книги из ГПНТБ / Шах, А. Д. Вопросы экономики автоматизации химического производства учеб. пособие

- 18 -

синтеза, в основном пневматическая, исключая электронные потенци­ ометры. Класс точности приборов*^ характеризуется следующими пока­

Пуок, введение в технологический режим и останов технологичес­

кого оборудования осуществляются вручную.

Четвертая отадия автоматизации характеризуется примененном ав­ томатических анализаторов для управления процессами непосредствен­ но по параметрам состава и качества. На основании Постановлений Правительства создаетоя целый ряд автоматических анализаторов для промышленности органического оинтѳэа. К ним относятся приборы для определения состава продуктов ректификационных колонн, состава эмульсий углеводородов, содержания целевого продукта в сточных во­ дах, конверсии мономеров в процессе полимеризации и др. ■

Три последующие стадии автоматизации характеризуются применением1

вычислительных машин /ВМ/.

х/ Класс точности измерительного прибора - характеристика,

указывающая на принадлежность прибора к группе приборов данного вида, удовлетворяющих определенным требованиям к точности их показаний, для большинства видов приборов класс точности обозначается числом, равным предельной относит льной погрешности прибора.

- 1 9 ~

Пятая стация предполагает применение информационных машин

для централизованного сбора информации по цехам и производству в целом /производство объединяет в сеое несколько цехов, являю­

щихся последовательными етадиями получения товарного продукта/.

Такие машины уже используются на заводах СК /ГМРС-300/Х//, а так-

жев в других отраслях химической промышленности, например, в азот ной /машина первичной переработки информации МШ1И-І, которая мо­ жет использоваться как для централизованного контроля, так и в качестве первой ступепи системы оперативного управления/7/.

Основные преимущества центральных информационных машин состо­

ят в снижении расходоп на вторичные приборы, щиты, специальные помещения; в оформлении информации о ходе процесса в компактном,

удобном для дальнейшей переработки виде я в улучшении усло­

вий труда оператора. Он освобождается от наблюдения и записи по­ казаний большого числа вторичных приборов, что способствует бо­ лее качественному контролю за ходом процесса.

Шестая стадия предполагает применение вычислительных машин для оптимизации технологических процессов. Переход к оптимально­ му управлению отдельными процессами и производственными ком­

плексами обусловлен тем, что автоматическая стабилизация не обес­ печивает экономически эффективного ведения процессов в условиях меняющихся характеристик оборудования и внешних условий. Для вы­ бора оптимального режима необходимо обработать по сложному алго-

х/ Машина автоматической регистрации и сигнализации, позволя­ ющая контролировать температуру, расход, давление и др. параметры в 300 точках.

- 20 -

ритму информацию от большого числа измерительных устройств /напри­

данный момент времени экономически наивыгоднейаіего режима, т.е.

выпуск целевых продуктов заданного количества и качества при минимально возможных потерях и затратах материальных и энергети­ ческих ресурсов. При этом степень близости режима процесса к оп­ тимальному может быть определена по техяико-экономичеокому крите­ рию эффективности, являющемуся функцией технологических парамет­ ров. Для химических производств таким показателем может служить технологическая себестоимость, включающая затраты, которые опре­ деляются качеством ведения процесса. При этом, если возможна ин­ тенсификация производства или повышение качества продукта, то оп­ тимальное значение себестоимости определяется с учетом изменения показателей. Повышение производительности оборудования в опреде­ ленных пределах не приводит к росту себестоимости /9/. Что каса­ ется качества продуктов, то в тех случаях, когда оно определяется концентрацией /чистотой/, увеличение качества неизбежно связано с ростом затрат, однако каждому значению чистоты продукта соот­ ветствует определенный минимум себестоимости /10/.

Для оперативного управления производством технологическую себе­ стоимость необходимо определять за короткие интервалы времени

/в пределах часа/ с учетом "времени сдвига информации", т.е. разяс временности затрат сырья и энергосредств и соответствующего им вы-

- 21 -

выпуска продукта /II/. Методы расчета "времени сдвига информации-

приведены в § ID.

•Пе-гьмая сталия представляет собой высший этап автоматизации,

т.е. управление лроцѳосом с помошью вычислительной машины, рабо­ тающей в замкнутом контуре. При этом на действующих прѳдприяти- ■

ях, где уже установлены аналоговые регуляторы, машина будет воз­ действовать науотавки регуляторов. На вновь проектируемых заво­ дах возможно применение непосредственного /прямого/ цифрового управления, т.е. передача сигналов от машины непосредственно на исполнительные механизмы, что экономически более целесообразно.

Для централизованного контроля и автоматического управления производством применяются малогабаритные управляющие вычислитель­ ные машины /УВг.і/ "Днепр", ВНИИ ЭМ-І, ВНИИ ЭМ-3, МППИ-І, УМ-І. В

химической и нефтехимической промышленности используются, главным образом, машины МППИ-І и УМ-І./І2/. Общий вид машин представлен на рис. 2 и 3.

Машина первичной переработки информации МППИ-І обеспечивает:

автоматический централизованный сбор информации путем программно­ го опроса датчиков и ее математическую обработку; выдачу операто­ ру сведений о состоянии основного оборудования; сигнализацию о нарушениях технологического режима; передачу информации в другие устройства системы оперативного управления.

Управляющая машина УМ-І осуществляет исследование процесса,

определение его технических и экономических характеристик; авто­ матический контроль значений технологических параметров, их регис­ трацию и сигнализацию отклонений от заданных значений; расчет оп-

- г г -

тимальных режимов ведения процесса; расчеты и выдачу управляющих воздействий непосредственно на исполнительные механизмы. Машина может использоваться как автономно, так и в системе оперативного управления.

В оиотѳмах автоматизированного управления производством могут использоваться также универсальные ЭВМ "Урал-П", "Урал-14", "Урал-16", "Минск-22", "Минск-23", "Роздая-3", М-220, БЭСМ-6.

Универсальные УВМ могут проводить обработку большого количест­ ва информации по сложным алгоритмам. Они могут использоваться в составе автоматизированных систем обработки данных, для технико­ экономического планирования, для контроля технологического режи­ ма путем периодического измерения и регистрации технологических параметров, а также для непосредственного воздействия на техно­ логический процесс.

В химической промышленности, в том числе в промышленности ор­ ганического синтеза, разработаны и внедрены типовые системы авто­ матизации для ряда процессов с применением элементов вычислитель­ ной техники, а также системы управления производствами на базе вычислительных машин.

В І966-І970ГГ внедрено более 200 эффективных систем управле­

ния технологическими процессами и производствами.

К типовым системам автоматизации относятся, в частности, сле­

дующие :

I.Система автоматизации процесса получения дивинила иіспирта,

которая включает автоматическое определение основных показателей

процесса каталитического превращения спирта в дивинил - выхода

- 2 3 -

дивинила на разложенный и пропущенный спирт. Эти показатели, ха­ рактеризующие степень превращения спирта в целевой продукт и про­ изводительность установки по целевому продукту, определяются толь­ ко по двум выходным параметрам /концентрации дивинила в холодном газе и плотности конденсата/ вместо 16, которые использовались до разраоотки данного способа контроля. Новый способ контроля созда­ ет возможности для технической реализации системы оптимизации про­ цесса контактирования по технико-экономическому показателю - себе­ стоимости целевого продукта. Экстремальный регулятор, связанный о вычислительным устройством, определяющим основные показатели про­ цесса, воздействует на-уставки регулятора температуры в зоне реак­ ции и регулятора подачи спирт-паров на реактор в поисках оптималь­ ного режима контактирования /13/.

2. Система автоматизации производства стирола.

а/ Автоматизация процесса дегидрирования этилбензола $ сти­

рол.

Воронежским филиалом иКЪА разработан и внедрен метод управления процессом в режиме, близком к оптимальному /14/. Он заключается в стабилизации подачи этилбензола, соотношения пар-этилбензол, а

также газа дегидрирования, косвенно характеризующего изменение тем­ пературы в зоне контактирования. Газ дегидрирования стабилизирует­ ся путем изменения подачи топливного газа на контактные или паро-

перегревательные печи. Технологический режим периодически корректи­ руется с целью приближения к оптимальному по мере падения актив­ ности катализатора.

Проходит промышленные испытания система оптимизации промесса дегидрирования на адиабатическом ре шторе. Задачей системы являет-

ся получение максимального выхода стирола путем изменения тем­ пературы контактирования и соотношения nap-этилбензол при задан­ ной плановой нагрузке. Для осуществления экстремального регули­ рования необходимо автоматическое определение состава газа дегид рирования.

б/ Автоматизация процесоа ректификации стирола.

На Воронежском заводе СК внедрена система стабилизации пронес са ректификации по параметрам, непосредственно или косвенно ха­ рактеризующим качество получаемых продуктов /тепловая и продук­ товая нагрузка колонн, состав сырого стирола, количество флегмы и т.д.Л Получение сырого стирола, удовлетворяющего требованиям технологического регламента, осуществляется путем стабилизации тепловой нагрузки на колонны с корректировкой по качеству при помощи датчика состава ЙС-3. Отбор стирола-сырья осуществляется по температуре в кубе, охемы автоматизации остальных колонн ана­ логичны. Разрабатываются анализаторы состава на многие продукты

/хромотографы/ для проведения процесса ректификации в оптималь­ ном режиме.

3. Система автоматизации процесса эмульсионной полимеризации каучука /2/.

Она включает в себя:

а/ систему автоматического приготовления углеводородной шихты, которая включает регулирование соотношения потоков диви­ нила и стирола с коррекцией по плотности шихты /определение плотности производится ультразвуковым прибрром/;

б/ систему автоматического непрерывного приготовления

■эмульсии, которая заключается в регулировании соотношения водной и углеводородной фазы с корректировкой по плотности эмульсии. До­ бавка остальных компонентов /гипериз, железо, трйлоновый комплекс и др./ производится автоматически в определенном соотношении с углеводородной фазой;

в/ систему автоматического регулирования конверсии.

Регулирование осуществляется регуляторами температуры, с кор­

рекцией по показаниям ультразвуковых измерителей конверсии типа ИСПУ-I. Если при этом не обеспечивается выдерживание конверсии на уровне примерно 63%, в последний полимеризатор автоматически вводится ингибитор /15/.

Описанные системы внедрены на Воронежском и Куйбышевском заво­

дах СК.

г/ систему автоматического определения показателя Дефо с

помощью двух косвенных параметров конверсии и дозировки регулято­ ра. система испытана на Воронежском заводе СК.

4. Система автоматизации процесса получения бутилена из бутана.

Предложена схема оптимизации процесса дегидирования бутана по

технологический себестоимости, являющейся функцией температуры

"кипящего" слоя катализатора и объемной скорости подачи сырья /16і

На основании данных о параметрах процесса,, поступающих в вычисли­ тельное устройствоt оптимизатор осуществляет поиск минимальной себестоимости и вырабатывает управляющие воздействия. Регулирова­

26 -

подачи сырья регулируется изменением уровня "кипящего слоя". Опи­ санные системы регулирования были испытаны на установке дегидри­ рования бутана Сумгаитекого завода СК,

5.Система автоматизации процесса получения дивинила из бути­

лена.

Системы управления с использованием вычислительных машин соз­ даются, в частности, на Северодонецком комбинате для оперативного j

управления заводом ашиака и спиртов, заводом минеральных удобре­ ний, производством слабой азотной кислоты, а также комбинатом в целом /17/.

Создание этих систем управления основывается на применении се­ ми электронно-вычислительных машин типов УМ-I, ВНИИЬЙ-3, "Минск- -22". В производстве аммиака и спиртов установлена вычислительная система "Автодиспетчер", выполняющая оперативный технологический и экономический анализ. Всего по производству аммиака рассчиты­

вается двадцать экономических показателей. Система "Автодиспетчер"|

выполняет функции "советчика" оператора и, кроме того, автомати­ ческое управление отдельными участками производств. Общий вид системы представлен на'рис, 4.

Для оптимизации производства слабой азотной кислоты использу­ ется вычислительная машина УМ-І, которая осуществляет централизо­ ванный контроль процессов, обработку технологической и экономи­ ческой информации и выдачу управляющих воздействий на задатчики регуляторов. Системы оперативного управления на базе У.У-І уста­ новлены также на заводе минеральных удобрений и в производстве ацетальдегида. Машина ШіИиСМ-.ч используется для управления ком­ бинатом в целом.

- Э Т -

На Сѳверодонѳцком химкомбинате за счет широкого внедрения охѳіі контроля и регулирования получен годовой экономический эффект

3 млн.руб., а в результате работ по созданию оистѳи управления в

1968 году получен эффект в размере 13,4 млн.руб. в год.

Для автоматизации процѳсоов алкилирования в производстве этил­ бензола на Горловокоы химкомбинате разработана система управления,

включающая УЕМ типа "Днѳпр-І". УВМ рассчитывает и выдает в качест­ ве рекомендаций оптимальное молярное соотношение этилена и бѳнэо-

ла.

На Славянском содовом комбинате также установлена УВМ "Днѳпр-І"

которая выдает информацию, используемую диспетчером для управле­ ния станцией абсорбѴции и осадительной карбонизационной колонной.

По предварительным расчетам, эта система автоматического управ­ ления дает возможность увеличить производительность цеха кальци­ нированной соды на 2>о,снизить расходные коэффициенты на 3^, вдвое уменьшить потери извести.

На Уфимском заводе синтетического спирта в производстве полиэ­ тилена высокого давления и на Чѳрнореченском химичеоком комбинате используется система "Автоопѳратор", которая осуществляет оптими­ зацию работы аппаратов, а также их автоматический пуск и останов.

Общин вид одного из вариантов системы представлен на рис.5.

Срок окупаемости затрат на описанные системы автоматизации в большинстве случаев лежит в пределах 0,5-2-х лет.

На Невишюмысс.сом химкомбинате внедрена система управления про­ изводством слабой азотной кислоты, что дало экономический эффект

286 тыс.руб. /срок опупаемости - около 2-х лет/.