трубопроводу як об'єкту управління для типової схеми процесу переміщення рідини.
- •3.4. Математичний опис статики об'єкту.
- •На підставі розкладання в ряд|низку| Тейлора:
- •4.1. Основні показники роботи насосів.
- •4.2. Схема відцентрового насоса.
- •4.4. Робота насосів на мережу|сіть|.
- •4.8. Характеристики роботи на мережу|сіть|
- •4.10. Характеристики роботи на мережу|сіть|
- •4.11. Схема регулювання продуктивності насоса
- •4.12. Теоретичні аспекти.
- •4.13. Характеристики роботи на мережу.|сіть|
- •Відцентровим насосом.
- •4.14. Типове вирішення автоматизації процесу переміщення рідини відцентровим насосом.
- •Лекція 5. Автоматизація поршневих компресорів.
- •5.11. Схема регулювання подачі 4х-ступеневого| компресора з|із| включенням|приєднанням| технологічного устаткування|обладнання| після|потім| 2-го і 4-го ступенів|ступенів|.
- •5.12. Схема регулювання подачі 4х-ступенчатого| компресора з|із| підключенням технологічного устаткування|обладнання| на вході 1-ї ступені|ступеня|, після|потім| 2-ї і 4-ї ступенів |ступенів|.
- •5.8. Схема регулювання подачі 2х-ступеневого| компресора
- •5.11. Схема регулювання подачі 4х-ступеневого| компресора з|із| включенням|приєднанням| технологічного устаткування|обладнання| після|потім| 2-го і 4-го ступенів|ступенів|.
- •5.12. Схема регулювання подачі 4х-ступенчатого| компресора з|із| підключенням технологічного устаткування|обладнання| на вході 1-ї ступені|ступеня|, після|потім| 2-ї і 4-ї ступенів |ступенів|.
- •Регулювання.
- •Контроль.
- •Сигналізація.
- •Система захисту.
- •Лекція 6. Спільна|загальна| характеристика теплових процесів.
- •6.1. Фазова рівновага теплоносіїв.
- •6.2. Фазові переходи в однокомпонентних системах.
- •6.3. Фазові переходи в багатокомпонентних системах.
- •Связь основних параметрів теплоносіїв в газовій фазі.
- •6.5.1. Питомі теплоємності.
- •6.5.2. Теплота випару.|випаровування|
- •6.5.3. Щільності для рідких і газових теплоносіїв.
- •6.5.5.Вязкость теплоносіїв.
- •6.5.6. Швидкості теплоносіїв.
- •6.6.Теплове навантаження апарату.
- •6.7. Теплові баланси теплоносія при зміні його агрегатного стану|стану|.
- •6.8. Основне рівняння теплопередачі.
- •6.9. Вирази|виразу| для визначення коефіцієнта к у в залежності від способу
- •6.10. Рушійна сила при прямотку теплоносіїв.
- •6.11. Рушійна сила при протитечії теплоносіїв.
- •7.6. Аналіз статичної характеристики об'єкту.
- •7.1. Схема кожухотрубного теплообмінника з|із| агрегатним станом|станом| речовин, що не змінюється.
- •7.2. Математичний опис на основі фізики процесу.
- •7.3. Математичний опис на основі теплового балансу.
- •7.4. Інформаційна схема об'єкту.
- •7.5. Анализ динамічних характеристик об'єкту.
- •7.6. Аналіз статичної характеристики об'єкту.
- •(З|із| агрегатним станом|станом| теплоносія, що змінюється).
- •7.10. Математичний опис на основі фізики процесу.
- •7.11.Тепловой баланс парорідинного теплообмінника.
- •7.14. Інформаційна схема об'єкту.
- •7.15. Анализ динамічних характеристик парорідинного
- •7.16. Аналіз статичної характеристики об'єкту.
- •8.1. Схема випарника (кожухотрубного теплообмінника з|із| агрегатним станом|станом| теплоносія і технологічного потоку, що змінюється).
- •8.2. Математичний опис на основі фізики процесу.
- •8.3. Математическое опис на основі теплового і матеріального
- •8.4. Матеріальний баланс по рідкій фазі у випарнику (для технологічного потоку)
- •8.5. Матеріальний баланс по рідкій фазі в кип'ятильнику (для конденсату гріючої пари).
- •8.6. Матеріальний баланс по паровій фазі для технологічного потоку у випарнику.
- •8.7. Матеріальний баланс по паровій фазі для кип'ятильника.
- •8.8. Информационная схема випарника на основі матеріального балансу.
- •8.9. Інформаційна схема випарника для типового вирішення автоматизації.
- •8.11. Типове вирішення автоматизації випарників.
- •9.7. Материальный баланс по рідкій фазі (для розчину).
- •9.1. Рушійна сила процесу випаровування|випарювання|.
- •9.2. Температурна депресія.
- •9.3.Діаграма «р - » для розчинів і розчинників.
- •З|із| винесеною гріючою камерою.
- •9.5. Материальный баланс по розчиненій речовині.
- •9.6. Тепловий баланс випарної установки.
- •9.7. Материальный баланс по рідкій фазі (для розчину).
- •9.8.Матеріальний баланс по паровій фазі (для розчину).
- •9.9. Матеріальний баланс по рідкій фазі (для теплоносія).
- •9.10. Матеріальний баланс по паровій фазі (для теплоносія).
- •9.11. Інформаційна схема процесу випаровування|випарювання|.
- •9.12. Типовая схема автоматизації процесу випаровування|випарювання|.
- •9.13.Типове рішення автоматизації процесу випаровування|випарювання|.
- •Регулювання.
- •Контроль.
- •Сигналізація.
- •Система захисту.
- •Лекція 10. Загальна характеристика масаобмінних процесів.
- •10.1.Вид діаграми рівноваги для системи з 3 ступенями свободи
- •10.2.Вид діаграми рівноваги для системи з 2 ступенями свободи
- •10.3. Рівняння робочої лінії масопередачі при протитечії речовин, що розподіляють.
- •10.4. Вид робочої лінії при протитечії речовин, що розподіляють.
- •10.5. Рівняння робочої лінії процесу при прямотоку речовин, що
- •10.6. Вид робочої лінії при прямотоку речовин, що розподіляють.
- •10.7. Діаграма с1- с2 при розташуванні робочої лінії вище рівноважної.
- •10.8. Діаграма с1-с2 при розташуванні робочої лінії нижче рівноважної.
- •10.9. Середня рушійна сила процесів масопередачі.
- •10.10. Основне рівняння масопередачі.
- •11.1. Система з різким зростанням розчинності.
- •11.2. Система із плавною зміною розчинності.
- •Розчинності.
- •Залежності швидкості кристалізації від часу.
- •11.5. Об'єкт управління.
- •11.5.1. Ізогідричний кристалізатор безперервної дії з мішалкою.
- •11.5.2.Матеріальний баланс по всій речовині
- •11.5.3. Матеріальний баланс по кристалізуємої речовині.
- •11.6.Математичний опис для розміру часток.
- •Контроль.
- •Сигналізація.
- •12.1. Рівновага в процесі абсорбції.
- •12.3. Вплив напрямку руху потоків
- •12.3.2. Рух речовин, що розподіляють, прямотоком.
- •12.4.Кінетика процесу абсорбції.
- •12.5.Схема насадочного абсорбера.
- •12.6. Об'єкт управління.
- •12.6.1.Схема абсорбційної установки.
- •12.6.2. Матеріальний баланс по цільовому компоненту.
- •12.6.3. Матеріальний баланс по рідкій фазі.
- •12.6.4. Матеріальний баланс по газовій фазі.
- •12.6.5. Тепловий баланс в абсорбері.
- •12.7. Інформаційна схема для установки з показником
- •12.8. Схема абсорбційної колони як многозв’язного об'єкту при показнику ефективності сог.
- •12.9. Інформаційна схема для установки з показником ефективності сна.
- •12.10. Схема абсорбційної колони як многозв’язного об'єкту при показнику ефективності сна.
- •Типова схема автоматизації процесу абсорбції.
- •Регулювання.
- •Контроль.
- •Сигналізація.
- •Система захисту.
- •13.1. Основні параметри сушильного агента й матеріалу, як влагоносіїв.
- •13.2. Діаграми рівноваги при сушінні.
- •13.2. 3. Діаграма - рівноважної й робочої ліній процесу сушіння при прямотоку Gм і Gса (при різних температурах).
- •13.3. Кінетика процесу сушіння.
- •13.4. Крива швидкості сушіння.
- •13.5.Об'єкт управління.
- •13.5.1. Структурна схема топки і змішувальної камери.
- •13.5.2. Інформаційна схема топки і змішувальної камери.
- •13.5.3. Структурна схема сушильного барабана.
- •13.5.4. Матеріальний баланс по твердій фазі.
- •13.5.5. Матеріальний баланс по газовій фазі.
- •13.5.6. Тепловий баланс у сушильному барабані.
- •13.5.7. Матеріальний баланс по кількості вологи в матеріалі.
- •13.5.8. Матеріальний баланс по кількості вологи в сушильному агенті.
- •13.5.9. Матеріальний баланс по загальній кількості вологи в процесі сушіння.
- •13.5.10. Інформаційна схема сушильного барабана.
- •13.6.Типова схема автоматизації процесу сушіння.
- •Регулювання.
- •Контроль.
- •Сигналізація.
- •Система захисту.
- •14.3.2.Рівняння робочої лінії верхньої (зміцнювальної) частини колони.
- •14.3.3.Рівняння робочої лінії нижньої (вичерпної) частини колони.
- •14.3.Схема колони ректифікації для математичного опису робочих ліній процесу.
- •14.3.1.Розрахунок робочего флегмового числа.
- •14.3.2.Рівняння робочої лінії верхньої (зміцнювальної) частини колони.
- •14.3.3.Рівняння робочої лінії нижньої (вичерпної) частини колони.
- •14.4. Побудова робочих ліній процесу ректифікації.
- •14.5. Діаграма «Робоча лінія-лінія рівноваги» процесу ректифікації.
- •14.6. Об'єкт управління.
- •15.4.2.Інформаційна схема підігрівача потоку живлення як об'єкта управління п0 .
- •15.1. Структурна схема ректифікаційної установки.
- •15.2. Математичний опис низу колони.
- •15.2.1. Структурна схема куба і кип'ятильника.
- •15.2.3. Матеріальний баланс по всій речовині.
- •15.2.4. Матеріальний баланс по легколетучому компоненті.
- •15.3. Математичний опис верху колони.
- •15.3.2.Матеріальний баланс по всій речовині.
- •15.3.3.Матеріальний баланс по цільовому компоненту.
- •Структурна схема n-ої тарілки
- •15.3.5. Баланс по паровій фазі.
- •15.3.6. Інформаційна схема верху колони.
- •15.4. Математичний опис підігрівача потоку живлення.
- •15.4.1.Тепловий баланс.
- •15.4.2.Інформаційна схема підігрівача потоку живлення як об'єкта управління п0 .
- •15.5. Типова схема автоматизації процесу ректифікації.
- •15.6.Типове рішення автоматизації процесу ректифікації.
- •Регулювання.
- •Контроль.
- •Сигналізація.
- •Лекція 16. Автоматизація реакторних процесів (ч.1)
- •16.1. Спрощена структурна схема хімічного реактора.
- •16.2. Показники ефективності реакторного процесу.
- •Ступінь перетворення.
- •Вихід продукту.
- •Вибірковість хімічного процесу.
- •Швидкість хімічного процесу.
- •16.3. Схема реактора безперервної дії з мішалкою з екзотермічною реакцією 1-го порядку а в.
- •16.4. Математичний опис реактора на основі фізико-хімічних особливостей процесу.
- •16.4.1. Стехіометричне рівняння хімічної реакції.
- •16.4.2. Рівняння гідродинаміки процесу.
- •16.4.3. Матеріальний баланс реакторного процесу по всій речовині.
- •16.4.4. Матеріальний баланс реакторного процесу по речовині а,що витрачається.
- •16.4.5. Тепловий баланс реакторного процесу.
- •16.5. Інформаційна схема реактора на основі балансової моделі.
- •17.1. Діаграма реакторного процесу в адіабатичному режимі.
- •Вплив зміни температури 0 на температуру реакторного процесу .
- •17.2. Залежність статичної характеристики від концентрації с0 вихідного реагенту.
- •17.3. Визначення стаціонарних станів по діаграмі «виділення – відвода тепла».
- •17.4. Залежність характеристики виділення тепла від часу перебування реакційної маси в реакторі.
- •17.5.Оцінка стійкості стаціонарних станів по діаграмі «виділення - відводу тепла».
- •18.3. Схема автоматизації для реакції типу
1.3.3. По мірі|ступеню| важливості тоу у виробництві.
Основні ТОУ - ТОУ для реалізації основних технологічних процесів виробництва. До основних ТОУ відносять процеси і устаткування для реалізації стадій підготовки сировини, хімічного синтезу, розділення і очищення цільових продуктів.
Допоміжні ТОУ - до допоміжних ТОУ відносять процеси і устаткування для тимчасового зберігання вихідних реагентів, проміжних і кінцевих продуктів, здійснення транспортних операцій.
1.3.4. По інформаційній ємкості|місткості| тоу:
Міра|ступінь| складності ТОУ характеризується інформаційною складністю об'єкту, тобто числом технологічних параметрів, що беруть участь в управлінні.
Таблиця 1
Класифікація тоу за інформаційною ємкістю|місткістю|.
Інформаційна ємкість об'єкту
|
Число параметрів, участв. у управл.
|
Приклад ТОУ
|
Мінімальна
|
10 - 40 |
Насосна станція Гумозмішувач
|
Мала
|
41 - 160 |
Массообменная Колона
|
Середня
|
161 - 650 |
Установка первинної перегонки нафти
|
Підвищена
|
651 - 2500 |
Виробництво Етилену
|
Висока
|
2500 і вище
|
Виробництво Технічного вуглецю
|
1.3.5. По характеру параметрів управління.
ТОУ із зосередженими параметрами - ТОУ, в яких регульовані параметри (в даний момент часу, в різних точках апарату), мають одне значення відповідного параметра.
ТОУ з розподіленими параметрами - ТОУ, в яких значення параметрів неоднакові в різних точках об'єкту в даний момент часу. Більшість процесів хімічної технології є об'єктами з розподіленими параметрами.
Приклад: температура і концентрація по висоті колони ректифікації.
1.3.6. За типом технологічного процесу.
Гідромеханічні процеси - процеси, що здійснюють перенесення кількості руху.
Теплові процеси - процеси перенесення енергії у формі теплоти (теплопровідністю, конвекцією, випромінюванням).
Массообменниє процеси - процеси переміщення речовини в просторі за рахунок різниці концентрацій.
Механічні процеси - процеси переробки твердих матеріалів під дією механічних сил (їх подрібнення і розділення по фракціях).
Хімічні процеси - процеси, що характеризують утворення нових, таких, що відрізняються від початкових по хімічному складу або будові, речовин при збереженні спільного числа атомів і ізотопного складу.
1.4. Методика аналізу ХТП як ТОУ.
1.4.1. Визначення критерію ефективності ТОУ.
Для виробництв - це, як правило, економічні критерії максимізації прибули або мінімізації собівартості продукції.
Для технологічних процесів - це технологічні критерії максимізації якості або максимізації виходу цільового продукту.
9
1.4.2. Розробка математичного опису процесу як об'єкту управління в статиці і динаміці.
При розробці математичного опису складних ХТП прагнуть до створення|створіння| найбільш простих моделей.
Будують не повні|цілковиті| і вичерпні мат. моделі, а достатні для вирішення завдань|задач| управління.
1.4.3. Математичне моделювання і дослідження статичних режимів ТОУ.
Основні методи створення мат. опису для цілей управління - аналітичні; статистичні (регресійні, методи групового обліку аргументів); моделі на основі нечітких методів.
Дослідження статичних характеристик ТОУ, на підставі якого визначають:
Можливі діапазони варіювання параметрів при управлінні;
Можливе число стаціонарних станів процесу;
Аналіз стійкості стаціонарних станів |станів| процесу;
Вплив основних режимних параметрів на робочі області ТОУ;
Дослідження нелінійності коефіцієнтів посилення і можливості|спроможності| лінеаризації статичних характеристик і так далі
1.4.4. Побудова|шикування| інформаційної схеми ТОУ.
Інформаційна схема ТОУ - це схема, що показує вхідні і вихідні змінні ТОУ і їх зв'язки.
Побудова|шикування| інформаційної схеми можлива на основі мат. описи (при розробці нових технологій) або на основі інформації по експлуатації об'єкту (при модернізації системи управління).
1.4.5. Аналіз інформаційної схеми.
Виконується аналіз інформаційної схеми на предмет класифікації вхідних і вихідних дій на наступні|слідуючі| групи:
Можливі обурюючі|бентежити| дії.
Можливі дії, що управляють.
Найбільш доцільні керовані змінні.
Здійснюється вибір можливих каналів управління.
1.4.6. Математичний опис динаміки ТОУ.
Складається мат. опис динаміки об'єкту по можливих каналах управління.
Виконується дослідження динаміки можливих каналів управління.
Виконується вибір найбільш доцільних каналів управління .
Складається структурна схема системи управління.
1.4.7. Вибір параметрів контролю, сигналізації і захисту.
10