§ 9.2. Значение автоматического контроля качества сырья и продукции химико-технологических процессов

Характерной чертой развития современных технологических процессов является ориентация на производство продукции повышенного качества.

Особая роль в решении задачи повышения качества продукции и эффективности управления в отраслях промышленности, базирующихся на использовании химико-технологических процессов, наряду с внедрением новых процессов, комбинированных и укрупненных технологических установок отводится автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Современные АСУ ТП, как правило, включают в свой состав в качестве одной из подсистем систему автоматического контроля качества сырья промежуточных и конечных продуктов. Работа этой подсистемы во многом определяет эффективность всей АСУ ТП, так как обеспечивает возможное проведение технологического процесса не по косвенным (давление, температура, расход, уровень и т. д.) параметрам, а по целевым параметрам — показателям качества, что упрощает проведение процесса и повышает качество продукции. Кроме того, автоматический контроль качества продукции химико-технологических процессов в настоящее время приобретает решающее значение в связи с непрерывным ростом мощностей технологических установок. Промахи при управлении такими установками недопустимы, так как могут привести к большим потерям для народного хозяйства.

В настоящее время для автоматического контроля качества продукции химико-технологических процессов используются средства измерений названных выше показателей качества, принцип действия которых основан на различных физических явлениях и химических реакциях. Эти средства измерений позволяют в принципе решать многие задачи автоматического контроля качества, однако непрерывно развивающаяся технология процессов постоянно порождает все новые и новые задачи контроля качества. Это определяет необходимость постоянных исследований и разработок, направленных на совершенствование известных и создание новых

средств аналитической техники. Общими задачами, решаемыми при этом, являются: увеличение быстродействия, точности и надежности средств аналитической техники. Это связано с тем, что указанные характеристики современных средств аналитической техники еще во многих случаях не отвечают требованиям автоматизированного управления технологическими процессами. Отмеченными обстоятельствами объясняется существующее в настоящее время противоречие между огромными возможностями электронных вычислительных машин в части обработки информации и управления и весьма ограниченными возможностями получения исходной информации о качестве сырья и продукции химико-технологических процессов.

§ 9.3. Общие сведения о методах и средствах автоматического контроля качества продукции химико-технологических процессов

В основе автоматического контроля качества продукции химико-технологических процессов лежит химический анализ, поэтому его часто называют автоматическим аналитическим контролем.

Химический анализ (от греч. analysis — разложение, расчленение, разбор) — совокупность операций, цель которых установить, из каких веществ состоит исследуемый объект (качественный анализ) или в каких количествах в него входят те или иные вещества (количественный анализ).

Различают три группы методов анализа: физические, физико-химические и химические.

Физические методы анализа основаны на измерении физических величин, присущих анализируемому веществу, например измерение плотности, вязкости анализируемого вещества и др.

Физико-химические методы, анализа основаны на химических превращениях анализируемого вещества и измерении физических величин, сопровождающих эти превращения, например температуры или излучения в процессе окисления анализируемого вещества.

Химические методы анализа основаны на химических превращениях и измерении количества продуктов этих превращений.

Используемое в научной и технической литературе подразделение методов анализа на физико-химические и химические весьма условно.

В зависимости от наличия предварительного воздействия на анализируемое вещество различают: методы анализа без преобразования анализируемого вещества (непосредственное измерение физических свойств) и методы с предварительным преобразована ем анализируемого вещества. При реализации последних используются физические и химические методы преобразования анализируемого вещества.

Физическими называют преобразования, при которых изменяются физические свойства анализируемого вещества, а состав остается неизменным (например, изменение агрегатного состояния вещества).

Химическими называют преобразования, при которых изменяется состав анализируемого вещества.

Методы анализа состава веществ подразделяют на избирательные и интегральные.

Избирательными (селективными) называют методы анализа состава, базирующиеся на использовании физического явления или химической реакции, избирательно (однозначно) зависящей от концентрации в смеси определенного компонента или группы компонентов одного класса.

Интегральными (неизбирательными) называют методы анализа состава, базирующиеся на различии в физико-химических свойствах компонентов смеси.

Анализ сырья и продукции химико-технологических процессов осуществляется с помощью средств аналитической техники, а именно автоматических и полуавтоматических анализаторов, а также индикаторов. Эти средства называют анализаторами качества или аналитическими приборами.

Анализатор — измерительный прибор, измерительные установки или измерительные системы, предназначенные для анализа состава или свойств анализируемого вещества.

Автоматический анализатор — анализатор, в котором все операции осуществляются автоматически.

Полуавтоматический анализатор — анализатор, в котором автоматически осуществляется большая часть операций (обычно не автоматизированы операции ввода и вывода пробы анализируемого вещества).

Индикатор (определитель, сигнализатор) — анализатор, вырабатывающий информацию о качественном составе анализируемого вещества (например, о наличии или отсутствии какого-либо компонента).

Анализаторы подразделяют на лабораторные и промышленные. На рис. 9.1 приведена классификация промышленных анализаторов по наиболее важным признакам.

В дополнение к приведенной классификации следует добавить следующее: анализатором непрерывного действия называют анализатор, предназначенный для непрерывного анализа потока анализируемого вещества, анализатором циклического действия — анализатор, предназначенный для непрерывного анализа проб анализируемого вещества, сменяющихся в полном объеме с определенной цикличностью.

комбинированные

По используемой вспомогательной энергии