Разработка концепции и требований к системам управления технологичес

Производится растворение. По окончании процесса открывается клапан и вязкая основа шестеренчатым насосом (Н1, двигатель М2) перемещается в накопительную емкость Е1 для дальнейшего использования. После окончания разгрузки аппарата СПД клапан закрывается. Далее цикл повторяется.

Подогрев аппарата СПД осуществляется горячей водой, получаемой в кожухотрубчатом теплообменнике Т-1, с помощью горячего пара, подаваемого в межтрубное пространство.

Особенности технологического процесса

При выборе оборудования необходимо учитывать следующие свойства процесса:

1.В технологическом процессе используются растворители, являющиеся ЛВЖ. Наличие взрывоопасных концентраций паров растворителя может быть даже при нормальных (не аварийных) режимах ведения процесса, например возле открытого люка при загрузке гранул. Таким образом технологическая зона относится к категории В-II согласно «Правилам устройства электроустановок».

2.Технологический процесс предусматривает возможность образования мелкодисперсной фракции твердой фазы, т.е. возможно образование пыли.

3.Использование на установке двигателей (мешалка, насос, ленточный дозатор) и запорно-регулирующей арматуры обусловливает возможность возникновения вибрации. Зоной с повышенной вибрацией будет являться смеситель (СПД) и примыкающие к нему трубопроводы.

4.Использование силового оборудования (электродвигатели) предусматривает наличие повышенных электромагнитных полей.

5.Все технологическое оборудование находится в технологическом помещении. Температура окружающей среды может находиться в диапазоне от +5 до +55 °С.

81

6.Рассматриваемая технологическая установка является частью более крупной технологической линии.

7.В процессе операция дозирования выполняется весовым методом и имеет достаточную точность.

Цели системы автоматизации. Задачи, решаемые внедрением АСУТП

Цели существования АСУТП следующие:

1.Снижение разброса показателей качества готовой продукции (повышение воспроизводимости) за счет точности соблюдения технологического регламента. Снижение разброса показателей качества за счет повышения точности дозирования не предполагается так как дозированиеуже выполняется весовым методом.

2.Увеличение выпуска продукции за смену за счет сокращения технологического цикла, чему способствует уменьшение ручного воздействия на процесс автоматизация принятии решений

иавтоматической перенастройки на выпуск другойпродукции.

3.Повышение безопасности ведения технологического процесса за счет введения автоматической противоаварийной системы.

4.Точность учета расхода сырья и энергоресурсов.

Основные требования к АСУТП

1.Для обеспечения взрывобезопасности ведения процесса все оборудование в технологической зоне должно иметь взрывозащищенное исполнение типа Exd «Взрывонепроницаемая оболочка».

2.Для защиты от проникновения пыли внутрь корпусов приборов все оборудование, расположенное в технологической зоне, должно иметь защитную оболочку не ниже чем IP64.

3.Все оборудование, находящееся на трубопроводах и смесителе, должно быть устойчиво к вибрации.

4.Все оборудование должно иметь защиту от электромагнитных помех.

82

5. В связи с особой опасностью технологического объекта система противоаварийной защиты (ПАЗ) должна быть выполнена в виде отдельной автономной подсистемы, а управляющие алгоритмы реализованы на отдельном контроллере.

Функции АСУТП

1.Непрерывное измерение, отображение и регистрация информации о технологических координатах.

2.Обнаружение и сигнализация отклонений параметров от установленных границ.

3.Контроль, отображение, регистрация, сигнализация и анализ срабатывания блокировок и защит.

4.Представление информации вудобном дляоператора виде.

5.Печать отчетов.

6.Формирование текстовых сообщений.

7.Определение оптимальных режимов ведения технологического процесса.

8.Противоаварийная защита.

9.Программно-логическое управление процессом дозирования и смешения.

10.Стабилизация (регулирование) температуры массы в сме-

сителе.

Контролируемые параметры

Для безопасного и качественного ведения процесса оператор должен владеть информацией о следующих технологических параметрах:

1.Температура смеси в аппарате СПД.

2.Мгновенный расход и количество горячей воды, подаваемой в рубашку смесителя СПД.

3. Мгновенный расход и количество пара, подаваемого

вмежтрубное пространство теплообменника Т-1.

4.Уровень смеси в аппарате СПД.

Отображаемые значения должны обновляться 1 раз в секунду.

83

Регистрируемые параметры

Все отображаемые технологические параметры должны регистрироваться.

Интервалы регистрации должны быть следующие:

•в течение смены – 1 раз в секунду;

•в течение одной недели – 1 усредненное значение за

10 мин;

•в течение 1 месяца – 1 усредненное значение за 2 ч;

•в течение 1 года – 1 усредненное значение для партии продукции.

Также постоянно (в течение года) должны храниться максимальные и минимальные значения температуры в аппарате СПД для каждой партии продукции.

Регистрация осуществляется средствами SCADA-системы

ихранится в постоянной памяти станции оператора. Раз в смену должен быть напечатан отчет о значении параметров за смену с последующей вклейкой в технологический журнал.

В отчет должны входить следующие параметры:

•температура смеси в СПД – одно усредненное значение за 30 мин, максимальное иминимальное значениекаждые 30 мин;

•количество теплоносителей – суммарный показатель за

смену.

Сигнализация и противоаварийная защита

Технологический процесс является пожаро-, взрывоопасным, в качестве сырья присутствуют ЛВЖ. Выход некоторых технологических параметров за установленные пределы недопустим. Кроме того, выход технологических параметров за установленные пределы и несоблюдение технологических режимов может привести к выпуску некачественной продукции. Поэтому в системе управления должна быть предусмотрена как предупредительная, так и предаварийная сигнализация. Также должна быть предусмотрена система противоаварийной защиты

84

(в том числе блокировки), которая позволяет остановить технологический процесс и снизить риск развития аварийной ситуации, в случае, если не удалось вернуть технологические параметры в требуемый диапазон или не была соблюдена требуемая последовательность операций.

Параметры, от которых зависит безопасность производства и качество продукции, а также уставки для включения предупредительных и предаварийных сигналов, характер технологической защиты приведены в табл. 10.

Таблица 1 0

Требуемые автоматические воздействия для обеспечения безопасности ведения процесса

85

Окончание табл. 1 0

Подробные данные о величинах предупредительной и предаварийной сигнализации приведены в таблице параметров

(табл. 11).

Сигнализация должна быть продублирована на световом табло.

Выбор управляемых (регулируемых) технологических параметров и управляющих воздействий

Ведущим параметром, определяющим качество продукта и безопасность работы, является температура смеси в аппарате СПД, которую необходимо поддерживать постоянной в течение

86

всего процесса смешения на уровне (65 ± 10) °С. Для соблюдения технологического режима необходимо поддерживать температуру смеси постоянной на протяжении всего процесса смешения. Повышение температуры выше +75 °С может привести к разложению смеси. Снижение температуры менее +55 °С приводит к увеличению вязкости и, как следствие, к возникновению локальных нагревов до температуры воспламенения при перемешивании. Поэтому в качестве регулируемого параметра принимаем температуру смеси в смесителе. Температуру смеси в смесителе можно поддерживать, изменяя следующие параметры:

•расход теплофикационной воды;

•температура теплофикационной воды, за счет расхода пара в теплообменнике Т-1.

Поскольку теплофикационная вода нагревается в теплообменнике Т-1, целесообразно регулировать температуру в смесителе путем изменения температуры теплофикационной воды. Управляющим воздействием в данном случае будет служить расход пара, подаваемый в трубное пространство теплообменника Т-1.

Анализ возмущающих воздействий

Основное возмущающее воздействие на температуру смеси в аппарате СПД оказывают колебания температуры окружающей среды и колебания температуры и расхода теплоносителя и греющего пара. Температура окружающей среды будет оказывать незначительное воздействие по сравнению с колебаниями параметров теплоносителей. Основными возмущающими воздействиями будут температура и расход теплофикационной воды, подаваемой в рубашку смесителя, а также температура и расход пара, подаваемого в теплообменник Т-1.

Колебания расходов пара и воды обусловлено подключением других потребителей к коллектору пара и воды.

87

89