книги из ГПНТБ / Юсупбеков Н.Р. Автоматизация технологических процессов производства растительных масел

Н. Р. ЮСУПБЕКОВ, ш. м. г у л я м о в ,

А. С. ЗИЯДУЛЛАЕВ

АВТОМАТИЗАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

ИЗДАТЕЛЬСТВО .УЗБЕКИСТАН*

ТА Ш К Е Н Т -1973

6П7 Ю 91

УДК 665. 3. 05-25: 66.01: 62-50 (075.8)

В работе использован опыт автоматизации технологических процессов производства растительных масел. Приведены сведения по теории автоматического регулирования и методам построения промышленных систем автоматического регулирования, кратко из­ ложены некоторые принципы автоматизации периодических процес­ сов масложировой промышленности, описаны схемы автоматизации некоторых производств и отдельных аппаратов маслодобывающей отрасли.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников проект­ ных, конструкторских и научных организаций, эксплуатационников автоматизированных установок масложировых предприятий, может быть использована и студентами, специализирующимися по техно­ логии жиров и растительных масел.

Ответственный редактор академик АН УзССР, доктор физико-математических наук В. К. КАБУЛОВ

"* •. аувмчнак

илучио-твхни .в пая

© Издательство «Узбекистан», 1973 г.

ВВЕДЕНИЕ

Масложировая промышленность обеспечивает произ­ водство всех видов растительного масла, рафинирован­ ных и гидрогенизированных жиров и масел, маргарино­ вой продукции и майонеза, глицерина и жирных кислот, олифы, мыла, синтетических моющих средств и других продуктов. На ее долю приходится около 10% валового выпуска продукции масложировой промышленности.

Из общего объема промышленного производства на долю масложировой промышленности приходится около 90%’ растительного масла, 98% туалетного и хозяйствен­ ного мыла, более 40% олифы и синтетических моющих средств.

Директивами XXIV съезда КПСС предусмотрено уве­ личить выпуск продукции масложировой промышленно­ сти в девятой пятилетке на 33—36%. Эта задача может быть успешно решена на базе широкой автоматизации технологических процессов, создания автоматизирован­ ных систем управления производством (АСУП).

Автоматизация означает использование контрольно­ измерительных приборов, регуляторов и других техниче­ ских приспособлений для управления технологическими процессами без непосредственного участия в них чело­ века.

Наша приборостроительная промышленность выпу­ скает широкую номенклатуру средств автоматизации, в основном отвечающих требованиям автоматизации мас­ ложировой промышленности. Однако в некоторых слу­ чаях специфические условия протекания технологических процессов требуют создания специальной, оригинальной аппаратуры.

В зависимости от степени участия человека в техноло­ гическом процессе различают следующие разновидности

3

автоматизации: автоматический контроль, автоматичес­ кое регулирование и автоматическое управление. Автома­ тический контроль обеспечивает необходимые условия для автоматического получения и обработки оперативной информации о текущем состоянии технологического про­ цесса. Автоматическое регулирование подразумевает та­ кое ведение технологического процесса, когда его задан­ ные параметры поддерживаются автоматическими регуля­ торами. Человек при этом лишь наблюдает за исправ­ ностью работы системы автоматического регулирования (САР). Под автоматическим управлением понимают ав­ томатическое осуществление заданной последовательно­ сти технологических операций и выработку определен­ ной последовательности воздействий на объект.

Современное состояние автоматизации производст­ венных процессов масложировой промышленности связа­ но с тремя основными периодами.

Первый период характеризуется автоматизацией от­ дельных технологических процессов. Автоматическое ре­ гулирование отдельных параметров процесса ведется по показаниям крупногабаритных приборов, установленных вблизи автоматизируемого агрегата. При этом размеще­ ние ограниченного числа приборов, расположенных око­ ло машин и аппаратов, не вызывало особых затруднений и неудобств. Для этого периода автоматизации харак­ терно применение крупногабаритных приборов с хорошо обозримыми шкалами. Это оправдывает размещение в одном корпусе измерительного прибора, регулятора и за­ датчика (регуляторы приборного типа).

Второй период — комплексная автоматизация отдель­ ных процессов масложирового производства. Управление при этом ведется по приборам, установленным на отдель­ ном щите. Применение тех же крупногабаритных прибо­ ров приводит к тому, что протяженность таких щитов достигает нескольких метров: щиты становятся трудно­ обозримыми. На этой стадии возникла необходимость уменьшить габариты щитовых приборов. В результате появились малогабаритные вторичные приборы.

Третий период полной автоматизации характеризует­ ся автоматизацией агрегатов и цехов в целом. На этом этапе наблюдается централизация управления в одном диспетчерском пункте. В связи с этим появляется потреб­ ность в миниатюрных вторичных приборах. Вспомога­

4

тельная измерительная и регулирующая аппаратура, ко­ торая не требует постоянного наблюдения, устанавли­ вается, как правило, вне щита и может оставаться попрежнему крупногабаритной.

Полная автоматизация предприятия означает превра­ щение его в завод-автомат. При этом весь производствен­ ный процесс, включая все виды подготовки производства, управление технологическими процессами, а также опе­ ративное управление предприятием, реализуется систе­ мой автоматических машин. Задача обслуживающего персонала — контроль за ходом производственного про­ цесса и устранение отклонений от нормы.

Управление — неотъемлемое свойство любой доста­ точно сложной системы. Управление либо свойственно самой системе, либо привносится извне — все зависит от того, какие элементы включены в систему. Если в систе­ му входит человек — оператор, на которого возложены функции управления, то мы имеем перед собой так назы­ ваемую арготическую систему.

Все системы можно условно разделить на малые и большие (сложные) системы. Свойства процесса одно­ значно определяют малые системы, которые обычно огра­ ничены одним типовым технологическим процессом, его внутренними связями и особенностями конструктивного исполнения аппарата. Большие системы — совокупность малых систем и отличаются от последних количествен­ ными и качественными показателями. Большим системам свойственны следующие черты: 1) единство системы, оп­ ределенная целостность, наличие общих цели и назначе­ ния; 2) большие размеры системы, большое число состав­ ных элементов и выполняемых функций; 3) сложность поведения системы, наличие переплетающихся взаимо­ связей между факторами; 4) вероятностный характер воздействия на систему; 5) наличие в системе конкури­ рующих, состязательных сторон.

Процессы производства растительных масел осу­ ществляются большими системами, единство и целенап­ равленность которых очевидны. Система производства масел образована из большого количества определенным образом соединенных составных элементов, отличающих­ ся своим функциональным предназначением. Поведение этой большой системы отличается сложностью, вследст­ вие чего протекание многих технологических процессов

5

масложирового производства изучено недостаточно. В системе, как правило, присутствуют конкурирующие ас­ пекты, многочисленные и разнообразные по своему про­ явлению. Присутствие в системе состязательных сторон порождает необходимость решения компромиссных задач методами оптимизации.

При классификации систем, кроме критерия сложно­ сти, необходимо исходить еще и из другого показателя — степени детерминированности системы. В детерминиро­ ванных системах взаимодействие их составных элементов подчиняется какому-нибудь определенному закону. Зна­ чение выходной величины, характеризующей процесс, однозначно определяется значением входной величины системы. В стохастических системах изменение опреде ляющих величин, характеризующих технологический про­ цесс, происходит беспорядочно. Для описания стохасти­ ческих систем используют теорию вероятности.

При исследовании производственных процессов мас­ ложировой промышленности весьма эффективен систем­ ный подход. При решении задач управления целесооб­ разно комплексное рассмотрение вопросов, связанных с промышленным производством растительных масел,—

ческого управления процессом. В ближайшем будущем системный подход, безусловно, будет единственно воз­ можным путем научного исследования вновь разрабаты­ ваемых процессов.

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР подчерки­ вается необходимость более широкого использования в научно-исследовательских и опытно-конструкторских ра­ ботах современных способов анализа и синтеза техноло­ гических процессов с применением электронно-вычисли­ тельных машин (ЭВМ), позволяющих прогнозировать эти процессы в условиях, максимально приближающихся к производственным. Сочетание таких способов с метода­ ми кибернетики — основа методологии системного под­ хода в современной пищевой технологии.

Практика показывает, что применение счётно-решаю­ щих и управляющих устройств, современных датчиков информации эффективно лишь в случае, если разработан­

6

ные технологические процессы и аппараты, в которых эти процессы реализуются, основаны на новейших достиже­ ниях науки и техники. Для локального подхода характер­ но решение отдельных вопросов вне их взаимосвязи. Си­ стемный же подход позволяет выявлять новые, имеющие важное практическое и теоретическое значение законо­ мерности, которые при локальном подходе обычно ус­ кользают от внимания исследователей.

При исследовании технологических комплексов масло­ жировой промышленности целесообразно рассмотрение иерархической структуры систем, связанной с организа­ ционными принципами управления промышленным про­ изводством. При рассмотрении иерархической структуры осуществляют операцию декомпозиции, или последова­ тельное расчленение системы на подсистемы, между ко­ торыми наблюдаются отношения соподчиненное™. Для масложировых предприятий характерна трехступенчатая иерархическая система. Основу нижней ступени иерар­ хии составляют типовые технологические процессы. Груп­ па процессов и аппаратов, призванных реализовать опре­ деленную технологическую задачу по производству целе­ вого продукта или полупродукта, является основой сред­ ней ступени иерархии. Верхняя ступень — промышленное производство в целом (предприятие или комбинат, пред­ ставляющие собой самостоятельную народнохозяйствен­ ную единицу).

Задача управления для нижней ступени иерархии состоит в стабилизации и оптимизации технологических процессов, здесь можно наблюдать структурное обогаще­ ние информации.

При автоматизации цехов на средней ступени иерар­ хической структуры решаются задачи повышения произ­ водительности по минимуму энергетических и материаль­ ных затрат. Для этой стадии свойственно статистическое обогащение циркулирующей информации.

Наконец, для верхней ступени задача управления заключается в решении ситуационных вопросов повыше­ ния технико-экономических показателей. При этом ха­ рактерно семантическое обогащение информации.

Нынешний уровень автоматизации основных произ­ водств в масложировой промышленности страны в целом соответствует уровню автоматизации в наиболее разви­ тых зарубежных странах. Тем не менее по степени авто­

7

ГЛАВА /

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Любой технологический процесс характеризуется пе­ ременными физико-химическими величинами (давлением,, расходом, температурой, влажностью, концентрацией № т. д.), называемыми параметрами технологического про­ цесса.

Для того чтобы технологическая аппаратура обеспе­ чивала правильность протекания процесса, необходимоподдерживать на определенном уровне значение пара­ метра, характеризующего данный процесс. Регулируемый величиной называют параметр, значение которого необ­ ходимо стабилизировать или поддерживать закономерноизменяющимся.

Устройство, предназначенное реализовать упомяну­ тую задачу стабилизации или изменения регулируемой величины по определенному закону, называется автома­ тическим регулятором.

Регулируемую величину, измеренную в данный мо­ мент, называют текущим значением регулируемой вели­ чины.

Значение регулируемой величины, которое по усло­ виям технологического регламента необходимо поддер­ живать в данный момент времени, называется заданнымзначением регулируемой величины.

Технологический регламент требует, чтобы текущее и- заданное значения регулируемой величины в каждый момент времени были равны. Однако в силу изменения внутренних или внешних условий текущее значение регу­ лируемой величины может отклоняться от заданного. Появившуюся в этом случае разность между текущим и- заданным значениями регулируемой величины называют ошибкой, или рассогласованием.

9