Автоматизация производственных процессов в химической промышленности - Голубятников В.А., Шувалов В.В.

Author: Голубятников В.А. Шувалов В.В.
Tags: основы химической технологии автоматизация химическая технология издательство химия проектная документация химическое производство асу
Year: 1985
Similar
Автоматизация производственных процессов в химической промышленности
Проектирование процессов и аппаратов химической технологии
Основные процессы и аппараты химической технологии
Охрана труда в химической промышленности
Text
                    й А. ГОЛУБЯТНИКОВ
* в. в. Шувалов
Автоматизация
производственных
процессов
в химической
промышленности

св>—
для техникумов
В .А. ГОЛУБЯТНИКОВ
В. В. ШУВАЛОВ
Автоматизация
производственных
процессов
в химической
промышленности
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Минцу/ерствамяхимической
промышленности^ » кр^слве учебника
, для учащихся срёдних специальных
учебных заведений'Ъо специальности
№ 0626 «Эксплуатация ' * "
автоматических
устройств химических производств»
Москва
«Химия» 1985
6П7.1
Г 62
УДК 66.012-52(075.8)
Голубятников В. А., Шувалов В. В.
Автоматизация производственных процессов в хи-
мической промышленности: Учебн. для техникумов. —
2-е изд., перераб. и доп.—М.: Химия, 1985. — 352 с.,
ил.
Во втором издании (первое вышло в 1972 г.) приведены основные
принципы построения АСУ ТП, расширены сведения по оформлению про-
ектной документации. Описаны системы автоматизации отдельных про-
изводств и автоматизированные системы управления предприятиями хи-
мической и смежных с ней отраслей промышленности.
Для учащихся техникумов, специализирующихся в области автома-
тизации процессов химической и смежных отраслей промышленности. По-
лезна студентам высших учебных заведений и инженерно-техническим
работникам, занимающимся проектированием и эксплуатацией систем ав-
томатизации для химических производств.
352 с., 172 рис., 12 табл., 18 литературных ссылок.
Рецензент — В. А. Лихачев (Невинномысский химико-механи-
ческий техникум)
2801010000-047
Г 050(01)-85	47 85
© Издательство «Химия», 1985 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.................................................  5
Глава 1. Основные понятия управления процессами................... 8
1.	Объект управления........................................ 8
2.	Управляющая система......................................11
3.	Система управления.......................................15
4.	Надежность управляющих систем............................18
5.	Разработка управляющих систем............................23
6.	Операторские н диспетчерские пункты......................29
Глава 2. Проектирование систем автоматического	управления техноло-
гическими процессами 	34
1.	Исходные данные для разработки проектов систем автоматиче-
ского управления............................................34
2.	Содержание проекта автоматизации технологических процес-
сов ........................................................36
3.	Структурные схемы........................................40
4.	Функциональные схемы.....................................41
5.	Принципиальные электрические	схемы...............62
6.	Принципиальные пневматические н гидравлические схемы .	.	87
7.	Схемы внешних электрических	и трубных проводок ...	89
8.	Планы расположения средств автоматизации и соединительных
проводок...................................................  90
Глава 3. Типовые схемы контроля, регулирования, сигнализации, бло-
кировки и защиты...................................................92
1.	Схемы контроля и регулирования...........................92
2.	Схемы сигнализации......................................107
3.	Схемы блокировки........................................121
4.	Схемы защиты............................................124
Глава 4. Автоматизация технологических процессов .	.	.131
1.	Автоматизация гидромеханических процессов.................131
Перемещение жидкостей и, газов *. . . ;....................131
Смешение жидкостей .	.............139
Отстаивание жидких систем . ' . 	.	.	.	.	141
Центрифугирование жидких систем .	. \ ’................145
Фильтрование жидких систем...............................148
Фильтрование газовых систем..............................149
Мокрая очистка газов.....................................151
Электрическая очистка газов ............................ 152
2.	Автоматизация тепловых процессов........................154
Нагревание и охлаждение жидкостей........................154
Искусственное охлаждение.................................161
Выпаривание..............................................163
Кристаллизация ......................................... 168
3.	Автоматизация массообменных процессов...................171
Ректификация.............................................171
Абсорбция............................................-.	185
Адсорбция................................................190
Сушка....................................................193
4.	Автоматизация механических процессов..................  202
Перемещение твердых материалов .	,...................202
3
Дозирование твердых материалов
Измельчение твердых материалов
208
214
Глава 5. Автоматизация химических производств
1.	Автоматизация производств неорганических веществ .	<
Производство серной кислоты......................  .	.
Производство суперфосфата...............................
Производство аммиака....................................
Производство аммиачной селитры..........................
2.	Автоматизация производств органических веществ .	.	.	.
Производство ацетилена..................................
Производство бутадиена-1,3 из н-бутаиа..................
Производство стирола из этилбензола ....................
3.	Автоматизация производств полимеров и эластомеров .
Производство полиэтилена высокого давления .	.	.	.
Производство полипропилена..............................
Производство бутадиен-стирольного латекса...............
4.	Автоматизация производств химических волокон .	.	.	,
Производство вискозного волокна.........................
Производство полиамидного волокна (капрона).............
5.	Автоматизация производств резиновых изделий .	.	.	.
Производство автомобильных шин..........................
Производство резиновых технических изделий (РТИ) .
6.	Автоматизация процессов переработки пластмасс .	.	.	.
7.	Автоматизация общезаводских систем химических предприятий
Системы водоснабжения.....................................
Системы теплоснабжения..................................
Системы вентиляции......................................
Системы кондиционирования...............................
8,	Автоматизация очистных систем предприятия..............
Системы очистки газовых выбросов........................
Системы очистки сточных вод.............................
218
218
218
222
224
226
229
229
232
237
239
239
241
243
248
248
255
258
258
274
278
282
282
284
285
288
292
292
297
Глава 6.	Автоматизированные системы управления	(АСУ)	....	301
1.	Принципы построения АСУ.............................303
2.	Автоматизированные системы управления технологическими
процессами (АСУТП)....................................305
Назначение и состав АСУТП...........................305
Основные функции АСУТП...................................307
Режимы работы АСУТП......................................309
Агрегатные комплексы технических	средств	АСУТП	.	.	.	310
АСУТП широкого назначения................................315
Специализированные АСУТП............................318
Применение промышленных роботов..........................323
3,	Автоматизированные * системы управления предприятиями
(АСУП).....................................................325
Предприятие (производственное объединение) как объект уп-
равления ................................................325
Автоматизация управления предприятием (производственным
объединением)........................................ .	328
Функциональная часть АСУП................................330
Обеспечивающая часть АСУП................................334
Техническое обеспечение АСУП .........	337
Литература .............................343
Предметный указатель .	.	.	. .	> .	.	,	345
4
ВВЕДЕНИЕ
В химической промышленности комплексной механизации и ав-
томатизации уделяется большое внимание. Это объясняется
сложностью и высокой скоростью протекания технологических
процессов, а также чувствительностью их к нарушению режима,
вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью пере-
рабатываемых веществ и т. д.
По мере осуществления механизации производства сокраща-
ется тяжелый физический труд, уменьшается численность рабо-
чих, непосредственно занятых в производстве, увеличивается
производительность труда и т. д.
Под механизацией понимают мероприятия по внедрению ме-
ханизмов и машин, направленные, как правило, на облегчение
физического труда*. Например, для загрузки катализатора в ре-
торты используют подъемные механизмы — тельферы, для про-
ведения землеройных работ применяют машины — экскаваторы.
В механизированном технологическом процессе человек продол-
жает принимать непосредственное участие, но его физическая
работа сводится лишь к нажатию кнопок, повороту рычагов и
т. п. Здесь на человека возложены функции управления механиз-
мами и машинами.
С увеличением нагрузок аппаратов, мощностей машин, слож-
ности и масштабов производства, с повышением давлений, тем-
ператур и скоростей химических реакций ручной труд даже в
механизированном производстве подчас просто немыслим. На-
пример, в производстве полиэтилена давление достигает
300 МПа, в производстве карбида кальция температура в элек-
трических'печах равна 3000 °C; процесс обжига серного колче-
дана в кипящем слое продолжается несколько секунд. В таких
условиях даже опытный рабочий часто не в состоянии своевре-
менно воздействовать на процесс в случае отклонения его от
нормы, а это может привести к авариям, пожарам, взрывам,
порче большого количества сырья и полуфабрикатов.
Ограниченные возможности человеческого организма (утом-
ляемость, недостаточная скорость реакции на изменение окру-
жающей обстановки и на большое количество одновременно по-
ступающей информации, субъективность в оценке сложившейся
ситуации и т. д.) являются препятствием для дальнейшей интен-
* В настоящее время большое внимание уделяется также механизации
инженерно-технического и управленческого труда. Для этих целей использу-
•от разнообразные технические средства (оргтехника) — от готовален и при-
способлений для заточки карандашей до электронных вычислительных ма-
шин. Более подробно об этом см. в шестой главе «Автоматизированные си-
стемы управления».
5
сификации производства. Наступает новый этап машинного про-
изводства — автоматизация, когда человек освобождается от не-
посредственного участия в производстве, а функции управления
технологическими процессами, механизмами, машинами переда-
ются автоматическим устройствам.
Автоматизация приводит к улучшению основных показателей
эффективности производства: увеличению количества, улучше-
нию качества и снижению себестоимости выпускаемой продук-
ции, повышению производительности труда. Внедрение автома-
тических устройств обеспечивает высокое качество продукции,
сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энер-
гии, уменьшение численности основных рабочих, снижение капи-
тальных затрат на строительство зданий (производство органи-
зуется под открытым небом), удлинение сроков межремонтного
пробега оборудования.
Проведение некоторых современных технологических процес-
сов возможно только при условии их полной автоматизации
(например, процессы, осуществляемые на атомных установках и
в паровых котлах высокого давления, процессы дегидрирования
и др.). При ручном управлении такими процессами малейшее
замешательство человека и несвоевременное воздействие его на
процесс могут привести к серьезным последствиям.
Внедрение специальных автоматических устройств способст-
вует безаварийной работе оборудования, исключает случаи
травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха
и водоемов промышленными отходами.
Комплексная автоматизация процессов (аппаратов) химиче-
ской технологии предполагает не только автоматическое обеспе-
чение нормального хода этих процессов с использованием раз-
личных автоматических устройств (контроля, регулирования,
сигнализации и др.), но и автоматическое управление пуском и
остановом аппаратов для ремонтных работ и в критических си-
туациях.
В автоматизированном производстве человек переключается
на творческую работу — анализ результатов управления, состав-
ление заданий и программ для автоматических приборов, на-
ладку сложных автоматических устройств и т. д. Для обслужи-
вания агрегатов, оснащенных сложными системами автоматиза-
ции, требуются специалисты с высоким уровнем знаний. С по-
вышением квалификации и культурного уровня рабочих стирает-
ся грань между физическим и умственным трудом.
Задачи, которые решаются при автоматизации современных
химических производств, весьма сложны. От специалистов тре-
буются знания не только устройства различных приборов, но и
общих принципов составления систем автоматического управле-
ния. При подготовке кадров среднего звена по специальности
«Эксплуатация автоматических устройств химических произ-
водств» дисциплина «Автоматизация производственных процес-
сов в химическом производстве» является профилирующей наря-
6
ду с курсами «Автоматическое регулирование и регуляторы» и
«Технологические измерения и КИП».
Настоящая книга, предназначенная для учащихся химико-
технологических техникумов, состоит из шести глав. В первой
главе приведены определения, классификации и основные сведе-
ния об объектах управления, управляющих системах и системах
автоматического управления.
Во второй главе изложены общие вопросы проектирования
систем автоматического управления. В ней рассмотрены принци-
пы составления структурных, функциональных, принципиальных
схем, схем внешних соединений, а также планов расположения
средств автоматизации и соединительных проводок.
В третьей главе рассмотрены типовые схемы контроля, ре-
гулирования, сигнализации, защиты и блокировки.
Четвертая глава посвящена вопросам составления схем авто-
матизации технологических процессов — гидромеханических,
тепловых, массообменных, механических.
В пятой главе рассмотрена автоматизация различных хими-
ческих производств.
Шестая глава посвящена разработке автоматизированных
систем управления (АСУ).
Во втором издании книги расширен материал по проектиро-
ванию систем автоматизации; увеличено число рассматриваемых
типовых схем контроля, регулирования, сигнализации, защиты и
блокировки; приведены данные по классификации, принципам
построения и проблемам внедрения АСУ в химической промыш-
ленности. Большое внимание уделено АСУ технологическими
процессами (АСУТП): указаны состав, назначение, функции и
режимы работы АСУТП, рассмотрены специализированные
АСУ конкретными технологическими процессами. Кроме того,
расширен и систематизирован материал по АСУ предприятия-
ми, приведены характеристики технических средств АСУ и орг-
техники. При изображении функциональных схем автоматиза-
ции использован ОСТ 36-27—77 «Обозначения условные в схе-
мах автоматизации технологических процессов».
Введение, первые три главы, а также пятый и шестой разде-
лы четвертой главы написаны В. А. Голубятниковым; остальной
материал четвертой главы, а также пятая и шестая главы —
В. В. Шуваловым.
Авторы выражают глубокую благодарность всем, кто прини-
мал участие в выпуске настоящего учебника, и будут призна-
тельны читателям за советы по улучшению содержания книги.
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ
Под управлением понимаются действия, направленные на под-
держание или улучшение функционирования объекта управ-
ления.
В объект управления поступают возмущающие воздействия,
приводящие к отклонению выходных параметров объекта, ха-
рактеризующих выполнение цели управления. Информация о
текущих значениях выходных параметров передается в управ-
ляющую систему, где они сравниваются с соответствующими
заданными значениями. В результате сравнения вырабатывают-
ся управляющие воздействия, поступающие в объект управле-
ния (рис. 1.1).
1.	ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
Объектом управления называется динамическая система, харак-
теристики которой изменяются под влиянием возмущающих и
управляющих воздействий. Объектами управления могут быть
механизмы, машины и аппараты, в которых протекают техноло-
гические процессы (измельчение, перемешивание, кристаллиза-
ция, сушка и т. п.), производства (синтетического каучука, сер-
ной кислоты, автомобильных шин и т. п.), предприятия (заводы,
фабрики) и целые отрасли промышленности (химическая, нефте-
перерабатывающая и нефтехимическая и др.). Наиболее слож-
ный объект управления — народное хозяйство страны.
Одной из основных задач данного учебника является рас-
смотрение вопросов автоматизации отдельных технологических
процессов химической промышленности.
Ниже приведены классы и типы процессов химической тех-
нологии:
Классы процессов
Гидромеханические . ,
Тепловые .	.	.	.
Массообменные .
Механические
Химические . . , .
Тип процесса
Перемещение жидкостей и газов, разделение
неоднородных систем, перемешивание, очистка
газов
Нагревание, охлаждение, выпаривание, кристал-
лизация, искусственное охлаждение
Ректификация, абсорбция, адсорбция, сушка,
экстракция
Измельчение, дозирование, сортировка, переме-
щение
Окисление, восстановление, синтез, разложение
солей, образование гидроксидов, нейтрализация,
дегидратация, электролиз, нитрование, сульфиро-
вание, щелочное плавление, алкилирование, поли-
меризация, омыление, гидрогенизация, переэтери-
фикация, ароматизация, изомеризация, крекинг
и др.	J
8
рис. 1-1. Схема управления
объектом.
Задания
Технологические про-
цессы одного типа (на-
пример, процессы нагре-
вания) могут отличаться
аппаратурным оформле-
нием, свойствами перера-
батываемых веществ и
т. д. Однако они протека-
ют по одним и тем же за-
конам и характеризуются
аналогичными зависимо-
стями между параметрами (например, между температурой,
давлением и расходом теплоносителей).
Для процессов одного типа, протекающих в аппарате наибо-
лее распространенной конструкции, может быть разработано
решение по автоматизации, в принципе приемлемое для всех
разновидностей этих процессов. Будем называть его типовым
решением автоматизации. Типовое решение значительно облегча-
ет работу по автоматизации для каждого конкретного случая.
В некоторых объектах протекают процессы, подчиняющиеся
различным законам. Например, технологический процесс в рек-
тификационной колонне подчиняется законам гидродинамики
(так как происходит перемещение потоков), тепло- и массопере-
дачи (потому что между потоками жидкости и пара постоянно
осуществляется тепло- и массообмен). Автоматизировать,такие
процессы намного сложнее, чем процессы, протекающие только
по одному закону.
Технологические процессы, осуществляемые на предприятиях
химической промышленности, характеризуются большим числом
разнообразных параметров. Особенно сложны в этом отношении
химические и массообменные процессы. Несмотря на многооб-
разие параметров, все они могут быть объединены в три груп-
пы: входные, режимные и выходные.
Входные параметры характеризуют материальные и энерге-
тические потоки на входе в аппарат (расход сырья, давление
греющего пара и т. д.). Внутренние режимные параметры дают
представление об условиях протекания процесса внутри аппара-
та. В некоторых объектах управления значения параметров не-
одинаковы в разных точках одного и того же аппарата (напри-
мер, в ректификационной колонне давление, температура и со-
став продукта меняются по высоте колонны). Такие параметры
называют распределенными в отличие от сосредоточенных пара-
метров (например, давление в ресивере). Управлять объектами
с распределенными параметрами, как правило, сложнее, чем
объектами с сосредоточенными параметрами. Выходные пара-
9
метры характеризуют материальные и энергетические потоки на
выходе из аппарата (состав конечного продукта, количество от-
ходов и т. д.). Это могут быть также сводные экономические
показатели процесса, например себестоимость или затраты на
производство конечной продукции.
Совокупность значений всех параметров процесса называют
технологическим режимом, а совокупность значений параметров,
обеспечивающую решение задачи, поставленной при управлении
процессом, — нормальным технологическим режимом. Нормаль-
ный технологический режим задают и оформляют в виде техно-
логической карты (таблицы). В ней приводят перечень пара-
метров, значения которых необходимо поддерживать на опреде-
ленном уровне, а также указывают диапазоны значений, в кото-
рых изменение этих параметров не приводит к серьезным нару-
шениям технологического режима. Управление технологическим
процессом сводится к поддержанию параметров на уровне, со-
ответствующем нормальному технологическому режиму.
Реальные объекты управления в большей или меньшей сте-
пени подвергаются возмущающим воздействиям, которые нару-
шают нормальный ход процесса в объекте. Многие возмущаю-
щие воздействия трудно заранее предусмотреть, что значительно
усложняет управление процессом. Различают внешние и внут-
ренние возмущающие воздействия.
Внешние возмущающие воздействия проникают в объекты
управления извне: вследствие изменения входных параметров,
некоторых выходных параметров, а также параметров окру-
жающей среды. Изменение любого входного параметра процес-
са обязательно приводит к изменению течения процесса в объ-
екте. Большинство выходных параметров объекта (например,
состав и температура конечного продукта) не влияет на ход про-
цесса в объекте, более того, их значения определяются течени-
ем этого процесса. Однако изменение некоторых выходных па-
раметров влияет на внутренние параметры. Так, изменение рас-
хода пара, выходящего из ректификационной колонны, отража-
ется на давлении в колонне, а изменение расхода остатка — на
уровне жидкости в кубе. Возмущения, поступающие в объект уп-
равления при изменении параметров окружающей среды,, наи-
более сильно влияют на технологический режим в случае уста-
новки аппаратов под открытым небом.
Внутренние возмущающие воздействия возникают в самом
объекте управления (например, при перераспределении насадки
в колоннах насадочного типа, загрязнении и коррозии внутрен-
них поверхностей аппарата, изменении активности катализато-
ра и т. д.).
При управлении процессом особое внимание следует обра-
тить на внешние возмущающие воздействия, так как они посту-
пают в объект чаще, чем внутренние, нередко имеют ступенча-
тый характер, большую амплитуду изменения и в ряде случаев
могут быть устранены до поступления в объект.
10
Рис. 1.2. Схема усреднения и стабилизации входных параметров:
/_аппарат с мешалкой; 2 — теплообменник; 3 — ректификационная колонна; 1а — регу-
лятор температуры; Q — состав исходной смеси; Т — температура исходной смеси.
Объект управления должен быть подготовлен к автоматиза-
ции: желательно, чтобы он был полностью механизированным и
по возможности непрерывно действующим. В объектах пери-
одического действия отдельные операции процесса проводятся
в одном и том же аппарате в разное время, что вызывает необ-
ходимость периодической перестройки его работы (перекрыва-
ние одних магистралей и открывание других; изменение задан-
ных значений регулируемых параметров и самих параметров и
т. д.). Это затрудняет поддержание нормального технологиче-
ского режима. Объект управления должен быть таким, чтобы
число различных возмущающих воздействий, их амплитуда и
частота были минимальными, а характер изменения — плав-
ным. С этой целью, в частности, устанавливают дополнительные
аппараты (например, ресиверы, мешалки, теплообменники), в ко-
торых входные параметры процесса стабилизируются или ус-
редняются (рис. 1.2).
2.	УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА
Управляющей системой называют совокупность персонала и ав-
томатических устройств, связанных общей задачей управления.
Автоматические устройства, входящие в управляющую систему,
по функциональным признакам подразделяются на устройства
контроля, регулирования, программного управления, сигнализа-
ции, блокировки и защиты. К ним относится также и вычисли-
тельная техника.
Устройства контроля (контрольно-измерительные приборы)
служат для получения информации о состоянии объекта и усло-
виях его работы. Они могут быть выполнены либо в виде от-
дельных приборов, предназначенных для визуального контроля
за параметрами процесса, либо являться составной частью уст-
ройств регулирования, сигнализации и защиты. К устройствам
контроля относятся манометры, термометры, уровнемеры, рас-
ходомеры, газоанализаторы, концентратомеры и т. д.
11
Контрольно-измерительные приборы устанавливают непо-
средственно у технологических аппаратов (местный контроль)
или на центральных щитах управления (дистанционный конт-
роль). На современном этапе автоматизации отдают предпочте-
ние устройствам дистанционного контроля, а устройства местно-
го контроля используют только для пуска и наладки технологи-
ческих процессов.
При дистанционном контроле большое значение приобрета-
ют устройства обегающего контроля, дающие возможность про-
водить автоматическое измерение многочисленных параметров с
помощью одного прибора и вызов (в случае необходимости) лю-
бого параметра на прибор, а также малогабаритные и миниа-
тюрные приборы, позволяющие уменьшить размер щитов и
пультов управления и тем самым облегчить работу человека
(оператора, диспетчера). В связи с широким внедрением регули-
рования процессов по качественным показателям в настоящее
время особое значение приобретают устройства для анализа со-
става и свойств веществ.
В случае применения обычных устройств контроля человек
наблюдает за показаниями многочисленных приборов и сравни-
вает их с заданными (нормальными) значениями. Применяют
также и принцип контроля параметров по их отклонениям. При
использовании этого принципа прибор автоматически выдает ин-
формацию о степени соответствия фактического состояния объ-
екта заданному. Достаточно одного беглого взгляда оператора
и на информационное поле, и ему становится ясным общее со-
стояние процесса. При появлении сигнала отклонения какого-
либо параметра оператор вызывает данный параметр на указы-
вающий или самопишущий прибор для получения информации
об абсолютном его значении.
Устройства регулирования предназначены для поддержания
постоянного значения параметров процесса (стабилизирующие
регуляторы), а также для изменения их по заранее заданному
или неизвестному закону (программные, следящие, экстре-
мальные регуляторы). Эти устройства получают от объекта уп-
равления информацию о состоянии параметров и воздействуют
на объект с помощью регулирующих органов. Для этих целей в
настоящее время широко применяют управляющие электронные
вычислительные машины и схемы каскадно-связанного регули-
рования. Устройства регулирования составляют наиболее важ-
ную группу устройств управляющей системы.
Устройства программного управления служат для управле-
ния каким-либо процессом путем включения или выклю5.ения
различных механизмов, машин, аппаратов по заранее заданной
программе, являющейся функцией времени. Эти устройства при-
меняют для управления объектами периодического действия.
Одним из таких устройств является командный электропневма-
тический прибор КЭП-12у, который в соответствии с заданной
на его программном валике последовательностью посылает пнев-
12
латические или электрические сигналы на исполнительные ме-
ханизмы.
Устройства сигнализации предназначены для автоматическо-
го оповещения обслуживающего персонала о наступлении тех
или иных событий в управляемом объекте путем подачи звуко-
вых или световых сигналов. Световые сигналы подают, как пра-
вило, с помощью электрических ламп, звуковые — с помощью
звонков, сцрен и гудков. Используют также автоматические
устройства, подающие одновременно световой и звуковой сиг-
налы, причем звуковой сигнал служит лишь для оповещения
оператора о факте появления события в управляемом объекте,
а световой указывает на место и характер этого события (на-
пример, у ламп устанавливают рамки с указанием параметра).
В таких устройствах один звуковой сигнализатор работает с не-
сколькими световыми. Простые устройства сигнализации по-
строены на базе контактных приборов (манометров, термомет-
ров и т. п.): при достижении параметром заранее установленно-
го значения в приборе замыкается контакт, и включается сиг-
нальная лампа или звонок.
Различают следующие виды сигнализации: технологическую
и сигнализацию положения (состояния).
Технологическая сигнализация может быть предупредитель-
ной и аварийной.
Предупредительная сигнализация предназначена для опове-
щения обслуживающего персонала об отклонениях параметров
процесса, свидетельствующих о возникновении предаварийного
режима. Оператор при получении такого сигнала должен срочно
принять меры, предотвращающие аварию.
Аварийная сигнализация оповещает о недопустимых значени-
ях параметров процесса или об аварийном отключении какого-
либо аппарата технологической схемы. Обычно аварийные сиг-
налы подают мигающим светом и звуками резкого тона, так как
требуется немедленное вмешательство оператора в ход процесса.
Одновременно с появлением сигналов должны срабатывать имею-
щиеся на объекте автоматические устройства защиты.
Сигнализация положения (состояния) указывает на состоя-
ние объектов (включены или выключены) и положение запор-
ных органов (открыты или закрыты) в данный момент. Этот вид
сигнализации осуществляют с помощью ламп.
В ряде случаев применяют командную (командно-переговор-
ную) сигнализацию, когда с помощью световых или звуковых
сигналов передают различные указания с одного поста управле-
ния на другой. Например, с помощью такой сигнализации на ра-
бочие места вызывают наладчиков, ремонтников.
Устройства (схемы) блокировки служат для предотвращения
неправильной последовательности включений и отключений ме-
ханизмов, машин и аппаратов. Эти устройства (схемы) имеют
важное значение при комплексной автоматизации, когда боль-
шое число объектов автоматизируется как единое целое. Вклю-
13
чение и отключение их должно производиться в строго опреде-
ленном порядке, иначе может произойти авария. Например,
включать группу транспортеров, работающих последовательно,
следует против хода материала, т. е. первым должен быть вклю-
чен последний по ходу материала транспортер; отключать
транспортеры нужно в обратном порядке. При нарушении ука-
занной последовательности произойдет завал транспортеров ма-
териалом.
Устройства автоматической защиты предназначены для пред-
отвращения аварий. В случае нарушения нормального режима
эти устройства воздействуют на управляемый объект таким об-
разом, чтобы предаварийное состояние не переходило в аварий-
ное; иногда они сами восстанавливают нормальный режим.
Примером устройств автоматической защиты является пре-
дохранительный клапан, устанавливаемый на аппаратах, рабо-
тающих под давлением. Он защищает аппараты от разрушения
при повышении давления. Когда давление в аппарате достигает
опасного, заранее установленного значения, полость аппарата
станет сообщаться с атмосферой или со специальной линией, и
давление резко уменьшится.
В некоторых объектах может возникнуть только один при-
знак опасности; тогда для предотвращения аварии достаточно
включить или отключить одну магистраль. К таким объектам
можно отнести трубчатую печь: в случае прекращения подачи
нагреваемой жидкости в змеевики печи необходимо сразу же
перекрыть линию топлива во избежание прогорания труб.
В других объектах может возникнуть несколько признаков
опасности, и для предотвращения аварии необходимо закрыть
или открыть несколько магистралей, причем иногда это надо
сделать в определенной последовательности. Например, при осу-
ществлении процесса ректификации признаками опасности мо-
гут являться прекращение подачи исходной смеси, хладоносите-
ля — в дефлегматор и конденсатор, теплоносителя—в кипятиль-
ник, а также повышение давления в колонне. Поэтому в случае
появления любого из перечисленных признаков необходимо пе-
рекрыть или открыть сразу несколько магистралей.
В отдельных случаях недостаточно только отключить объект
управления, надо также продуть его инертным газом, например
азотом. Это относится в основном к химическим реакторам.
В случае появления опасности на таких объектах устройство за-
щиты должно дополнительно обеспечить автоматическое откры-
тие магистрали инертного газа.
Большинство химических производств представляет собой
ряд последовательно проводимых технологических процессов,
так что отключение одного из аппаратов влечет за собой отклю-
чение всех остальных и полную остановку всего производства.
Поскольку пуск и наладка производственного процесса — слож-
ная и трудоемкая задача, необходимо предотвратить ложное
срабатывание устройств автоматической защиты. Это достига-
14
ется, в частности, установкой двух автономных устройств защи-
ты, реагирующих на один и тот же признак опасности, чтобы
только при срабатывании обоих устройств происходило автома-
тическое отключение объекта. Кроме того, в каждом конкретном
случае необходимо изыскивать возможность не полного отклю-
чения аппарата, а перевода его на другой режим работы. На-
пример, при потускнении факела в топке устройство автомати-
ческой защиты открывает резервную магистраль топлива.
В схемах защиты иногда предусматривают задержку на сра-
батывание, что исключает срабатывание схемы при случайных
(импульсного характера) возмущениях.
Вычислительная техника может выполнять все функции ука-
занных выше автоматических устройств и, кроме того, осу-
ществлять расчет технико-экономических показателей процесса
(ТЭП), показателей качества целевых продуктов и расчет оп-
тимальных технологических режимов с последующей их коррек-
тировкой (путем выдачи «совета» оператору, изменения задания
регуляторам или же непосредственно воздействуя на объект че-
рез исполнительные органы) *.
3.	СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Объект управления и управляющая система, взаимодействую-
щие между собой, составляют систему управления. Система уп-
равления может быть местной и централизованной. Соответст-
венно и управление называют местным и централизованным.
В первом случае управляющую систему располагают рядом с
объектом управления, во втором — на расстоянии от объекта,
в специальном помещении (операторской, диспетчерском пунк-
те). При местном управлении работу объекта обычно наряду с
автоматическими устройствами обеспечивает человек, проводя
вручную часть технологических операций (например, в процессе
вулканизации автомобильных камер).
В централизованной системе управление всеми технологиче-
скими операциями ведется дистанционно.
Эффективность работы системы управления оценивается по-
казателем эффективности (ПЭ), в качестве которого выбирают
один или несколько выходных параметров объекта (температу-
ру, количество, качество, себестоимость продукта и т. п.).
Задача, поставленная перед системой управления, например
поддержание постоянной температуры жидкости на выходе теп-
лообменника, называется целью управления. По цели управле-
ния системы управления подразделяются на стабилизирующие и
оптимизирующие.
В стабилизирующих системах целью управления является
поддержание ПЭ на постоянном, заданном значении. Стабили-
* Устройства контроля и регулирования, а также вычислительная тех-
ника рассматриваются в специальных курсах.
15
зирующие системы управления полностью оправдывают себя
при управлении вспомогательными процессами, показатель эф-
фективности которых следует поддерживать постоянным для
наилучшего ведения основного процесса. Например, при нагре-
вании исходной смеси, поступающей в ректификационную колон-
ну, показателем эффективности процесса является температура
смеси на выходе из теплообменника, которая должна поддержи-
ваться постоянной.
При стабилизации показателя эффективности основных про-
цессов не всегда используются все возможности технологической
аппаратуры. Для конкретных условий протекания этих процес-
сов можно найти такую комбинацию значений управляемых
параметров, при которой значение ПЭ будет лучше заданного.
Например, стабилизирующая система управления стремится
поддержать выход целевого продукта постоянным, а яри воз-
никших в какой-то момент новых условиях можно так управ-
лять процессом, что выход продукта станет выше. Поэтому при-
менение стабилизирующих систем оправдано только для стацио-
нарных объектов управления, когда условия протекания про-
цессов меняются редко и незначительно. Для управления слож-
ными нестационарными объектами целесообразно применять
управляющие системы, способные находить для разных ситуа-
ций в объекте оптимальные значения ПЭ.
В оптимизирующих системах управления показатель эффек-
тивности поддерживают на оптимальном (максимальном или
минимальном) значении при соблюдении ограничивающих усло-
вий. Показатель эффективности оптимизирующих систем назы-
вают критерием оптимальности. Параметр конечного продукта,
выступающий в качестве критерия оптимальности, характери-
зует процесс только с одной, наиболее важной стороны, а при
оценке полной эффективности процесса необходимо иметь в виду
и другие параметры конечного продукта. Например, в качестве
критерия оптимальности процесса ректификации выбран состав
остатка (остаток должен быть как можно более чистым). Одна-
ко при решении только этой задачи полная эффективность про-
цесса может оказаться невысокой (например, в случае получе-
ния лишь небольшого количества остатка высокой чистоты).
В связи с этим на параметры конечного продукта, характери-
зующие эффективность ведения процесса, но не являющиеся
критерием оптимальности, накладываются ограничивающие ус-
ловия. В приведенном примере ограничивающие условия по ко-
личеству остатка и его себестоимости можно представить сле-
дующими неравенствами:
Ft Fa	Сз
где Ft — текущее значение расхода остатка; FB — минимально допустимый
заданный расход остатка; С, — текущее значение себестоимости остатка^
Ся — максимально допустимая заданная себестоимость остатка.
16
Ограничивающие условия накладываются также и на те па-
раметры, которые нельзя беспредельно изменять с целью полу-
чения наилучшего значения критерия оптимальности. Например,,
давление в аппарате не должно быть выше определенного пре-
дела, иначе произойдет разрыв стенки аппарата; повышение
температуры в объекте ограничено возможностью нежелатель-
ных изменений свойств перерабатываемого вещества, расход
продуктов лимитируется пропускной способностью трубопрово-
дов и т. д.
Оптимизирующие системы управления базируются на экст-
ремальных регуляторах или на вычислительных машинах.
Степень участия человека в системе управления может быть
различной. Она определяется характером объекта управления,
задачами, стоящими перед системой управления, разработанны-
ми методами управления, наличием технических средств управ-
ления.
Так, в случае сравнительно простого объекта управления,
например трубчатой печи, контроль, регулирование и сигнали-
зация параметров, а также защита объекта осуществляются ав-
томатически. Однако вывод печи на нормальный режим работы
(например, после ремонта) и останов ее, также входящие в за-
дачу управления, проводятся при участии человека. Можно ска-
зать, что на этапе работы печи после вывода ее на нормальный
режим и до останова данная система управления является авто-
матической. Такую систему принято называть системой автома-
тического управления (САУ).
Гораздо более сложным объектом управления является про-
изводство, когда требуется не только автоматизировать конт-
роль, регулирование и сигнализацию технологических парамет-
ров, но и решать следующие задачи: выработку оптимальных
решений (например, расчет новых заданий регуляторам); рас-
чет материального баланса производства; расчет оперативных
значений технико-экономических показателей (ТЭП) за истек-
шую смену, а также учетных ТЭП за истекшие сутки; планиро-
вание расхода сырья, энергоресурсов и реагентов (текущее —
на квартал, месяц и оперативное — на декаду, сутки); ыдачу
информации системе управления предприятием; выполнение ин-
женерных расчетов и обработку статистических данных; управ-
ление коллективами.
Такие задачи решает управленческий персонал на основе
экономико-математических методов с помощью электронно-вы-
числительных машин (ЭВМ), средств сбора, фиксации, передачи
и хранения информации.
Человеко-машинные системы, предназначенные для автома-
тизированного сбора и обработки информации, называют авто-
матизированными системами управления.
Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направле-
нием в области автоматизации.
2—581
17
В автоматизированной системе управления (АСУ) человеку
•отводится главная роль (в принятии окончательного решения на
основе оценки различных расчетных вариантов при использова-
нии имеющихся в его распоряжении дополнительных данных.
Здесь человек освобождается от выполнения большого объема
текущей монотонной (рутинной) работы, например расчетов,
и переключается на творческое решение наиболее важных и пер-
спективных вопросов управления. Человек оставляет за собой и
такую работу, которую по тем или иным причинам нецелесооб-
разно передавать машине, например вопросы подбора и расста-
новки кадров. В АСУ сочетаются интеллект человека, мощный
математический аппарат и большие возможности современной
вычислительной техники. АСУ позволяют мобилизовать резер-
вы в производственно-хозяйственной деятельности объектов, ко-
торые вследствие недостаточных возможностей существующего
аппарата управления остаются пока нереализованными.
Электронные вычислительные машины в АСУ могут исполь-
зоваться в режиме непосредственного управления и в режиме
«советчика оператора». В первом случае ЭВМ рассчитывает, как
необходимо изменить процесс для достижения цели управления
(подготавливает решение), и сама вносит воздействие в объект
управления. Во втором случае ЭВМ лишь дает «совет» опера-
тору (диспетчеру). Оператор же на основании своего опыта и
знаний анализирует эти «советы», а также информацию о про-
цессе, получаемую от различных контрольно-измерительных
приборов, принимает решения о целесообразности изменений и в
случае принятия «совета» вмешивается в работу объекта управ-
ления путем изменения задания регуляторам или же непосред-
ственно, изменяя положения регулирующих органов.
4.	НАДЕЖНОСТЬ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Показатели надежности. В условиях широкого внедрения слож-
ных систем управления процессами особое значение приобретает
проблема надежности.
Надежностью называют способность изделия* выполнять за-
данные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в за-
данных пределах в течение требуемого промежутка времени или
требуемой наработки. Надежность — одна из важнейших харак-
теристик качества изделия, обобщающая ряд показателей, на-
пример безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость. Ос-
новные положения по надежности (термины, номенклатура иха-
* Под изделием здесь и далее понимают элементы устройств, не подле-
жащие ремонту и заменяемые новыми (исправными), например резисторы и
конденсаторы, различные автоматические устройства (реле, измерительные
приборы, регуляторы и т. п.), системы функционально связанных между со-
бой устройств (схемы защиты, блокировки, управления технологическими
аппаратами, насосами, компрессорами и т. п.).
<18
рактеристики показателей, методы испытаний и др.) устанавли-
ваются стандартами.
Приведем определения показателей надежности, а также
связанных с ней понятий.
Наработка — продолжительность или объем работы изделия
в данных условиях в течение рассматриваемого периода.
Безотказность— способность изделия сохранять работоспо-
собность в течение некоторой наработки без вынужденных пе-
рерывов.
Ремонтопригодность -— свойство изделия, заключающееся в
его приспособленности к предупреждению, обнаружению и уст-
ранению отказов и неисправностей путем технического обслу-
живания и ремонтов.
Сохраняемость — способность изделия сохранять эксплуата-
ционные показатели в течение и после срока хранения и транс-
портирования, установленного в технической документации.
Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособ-
ности. Различают полные отказы, когда становится невозмож-
ным дальнейшее использование изделия, и частичные, при кото-
рых изделие может частично выполнять свои функции. На хими-
ческих предприятиях одни отказы могут привести к частичному
или полному останову процесса, получению брака, а другие, бо-
лее серьезные — даже к авариям.
Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособ-
ность до предельного состояния с необходимыми перерывами
для технического обслуживания. Показателями долговечности
могут быть ресурс, срок службы и др.
Ресурс — наработка изделия до предельного состояния, ого-
воренного в технической документации. Различают ресурс до
первого ремонта, межремонтный, назначенный, средний и др.
Срок службы — календарная продолжительность эксплуата-
ции изделия до момента возникновения предельного состояния,
оговоренного в технической документации, или до списания из-
делия. Можно различать срок службы до первого капитального
ремонта, между капитальными ремонтами, до снятия с эксплуа-
тации и т. п.
Срок гарантии — период, в течение которого изготовитель га-
рантирует и обеспечивает выполнение установленных требова-
ний к изделию при условии соблюдения потребителем правил
эксплуатации, хранения и транспортирования.
Гарантийная наработка — наработка изделия, до завершения
которой изготовитель гарантирует и обеспечивает (например,
путем поставки комплекта запасных частей) выполнение опре-
деленных требований к изделию при условии соблюдения потре-
бителем правил эксплуатации, хранения и транспортирования.
Техническое обслуживание — контрольные проверки и про-
филактические осмотры изделия, по результатам которых осу-
ществляется его ремонт. Для повышения надежности изделия
2*	19
^промежутки времени между проверками и осмотрами должны
быть меньше наработки на отказ.
Непрерывное усложнение устройств и систем автоматизации
«связано с увеличением числа элементов, из которых они состо-
ит, поэтому становится все труднее обеспечить их высокую на-
дежность.
При выборе способов обеспечения требуемой надежности из-
делий необходимо основываться на положениях теории надеж-
ности. Теория надежности — это наука о методах обеспечения
надежности изделий при их проектировании, изготовлении и
эксплуатации. Она изучает общие закономерности возникнове-
ния отказов изделий и восстановления их работоспособности,
рассматривает влияние различных факторов на изделия, дает ос-
новы для расчета надежности изделий и прогнозирования их от-
казов. В теории надежности широко используются методы мате-
матической статистики, теория вероятностей, теория массового
•обслуживания, линейное и динамическое программирование и
другие математические методы.
Согласно теории надежности все изделия делятся на два
класса: невосстанавливаемые (не подлежащие восстановлению
«в случае отказа) и восстанавливаемые. Примерами изделий пер-
вого класса могут быть электронные лампы, резисторы, конден-
саторы. Хотя некоторые из них и могут быть восстановлены, но
затраты времени и сил на такую работу неоправданно велики.
Примерами восстанавливаемых изделий являются манометры,
потенциометры, ЭВМ, системы управления технологическими ап-
паратами и машинами.
Показателями надежности невосстанавливаемых изделий яв-
ляются вероятность безотказной работы, интенсивность отказов,
средняя наработка на отказ.
В качестве показателей надежности восстанавливаемых из-
делий обычно принимают вероятность безотказной работы (как
без учета восстановления, так и с учетом его), среднее время
«безотказной работы, среднее время восстановления, среднее чис-
ло отказов изделия за единицу времени (параметр потока отка-
зов), коэффициент готовности (вероятность того, что изделие
будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени
между плановыми ремонтами), коэффициент технического ис-
пользования (отношение наработки системы в единицах времени
за некоторый период эксплуатации к сумме, состоящей из этой
заработки и из времени, затраченного на ремонт и техническое
обслуживание за тот же период эксплуатации). Управляющие
системы, как правило, являются восстанавливаемыми изделия-
ми. Показатели надежности восстанавливаемых изделий рассчи-
тывают по следующим формулам.
Вероятность* безотказной работы изделия в течение интервала времени т:
р (Т) = Рб.в (Т) + [1 - Рб.в (Т)] Рв (Тдоп)
где Ре. в(т) — вероятность безотказной работы за интервал времени т без
£0
учета возможности восстаиовлеиия; 1—Ре. в(т)—вероятность отказа в ин-
тервале времени т; РЯ(ТДОц)—вероятность восстановления за интервал вре-
мени Тдоп.
В свою очередь
Рб .в (т) = е~х,Т^Р Рв (Тдоп) = 1 - в“гдоп/гв
где Тер — среднее время безотказной работы изделия; Тв—среднее время
восстановления изделия; Тдоп — допустимое время восстановления.
Среднее время безотказной работы изделия (средняя наработка до от-
каза)
где Ti — наработка до отказа i-ro изделия; AZ— число испытываемых одно-
типных изделий.
Среднее время восстановления изделия
где TBi — время восстановления i-ro изделия.
Параметр потока отказов
ш(/) я
' N	N	-I /
^т,(<4-Д0—	/ Neu
.1=1	<=1	_|/
где t — наработка; А/— достаточно малый промежуток времени; m((i+Ai)—
число отказов i-ro изделия за время /+Д<; mj(i) —число отказов i-ro изде-
лия в течение наработки t.
Коэффициент готовности
Кг = тср!(тср	т Ё)
Коэффициент технического использования
Кт.и = ^сум/(^сум + ^рем 4" /обе)
где /сум—суммарная наработка изделия в течение рассматриваемого про-
межутка времени; 1Реы — время простоев в ремонте; /обе — время простоев
на обслуживании.	-»
Требования к надежности изделий определяются последст-
виями их отказов. Повышение надежности изделия связано с
увеличением затрат на его проектирование и изготовление, од-
нако при этом уменьшаются затраты на эксплуатацию (ремонт)
этих изделий. При выборе (в период проектирования) показате-
лей надежности необходимо обеспечить минимальные затраты
на проектирование, изготовление и эксплуатацию изделия.
* Вероятность — количественная характеристика возможности какого-ли-
бо события.
21
Методы повышения надежности. Надежность изделий закла-
дывается при их разработке, обеспечивается при изготовлении
и поддерживается в ходе эксплуатации. Например, большое
число отказов электрических схем управления вызывается не-
удачными (неправильными) решениями, принятыми на стадии
их разработки. Целесообразно использовать схемы, многократно
проверенные в ходе эксплуатации, а при разработке новых (осо-
бенно сложных) схем тщательно проверить их при различных
режимах в лабораторных условиях. Надежность электрических
схем управления уменьшается с увеличением числа используе-
мых в них элементов. При выборе элементов необходимо стре-
миться к уменьшению числа их типов и обращать внимание на
то, чтобы ресурс работы элементов был не меньше заданного
ресурса всего изделия (схемы, системы).
С целью повышения надежности электрических схем широко
применяют метод недогрузки элементов по току и напряжению
(по сравнению со значениями, указанными в документации на
них). На стадии проектирования необходимо иметь в виду, что
в отдельные моменты времени источники питания могут не иметь
постоянных параметров тока (напряжение, частота), а также то,
что при включении или отключении изделия происходит скачок
тока. Проектировщик должен учитывать условия, в которых
придется работать изделию; электрические и магнитные поля,
механические нагрузки, вибрации, влажность, температуру ок-
ружающей среды, тепловыделения изделия.
Все элементы в изделии должны быть доступны для осмотра,
ремонта и замены; это повышает такой показатель надежности,
как ремонтопригодность. Эффективным методом повышения на-
дежности изделий является резервирование — повышение надеж-
ности изделия путем введения резервных (избыточных) частей
(или целого изделия), которые могут продолжать выполнять
функции основных элементов (или всего изделия) в случае их
отказа.
Резервирование позволяет построить сколь угодно надежную
схему из малонадежных элементов. Существует несколько спо-
собов резервирования. Если резервные устройства подключены
к основным постоянно, резервирование называется постоянным.
Когда резервные устройства подключаются только после отказа
основных, то это — резервирование замещением. Оно может быть
нагруженным (третий резерв), ненагруженным (холодный ре-
зерв), облегченным (теплый резерв). При нагруженном резер-
вировании основные и резервные части (изделия) находятся
под одинаковой нагрузкой. При облегченном резервировании
резервные изделия до отказа основных находятся под меньши-
ми нагрузками, чем основные (дежурный режим).
В зависимости от того, полностью резервируется автоматиче-.
ское устройство или частично, различают соответственно общее
и поэлементное резервирование. Поэлементное резервирование
выгоднее общего, но ввиду необходимости большого числа пере-
22
источающих устройств уменьшаются эффективность резервиро-
вания и надежность изделия. Поиск неисправности и включения
резерва желательно автоматизировать.
В процессе изготовления изделий, монтажа схем и систем
должен быть обеспечен непрерывный контроль за соблюдением
установленной технологии изготовления и монтажа. Необходи-
мо контролировать также качество сырья, материалов, комплек-
тующих узлов и изделий, получаемых с других предприятий. На-
конец, необходимо тщательно контролировать соответствие вы-
пускаемых изделий действующим стандартам или техническим
условиям.
В ходе эксплуатации изделия требуется безоговорочно вы-
полнять все действующие инструкции и предписания (правила
включения изделия в работу, сроки и порядок проведения пре-
дупредительных ремонтов, в частности своевременную замену
отдельных элементов по окончании установленного для них сро-
ка службы, и т. п.).
S.	РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Объект управления является заданной, неизменяемой частью
системы управления. Для того чтобы система достигла цели
управления, необходимо, зная свойства объекта управления, со-
здать соответствующую ему управляющую систему. Свойства
«объекта управления изучают на основании его статических и
динамических характеристик. Получить характеристики объекта
можно аналитическим методом и экспериментальными метода-
ми — активным и пассивным.
Для получения статической характеристики объекта анали-
тическим методом необходимо составить уравнение, связываю-
щее выходную величину с входной в установившемся (статиче-
ском) состоянии объекта. Далее задаются различными значе-
ниями входной величины и по уравнению рассчитывают соответ-
ствующее значение выходной величины. По полученным данным
строят линию статической характеристики объекта.
При поступлении возмущения в объект, находившийся в рав-
новесном состоянии, возникает переходный процесс, при котором
выходная величина изменяется во времени. Процесс изменения
выходной величины во времени является динамической характе-
ристикой объекта. Для получения динамической характеристики
аналитическим методом нужно решить дифференциальное
уравнение, связывающее входную и выходную величины объек-
та во времени, т. е. получить кривую изменения выходной вели-
чины*.
Достоинство аналитического метода заключается в возмож-
ности составления характеристики объекта управления на ста-
* Дифференциальные уравнения объектов рассматриваются в курсе
«Автоматическое регулирование и регуляторы».
23
дии проектирования. Однако при этом трудно учесть конкрет-
ные особенности данного технологического объекта, такие, как
изменение активности катализатора, появление накипи и т. п.
Поэтому аналитический метод используют для получения харак-
теристик только простых объектов управления.
Экспериментальный активный метод (метод искусственных
воздействий) состоит в том, что входному параметру объекта
сообщают пробные изменения (ступенчатое, импульсное, в виде
гармонических колебаний и т. п.)_ Регистрируя при этом изме-
нение выходного параметра объекта во времени, получают дина-
мическую характеристику объекта, а построив график (таблицу)
зависимости между отдельными значениями входной и устано-
вившимися значениями выходной величины, получают статиче-
скую характеристику объекта.
При исследовании сложных объектов со многими взаимосвя-
занными параметрами необходимо снять характеристики для
всех возможных режимов работы объекта с учетом всех источ-
ников возмущений. После проведения экспериментов результа-
ты опытов обрабатывают.
Для реализации этого метода могут быть использованы как
имеющиеся на установке контрольно-измерительные приборы,
так и установленные специально.
Достоинство аналитического метода заключается в его про-
стоте, а также в том, что не требуется значительного времени
для наблюдения и обработки результатов. Однако в действую-
щие технологические аппараты не всегда можно вносить изме-
нения входных параметров. Кроме того, в ряде случаев невоз-
можно проследить реакцию объекта только на пробное измене-
ние, так как в объекты, как правило, поступают и другие воз-
действия.
Пассивный метод (статистический) основан на исследовании
объектов управления в процессе нормальной эксплуатации.
В течение длительного времени (6—12 месяцев) фиксируют
данные нормально работающей аппаратуры, после обработки
которых получают характеристики объекта.
В качестве примера использования этого метода можно при-
вести работы по составлению математической модели одного из
процессов производства синтетического каучука. Исходными
данными послужил статистический материал, собранный по ре-
зультатам обработки 82 опытов, проведенных при нормальном
режиме эксплуатации оборудования. Опыты заключались в од-
новременной регистрации 25 переменных, характеризующих
процесс.
Пассивный метод наиболее перспективен. Правда, он приме-
няется в меньшей степени, чем активный, так как связан со сбо-
ром и обработкой большого количества информации.
Разработку систем управления начинают с выбора парамет-
ров, участвующих в управлении. К ним относятся контролируе-
мые, сигнализируемые и регулируемые величины, а также пара-
24
метры, изменяя которые, можно вносить регулирующие воздей-
ствия. Далее выбирают идеи и способы осуществления защиты и
блокировки, а затем — конкретные автоматические устройства
управляющей системы. Существенное значение имеет минимиза-
ция числа параметров управления.
Проектируемая система управления должна обеспечивать
достижение цели управления в любых условиях, а также без-
опасность работы объекта; при этом она должна быть простой и
•надежной.
Разработка высокоэффективных систем управления процес-
сами химической технологии часто затруднена, что объясняется
.сложностью процессов, высокими скоростями реакций, большой
мощностью технологических аппаратов, взрыво- и пожароопас-
ностью перерабатываемых веществ, отсутствием надежных пер-
вичных преобразователей некоторых параметров (состава,
влажности и др.).
Основными автоматическими устройствами, поддерживаю-
щими требуемый технологический режим в объекте, являются
регуляторы. Поэтому сначала целесообразно наметить регули-
руемые параметры процесса и каналы внесения регулирующих
воздействий и только после этого приступать к выбору осталь-
ных параметров.
Выбор регулируемых величин и каналов внесения регулирую-
щих воздействий. Выбрать из ряда параметров процесса те, кото-
рые следует регулировать и изменением которых целесообразно
вносить регулирующие воздействия, можно только при хорошем
знании процесса. При этом определяют: целевое назначение
процесса; взаимосвязь его с другими процессами производства;
показатель эффективности и значение, на котором он должен
поддерживаться; статические и динамические характеристики
объекта. Затем анализируют вероятность поступления в объект
возмущающих воздействий и возможности устранения их до по-
ступления. Особое внимание необходимо обратить на стабилиза-
цию входных параметров, так как с их изменением в объект
поступают наиболее сильные возмущения.
Как правило, все возмущающие воздействия не удается лик-
видировать до поступления их в объект управления: не все
входные и выходные параметры поддаются стабилизации, так
как многие из них определяются технологическим режимом пре-
дыдущего или последующего процессов; очень трудно (а часто
практически невозможно) предусмотреть и устранить внутренние
возмущающие воздействия.
Возмущающие воздействия, не поддающиеся ликвидации до
поступления в объект, приводят к изменению показателя эффек-
тивности. Чтобы обеспечить, например, заданное постоянное
значение показателя эффективности, в этих случаях необходимо
в качестве регулируемой величины взять сам показатель эффек-
тивности, а регулирующее воздействие вносить изменением од-
ного из параметров, наиболее эффективно влияющего на пока-
25
a — статические; б — динамические; А — режимный параметр (или показатель эффектна*
ности); Б, Б — входные параметры; 1 — при изменении параметра Б; 2 — при измене*
иии параметра В; т0 — момент нанесения возмущения.
затель эффективности. Ранее намеченные узлы стабилизации:
входных, режимных (внутренних) и выходных параметров оста-
ются в схеме; они повышают качество регулирования показа-
теля эффективности.
Выбор эффективных каналов внесения регулирующих воз-
действий основан на анализе статических и динамических ха-
рактеристик объектов.
Статические характеристики позволяют оценить степень
влияния одних параметров на другие. На рис. 1.3, а показана
зависимость параметра А (например, показателя эффективно-
сти) от параметров Б и В. Анализ статических характеристик
показывает, что даже большие изменения параметра Б не ока-
зывают заметного влияния на параметр А. Поэтому нецелесооб-
разно использовать параметр Б и для внесения регулирующих
воздействий. Изменения же параметра В вызывают сравнитель-
но сильное воздействие на параметр А.
Исследование динамических характеристик необходимо для
выбора каналов, по которым регулирующие воздействия вно-
сятся наиболее эффективно. Из графика на рис. 1.3,6 видно, что
наименьшие запаздывания происходят при изменении входного
параметра В (кривая 2). При снятии динамических характери-
стик 1 и 2 значения возмущений по каналам параметров В и Б
были подобраны таким образом, чтобы новое, установившееся
значение параметра А в обоих случаях было одинаковым.
Выбор контролируемых величин. При выборе контролируе-
мых величин необходимо руководствоваться тем, чтобы при ми-
нимальном их числе обеспечивалось наиболее полное представ-
ление о процессе.
Контролю подлежат прежде всего те параметры, знание те-
кущих значений которых облегчает пуск, наладку и ведение тех-
нологического процесса. К таким параметрам относятся все
регулируемые величины, нерегулируемые внутренние парамет-
ры, входные и выходные параметры, при изменении которых в
объект могут поступать возмущающие воздействия.
26
Для осуществления оперативного управления возникает не-
обходимость контроля наиболее важных выходных параметров
процесса, например количества полученного конечного продукта,
его температуры и состава.
Для получения данных, необходимых для хозрасчетных опе-
раций и подсчета технико-экономических показателей, контроли-
руют еще одну группу параметров, к которым относятся, напри-
мер, количества потребляемой электроэнергии, тепло- и хладо-
носителей.
Выбор сигнализируемых величин. К выбору параметров сиг-
нализации приступают после анализа объекта с учетом его
взрыво- и пожароопасности, а также токсичности и агрессивно-
сти перерабатываемых веществ.
Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых
могут привести к аварии, несчастным случаям (например, от-
равлениям) или серьезному нарушению технологического режи-
ма. К ним относятся концентрация взрывоопасного вещества в
воздухе производственного помещения, уровень жидкости, дав-
ление в аппаратах и др.
Если к отклонению регулируемых величин предъявляют
жесткие требования, они одновременно являются и сигнализи-
руемыми. Сигнализации подлежат главные параметры регулиро-
вания в многоконтурных системах; остановка оборудования, не
предусмотренная технологическим регламентом; предельные
значения параметров, которые контролируются с целью прове-
дения оперативного управления.
Одним из важных назначений устройств сигнализации явля-
ется оповещение обслуживающего персонала о нарушениях
технологического процесса, которые могут привести к браку вы-
пускаемой продукции. В связи с этим следует сигнализировать
об отклонениях наиболее ответственных внутренних параметров
и показателей эффективности, а также о прекращении подачи
продуктов, теплоносителей и т. п.
Выбор параметров и способов .защиты и блокировки. В каче-
стве параметра, при значительном отклонении которого срабаты-
вает устройство автоматической защиты, прежде всего следует
брать концентрацию взрывоопасного вещества в воздухе произ-
водственного помещения. Если концентрация достигает опасно-
го значения, устройство защиты обеспечивает проведение необ-
ходимых при этом мероприятий (прекращается поступление на
производственный участок данного вещества; снижается давле-
ние в аппаратах; приводится в действие аварийная система вен-
тиляции).
Опасность взрыва или аварии может возникнуть и в случае
прекращения подачи одного из веществ в технологический ап-
парат, например охлаждающего агента в реактор, где идет реак-
ция с выделением тепла. При этом устройство защиты должно
полностью изолировать данный аппарат, отключив от него все
27
магистрали, по которым подаются вещества, способствующие
возникновению аварии.
Одним из обязательных параметров защиты должно быть
давление в аппарате. В случае повышения давления до опасно-
го предела должно срабатывать автоматическое устройство,
обеспечивающее сообщение полости аппарата с атмосферой или
линией продувки. Одновременно должны быть приняты меры
для изоляции аппарата от источника давления (насос, компрес-
сор).
При выходе из строя насоса (или компрессора) устройство
защиты должно автоматически включить резервный насос (или
компрессор).
Устройства (схемы) автоматической блокировки, как было
сказано, должны предотвратить неправильный пуск и останов
аппаратов и машин, исключить, в частности, возможность прове-
дения последующих операций, если не выполнена предыдущая.
Например, в схемах управления реверсивными электродвигате-
лями предусматривается блокировочная зависимость, исклю-
чающая возможность одновременного срабатывания обоих маг-
нитных пускателей (для избежания короткого замыкания фаз).
Выбор средств автоматизации. Средства автоматизации, с по-
мощью которых будет осуществляться управление процессом,
должны быть выбраны технически грамотно и экономически
обоснованно.
Конкретные типы автоматических устройств выбирают с уче-
том особенностей объекта управления и принятой системы уп-
равления (местное или централизованное управление). В пер-
вую очередь принимают во внимание такие факторы, как пожа-
ро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность сред, число,
параметров, участвующих в управлении, и их физико-химиче-
ские свойства, а также требования к качеству контроля и регу-
лирования.
В связи с тем, что большинство химических производств от-
носится к числу пожаро- и взрывоопасных, автоматизация в хи-
мической промышленности осуществляется на основе использо-
вания пневматических средств при централизованном управле-
нии. Применение пневматических приборов при прочих равных
условиях обходится примерно на 30% дешевле, чем электриче- »
ских, однако с увеличением длины пневматических трасс возра- *
стают запаздывания при передаче показаний приборов, что при-
водит к ухудшению качества управления. Поэтому наиболее це-
лесообразно применять пневматические средства автоматизации,
когда расстояния между приборами, установленными непосред-
ственно на технологическом оборудовании, и приборами, распо-
ложенными на щитах, сравнительно невелики (не более 300 м).
При большом расстоянии между технологическими аппарата- ,
ми и щитами управления целесообразнее применять электриче-
ские средства автоматизации. Они характеризуются гораздо
меньшим запаздыванием и превосходят пневматические по точ-
28
ности измерения (класс точности большинства пневматических
приборов — 1, электрических — 0,5). Кроме того, применение-
электрических средств упрощает внедрение вычислительных
машин.
Гидравлические автоматические устройства характеризуются
ограниченным радиусом действия и большими габаритными
размерами, поэтому их рекомендуют только в тех случаях, когда-
необходимо применение исполнительных механизмов большой
мощности.
Выбор конкретных типов автоматических устройств рекомен-
дуется проводить, исходя из следующих соображений:
для контроля и регулирования одинаковых параметров тех-
нологического процесса следует применять одинаковые автома-
тические устройства, что облегчает их приобретение, настройку,
ремонт и эксплуатацию;
следует отдавать предпочтение автоматическим устройствам
серийного производства;
при большом числе одинаковых параметров контроля реко-
мендуется применять многоточечные приборы и машины цент-
рализованного контроля;
при автоматизации сложных технологических процессов сле-
дует использовать вычислительные и управляющие машины;
класс точности приборов должен соответствовать технологи-
ческим требованиям;
для местного контроля рекомендуется применять простые и
надежные приборы (термометры расширения в защитных чех-
лах, манометры общего назначения, уровнемерные стекла с за-
щитной сеткой, счетчики и ротаметры), так как они часто функ-
ционируют в неблагоприятных условиях (значительные колеба-
ния температуры и влажности, повышенная запыленность, виб-
рация, механические воздействия и т. п.);
для автоматизации технологических аппаратов с агрессивны-
ми средами следует предусматривать установку специальных
приборов, а в случае применения приборов в нормальном испол-
нении необходимо защищать их.
6.	ОПЕРАТОРСКИЕ И ДИСПЕТЧЕРСКИЕ ПУНКТЫ
Место, где сосредоточиваются средства представления информа-
ции и органы управления объектом, называется пунктом (пос-
том) управления. Различают местные (МП), операторские (ОП)
и диспетчерские (ДП) пункты управления.
Местные пункты управления предназначены для управление
отдельными механизмами или технологическими агрегатами, рас-
полагаются рядом с ними и обслуживаются, в частности, аппа-
ратчиками. Щиты местных постов управления оборудуются сред-
ствами контроля, ручного и автоматического управления, сигна-
лизации.
22*
Операторские пункты (их часто называют просто оператор-
скими) организуются, как правило, для управления технологиче-
скими процессами (установками). Здесь решаются задачи ста-
билизации или оптимизации режимов процессов и работы обо-
рудования. Они оснащаются устройствами контроля, сигнализа-
ции, защиты, автоматического регулирования, аппаратурой дис-
танционного управления, средствами связи, а иногда и электрон-
ными управляющими машинами.
Кроме информации о процессе в ОП поступают различные
задания и советы от вышестоящих постов управления.
За работой автоматических устройств процесса ведет наблю-
дение оператор, в функции которого входит: обеспечение задан-
ного технологического режима, выполнение сменных планов и
ритмичности работы оборудования; осуществление пуска и ос-
танова оборудования, переключение режимов его работы; уст-
ранение отклонений и нарушений в процессе, предупреждение и
ликвидация аварийных состояний; обеспечение нормативных за-
пасов сырья и материалов; выполнение распоряжений диспетче-
ра цеха или предприятия и информирование его о всех измене-
ниях в процессе и о принятых мерах по их устранению.
Диспетчерские пункты служат для оперативного управления
работой более крупной, чем технологическая установка, произ-
водственной единицы, перед которой стоят в основном задачи
экономического и организационного характера (цех, производст-
венный процесс, служба и т. п.). Различают диспетчерский пункт
цеха, производственного процесса, предприятия (завода), ком-
бината.
ДП оборудуются щитами с мнемосхемами, контролирующи-
ми приборами (основных параметров), средствами связи с дис-
петчерами других цехов и служб, с операторами отделений, с ин-
формационно-вычислительным. центром предприятия.
ОП и ДП располагаются как в специальных помещениях, так
и в помещениях производственных цехов. В последнем случае
они могут отделяться от цеха застекленной стеной. Это делается
обычно там, где в производственных помещениях находится мно-
гочисленный обслуживающий персонал, а технологические про-
цессы проводятся в открытых аппаратах и машинах.
В операторских и диспетчерских пунктах устанавливают щи-
ты и пульты управления с размещенными на них приборами
(см. 5.16). Вспомогательную аппаратуру (преобразователи,ре-
ле) размещают в релейных шкафах или на специальных пане-
лях, находящихся за основным щитом. В настоящее время наме-
чается переход от щитов и пультов с отдельными приборами к
системам централизованного контроля, сигнализации и регули-
рования с вызовом параметров по желанию оператора (диспет-
чера). Такие системы заменяют громоздкие щиты, уменьшают
капитальные затраты и повышают оперативность управления.
Большое значение при централизованном управлении приоб-
ретает безошибочность и оперативность работы оператора и дис-
80
петчера. Им приходится принимать решения, от которых за-
висят конечные технико-экономические показатели предприя-
тия.
Четкость работы оператора (диспетчера) в значительной'
степени определяется объемом информации, которую он должен
принимать и обрабатывать. С одной стороны, количество- инфор-
мации должно быть достаточным для принятия правильных ре-
шений по управлению процессом, с другой — оно не должно за-
гружать оператора второстепенными данными, что затрудняет
быстрое вмешательство в ход процесса. Исходя из этого, опера-
тор (диспетчер) должен постоянно получать информацию о зна-
чениях таких важных параметров, как производительность от-
дельных аппаратов и участков, качественные показатели сырья,
полуфабрикатов и конечных продуктов и т. п. Информацию же
о менее важных параметрах достаточно давать только при от-
клонении их от нормы, а также при возникновении предаварий-
ных и аварийных ситуаций.
Для облегчения работы оператора (диспетчера) по управле-
нию сложным процессом (для быстрого определения характера
нарушения и воздействия на объект) на некоторые панели щита
управления наносят мнемонические схемы (мнемосхемы). Такие
панели называют графопанелями. На мнемосхеме условными
изображениями показывают технологические аппараты и их
взаимные связи. В соответствующих точках мнемосхемы распо-
лагают обозначения исполнительных механизмов и регулирую-
щих органов. Состояние процесса в аппаратах, положение ча-
стей машин и регулирующих органов указывают на схемах сиг-
нальными лампами разных цветов. В некоторых случаях исполь-
зуют мигающие сигнальные лампы, поворотные указатели (на-
пример, для указания положения заслонок) с электромагнитны-
ми приводами. Часто на графопанелях размещают малогабарит-
ные или миниатюрные измерительные приборы (как правило,
это приборы первой необходимости) и органы ручного управле-
ния (ключи, кнопки и т. п.). Расположение приборов и органов
управления на мнемосхеме должно соответствовать действитель-
ному их расположению. Лампы на линиях, обозначающих трубо-
проводы, сигнализируют о наличии в них потока вещества. Фраг-
мент мнемосхемы показан на рис. 1.4.
Мнемосхема может быть выполнена различными способами:
красками, накладками из цветной пластмассы, «светопроводни-
ковыми» стеклянными элементами. Схема может быть изобра-
жена на стекле, вся площадь которого закрашивается, за ис-
ключением линий рисунка. Такая мнемосхема освещается с зад-
ней стороны щита.
Для выполнения мнемосхемы удобен секционный мозаичный
щит. Панель такого щита состоит из ряда установленных друг
на друга мозаичных секций размером (мм): //=400(600); L=
= 800(1000); В = 600. Каждая секция состоит из наборной ре-
шетки, образующей ячейки, в которые встраиваются унифициро-
315
, В цех №7
Рис. 1.4. Фрагмент мнемосхемы.
ванные съемные мозаичные элементы. Размеры элемента
(мм)—40X40; 80X80; 160X160.
Иногда в операторском или диспетчерском пункте размещают
приемные устройства установок промышленного телевидения,
передающие камеры которых находятся в производственных по-
мещениях.
Важное значение имеет способ представления информации
оператору (диспетчеру). Отображение информации может осу-
ществляться на указывающем или регистрирующем приборе с
помощью цифровых газоразрядных ламп, проекционных цифро-
вых индикаторов, электролюминесцентных знаковых индикато-
ров, индикаторов матричного типа на лампах накаливания, ин-
дикаторов на базе электронно-лучевых трубок и др.
Эффективность деятельности оператора (диспетчера) во мно-
гом зависит от созданных для него условий работы. Планиров-
ка постоянного рабочего места оператора (диспетчера) и раз-
мещение оборудования проводятся с учетом психофизиологиче-
ских характеристик работника данной профессии. Лицевые плос-
кости панелей щита и пульта должны находиться в поле зрения,
а органы управления на пульте —в пределах досягаемости опе-
ратора (диспетчера). В случае, когда щиты имеют значитель-
ную протяженность по фронту, их боковые части развертывают
по отношению к оператору с образованием щита П (Г)-образ-
ной формы или с образованием .из панелей многогранника, впи-
сываемого в часть дуги окружности, центром которой является
рабочее место оператора. Конструкция пульта, являющегося по-
стоянным рабочим местом оператора, должна быть приспособле-
на для работы сидя в удобной позе. Общая высота пульта с
приставкой, сзади которого стоит щит, должна быть не более
1200 мм (от пола). Для записей .на пульте отводится поверх-
ность площадью не менее 100x200 мм. Нормами эргономики
32
(науки о функциональных возможностях человека в трудовых
процессах) определены конструкции и размеры кресла для опе-
ратора.
При проектировании помещений операторских и диспетчер-
ских пунктов необходимо соблюдать действующие строительные
нормы и правила и руководящие материалы по проектированию
систем автоматического управления. Под операторские и диспет-
черские пункты нельзя отводить помещения в цокольных эта-
жах. Сюда не должны проникать вибрация и шум от технологи-
ческого оборудования; должно быть исключено попадание вред-
ных газов, паров и пыли. ОП и ДП не рекомендуется размещать
под помещениями с мокрыми технологическими процессами и
рядом с источниками сильных магнитных полей. Высота помеще-
ний ОП и ДП должна быть не менее 3,6 м. Покрытия полов вы-
полняют из неэлектропроводного материала, удобного для
мытья и уборки пылесосами.
Выход из ОП (ДП) в помещение, в воздухе которого содер-
жатся вредные газы, пары, пыль, влага, устраивается через ко-
ридор или тамбур с подпором воздуха*. Установлены следую-
щие оптимальные пределы: температура воздуха в ОП (ДП):
20—22 °C — в холодные периоды года и 22—25 °C — в теплое
время года при относительной влажности 30—60%. В помеще-
ниях ОП (ДП) предусматривается приточно-вытяжная вентиля-
ция или кондиционирование воздуха (если вентиляция не смо-
жет обеспечить требуемые условия). В ОП (ДП) устанавлива-
ют датчики противопожарной безопасности. Электропитание
устройств ОП (ДП) должно осуществляться от двух независи-
мых источников питания. Продолжительность прерывания пита-
ния не должна превышать 3—5 с.
К освещению ОП (ДП) предъявляют следующие основные
требования: равномерность освещения всех панелей щита и
пульта; отсутствие бликов на поверхностях; отсутствие теней;
близость спектра источников света к дневному; отсутствие рез-
ких световых контрастов. Лучше всего использовать люминес-
центное освещение с помощью ламп белого света. В помещении
ОП (ДП) устраивают контур заземления, к которому подклю-
чают щиты, пульты, отдельные приборы, аппараты, металличе-
ские оболочки кабелей и защитных труб. Для заземления вычис-
лительной техники предусматривается специальный контур.
Для окраски и отделки помещений ОП (ДП) применяют ма-
териалы светлых цветов с высоким коэффициентом отражения
(оранжево-желтые, желтые, зелено-желтые, зеленые, зелено-го-
। лубые, голубые, белые). В отделке должен преобладать один
i цвет. При выборе цвета учитывают климатические условия, ори-
। ентацию окон на стороны света, размер помещения. Помещения
|с окнами, выходящими на север, окрашивают в «теплые» цвета
1	* На многих химических, нефтеперерабатывающих и нефтехимических
Предприятиях ОП (ДП) располагают в отдельных помещениях.
1-581	33
(желтые, желто-зеленые). Солнечные помещения окрашивают в
«холодные» цвета (зелено-голубые, серо-голубые, белые). Окра-
шенные поверхности не должны иметь резких цветовых контрас-
тов. Полы выполняют из материала светлого цвета, лучше —
в тон с цветом стен.
Хорошо оборудованное рабочее место оператора (диспетче-
ра) может эффективно использоваться только при хорошей ор-
ганизации работы на нем, постоянном поддержании безупречно-
го порядка и аккуратном обращении со средствами, которыми
это место укомплектовано.
ГЛАВА 2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТОВ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
При разработке проектов систем автоматического управления
технологическими процессами рекомендуется использовать типо-
вые проекты, утвержденные Госстроем СССР, а также проекты,
инструктивные и руководящие материалы, разработанные ин-
ститутом Проектмонтажавтоматика Министерства монтажных и
специальных строительных работ СССР. Следует также руковод-
ствоваться инструктивными материалами проектных и научно-
исследовательских организаций Министерства приборостроения,
средств автоматизации и систем управления СССР.
Проектирование систем автоматического управления ведется
на основании технического задания, составленного при разра-
ботке технологической части проекта соответствующего объекта
(установки, цеха, производства и т. п.).
Техническое задание на проектирование должно содержать
следующие данные: задачу проекта; основание для проектиро-
вания; наименование объекта управления с указанием класса
взрыво- и пожароопасности помещений, агрессивности, влажно-
сти перерабатываемых веществ, запыленности помещения и т. п.;
стадии проектирования; требования к разработке отдельных ва-
риантов технического проекта; рекомендации по централизации
и структуре управления; предложения по размещению пунктов
управления (местных, центральных); результаты изыскатель-
ских, научно-исследовательских и опытно-конструкторских ра-
бот, которые необходимо использовать при проектировании; пе-
речень организаций — участников разработки и внедрения про-
34
екта; генерального проектировщика, головного НИИ, исполните-
лей смежных частей проекта (строительной, сантехнической и
др.), изготовителя щитов и пультов, исполнителя монтажно-на-
ладочных работ; планируемый уровень капитальных затрат на
автоматизацию; сроки строительства и очередности ввода в дей-
ствие производственных подразделений.
К техническому заданию должны быть представлены сле-
дующие данные:
технологические схемы с характеристиками оборудования и
указанием внутренних диаметров, толщины стенок и материала
труб;
чертежи производственных помещений с указанием располо-
жения технологического оборудования, трубопроводов и реко-
мендуемых мест для размещения щитов и пультов;
чертежи технологического оборудования со средствами авто-
матизации, поставляемыми комплектно с ним (перечень и харак-
теристики средств автоматизации, чертежи комплектно постав-
ляемых щитов и пультов);
схемы водо-, воздухо- и электроснабжения с указанием соот-
ветствующих диаметров труб, расхода, давления, температуры,
влажности, запыленности, напряжения;
схемы управления электродвигателями с указанием типа пус-
ковой аппаратуры;
данные для расчета исполнительных и сужающих устройств,
заполнения опросных листов;
результаты научно-исследовательских и опытно-конструктор-
ских работ, содержащие рекомендации по проектированию уп-
равляющих систем и средств автоматизации (математическое
описание динамических свойств объекта, а при отсутствии мате-
матического описания — временные или частотные характеристи-
ки объекта);
требования к надежности систем автоматического управ-
ления.
Проектирование систем автоматического управления техно-
логическими процессами может вестись как в одну, так и в
две стадии. В первом случае выполняется технорабочий проект,
т. е. технический проект, совмещенный с рабочими чертежами
(ТРП). Во втором случае на первой стадии выполняется техни-
ческий проект (ТП), а на второй — рабочие чертежи (РЧ).
В состав технического проекта входит следующая докумен-
тация: структурная схема управления (для сложных систем);
структурная схема комплекса технических средств; структурные
схемы комплексов средств автоматизации; функциональные схе-
мы автоматизации; планы расположения щитов, пультов, ЭВМ;
заявочные ведомости средств автоматизации, электроаппарату-
ры, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, монтажных ма-
териалов и изделий, нестацдартизованного оборудования; тех-
нические задания на разработку новых средств автоматизации;
смета на приобретение и монтаж средств автоматизации; пояс-
3*	35
1
нительная записка. В состав ТП входят также задания генераль-
ному проектировщику на следующие виды разработок: обеспе-
чение средств автоматизации электроэнергией, сжатым возду-
хом, гидравлической энергией, тепло- и хладоносителями; тепло-
изоляция трубных проводок и устройств; проектирование поме-
щений для систем автоматизации, в том числе туннелей, кана-
лов, эстакад, проемов, закладных устройств в строительных кон-
струкциях; обеспечение средствами производственной связи;
размещение закладных устройств, датчиков, регулирующих и за-
порных органов на технологическом оборудовании и трубопро-
водах.
На стадии рабочих чертежей или технорабочего проекта раз-
рабатываются следующие документы: структурная схема управ-
ления; структурная схема комплекса технических средств;
структурные схемы комплексов средств автоматизации; функ-
циональные схемы автоматизации технологических процессов;
принципиальные электрические, гидравлические, пневматические
схемы управления (контроля, регулирования, сигнализации, за-
щиты, блокировки, питания); общие виды щитов и пультов; мон-
тажные схемы щитов и пультов (или таблицы для монтажа
электрических и трубных проводок); схемы внешних электриче-
ских и трубных проводок; планы расположения средств автома-
тизации, электрических и трубных проводок; чертежи установки
нестандартных средств автоматизации; пояснительная записка;
расчеты систем регулирования, расчеты исполнительных и су-
жающих устройств (приводятся лишь исходные данные и резуль-
таты расчетов без текста); заказные спецификации средств автв-
матизации, электроаппаратуры, щитов и пультов, трубопровод-
ной арматуры, кабелей, проводов, основных монтажных мате-
риалов, нестандартизованного оборудования; перечень нормалей
(чертежей) на установку средств автоматизации.
В состав технорабочего проекта (при одностадийном проек-
тировании) включается еще смета на оборудование и монтаж.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Проекты автоматизации технологических процессов включают
различные схемы (см. ГОСТ 2.701—76. «Схемы. Виды и типы»).
В зависимости от элементов и связей между ними схемы под-
разделяют на следующие виды (далее в скобках указан шифр
вида схемы): электрические (Э), гидравлические (Г), пневмати-
ческие (П), кинематические (К), оптические (Л), вакуумные
(В), газовые (X), автоматизации (А), комбинированные (С).
В соответствии с основным назначением схемы могут быть
следующих типов (далее в скобках указан шифр типа схемы):
структурные (1), функциональные (2), принципиальные (3)-,
соединений (4), подключения (5), общие (6), расположения (7),
36
прочие (8), объединенные (О). Разрешается разрабатывать схе-
мы и других типов.
Полное название схемы включает обозначение ее вида и
типа, например электрическая принципиальная схема — ЭЗ.
Принципиальная схема и схема соединений могут быть сов-
мещены друг с другом. То же разрешается и для схем соедине-
ний и подключения. Совмещенной схеме присваивают наимено-
вание схемы, тип которой имеет меньший порядковый номер. На
одном листе (чертеже) разрешается выполнять схемы двух ти-
пов для одного объекта. Наименование такого чертежа должно
определяться видом и объединяемыми типами схем, например:
«Схема электрическая принципиальная и соединений».
Структурные схемы определяют основные функциональные
части изделия, их назначение и взаимосвязи. Они разрабаты-
ваются ранее схем других типов и служат для общего ознаком-
ления с объектом*.
Функциональные схемы разъясняют определенные процессы,
протекающие .в отдельных функциональных цепях объекта или в
объекте <в целом. Функциональными схемами пользуются для
изучения принципа работы объекта, а также при его наладке,
контроле и ремонте.
Принципиальные (полные) схемы определяют полный состав
элементов и связей между ними и, как правило, дают детальное
представление о принципах работы объекта. Эти схемы служат
основанием для разработки других конструкторских документой,
например схем соединений.
Схемы соединений (монтажные) показывают соединения со-
ставных частей объекта и определяют провода, щиты, кабели
или трубопроводы, с помощью которых осуществляются эти
соединения, а также места их присоединений и ввода.
Схемы подключения показывают внешние подключения объ-
екта. Этими схемами пользуются при разработке других конст-
рукторских документов, а также при подключении объектов в
ходе эксплуатации.
Общие схемы определяют составные части комплекса и со-
единения их между собой на месте эксплуатации. Общими схе-
мами пользуются при ознакомлении с комплексами, а также при
их контроле и эксплуатации.
Схемы расположения определяют относительное расположе-
ние составных частей объекта, а при необходимости — проводов.
Жгутов, кабелей, трубопроводов и т. п. Ими пользуются при раз-
работке других конструкторских документов, а также при экс-
плуатации и ремонте объекта.
Все схемы выполняют без соблюдения масштаба; действи-
тельное пространственное расположение составных частей объ-
екта не учитывают или учитывают приближенно.
* Здесь и далее при пояснении других типов схем под объектом пони-
мается прибор, процесс, система (например, система управления) и т. п.
37
Линии связи должны состоять из горизонтальных и верти-
кальных отрезков и иметь наименьшее число изломов и взаим-
ных пересечений. В отдельных случаях допускается применять
наклонные отрезки линий связи, длину которых следует по воз-
можности ограничивать. Расстояние между соседними парал-
лельными линиями связи должно быть не менее 3 мм.
Обрывы линий связи заканчивают стрелками. Около стрелок
указывают места подключения и (или) необходимые характе-
ристики цепей (например, полярность, потенциал и т. д.). Линии
связи, переходящие с одного листа на другой, следует обрывать
за пределами изображения схемы. Рядом с обрывом линии
должно быть указано обозначение или наименование, присвоен-
ное этой линии (например, номер провода, наименование сигна-
ла или его сокращенное обозначение и т. п.), а в круглых скоб-
ках — номер листа схемы (при выполнении схемы на нескольких
листах) или обозначение документа (при выполнении схем в
виде самостоятельных документов), на который переходит линия
связи. Если на схеме таких обозначений нет, то места обрыва
должны быть условно обозначены буквами или цифрами, или
же буквами и цифрами.
Элементы, составляющие одно устройство, имеющее само-
стоятельную принципиальную схему, выделяют на схемах сплош-
ной линией, толщина которой равна толщине линии связи.
Элементы, составляющие функциональную группу или уст-
ройство, не имеющее самостоятельной принципиальной схемы,
допускается на схемах .выделять штрих-пунктирными линиями,
равными по толщине линиям связи, указывая при этом наимено-
вание функциональной группы, а для устройства — наименова-
ние и (или) тип, и (или) обозначение документа, на основании
которого это устройство применено.
Элементы и устройства, входящие в состав объекта, допус-
кается на схеме разграничивать штрих-пунктирными линиями,
равными по толщине линиям связи, соответственно постам и по-
мещениям, указывая при этом наименования и (или) номера
постов и помещений.
На схеме одного вида допускается изображать элементы
схем другого вида, непосредственно влияющие на работу схемы
этого вида, а также элементы и устройства, не входящие в объ-
ект, на который составляют схему, но необходимые для разъяс-
нения принципа работы объекта.
Графические обозначения таких элементов и устройств отде-
ляют на схеме штрих-пунктирными линиями, равными по толщи-
не линиям связи, и помещают надписи, указывающие местона-
хождение этих элементов, а также содержащие другие необхо-
димые данные. При этом должна быть установлена однозначная
связь, которая обеспечила бы возможность поиска одних и тех
же элементов, изображенных на схемах разных видов.
При выполнении схем применяют следующие обозначения:
условные графические обозначения, установленные в стандартах
38
Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), а так-
же построенные на их основе; упрощенные внешние очертания
(в том числе аксонометрические); прямоугольники. В случае не-
обходимости применяют нестандартизованные графические обо-
значения.
При использовании нестандартизованных обозначений и уп-
рощенных внешних очертаний на схеме приводят соответствую-
щие пояснения.
Применение на схемах тех или иных графических обозначе-
ний определяется правилами выполнения схем определенного
вида и типа.
Размеры условных графических обозначений элементов
должны соответствовать установленным в стандартах на услов-
ные графические обозначения. Если размеры условных графи-
ческих обозначений элементов в соответствующем стандарте не
указаны, следует изображать условные обозначения на схеме
в тех размерах, в которых они выполнены в данном стандарте.
Размеры всех обозначений допускается пропорционально
уменьшать; при этом расстояние (просвет) между двумя сосед-
ними линиями условного графического обозначения должно
быть не менее 1 мм.
Размеры условных графических обозначений допускается
увеличивать при вписывании в них поясняющих знаков.
Графические обозначения следует выполнять линиями той же
толщины, что и линии связи.
Если в условных графических обозначениях имеются утол-
щенные линии, они должны быть вдвое толще линий связи.
Условные графические обозначения элементов изображают
на схеме в том положении, в котором они приведены в соответ-
ствующих стандартах, или же повернутыми на угол, кратный
90° (если в соответствующих стандартах отсутствуют специаль-
ные указания).
Допускается изображение условных графических обозначе-
ний повернутыми на угол, кратный 45°, или же зеркально повер-
нутыми. Если при повороте или зеркальном изображении услов-
ных графических обозначений может нарушиться их смысл или
удобочитаемость, следует изобразить такие обозначения в поло-
жении, в котором они приведены в соответствующих стандартах.
Условные графические обозначения, содержащие буквенные,
цифровые или буквенно-цифровые обозначения, допускается по-
вернуть против часовой стрелки только на угол 90 или 45°.
Линии связи выполняют толщиной от 0,2 до 1,0 мм в зави-
симости от формата схемы и размеров графических обозначений.
Рекомендуемая толщина линии от 0,3 до 0,4 мм.
На одной схеме рекомендуется применять линии не более
грех различных толщин.
На схемах допускается приводить различные технические
Данные, характер которых определяется назначением схемы. Та-
кие сведения помещают либо около графических обозначений
39
(по возможности справа или сверху), либо на свободном поле
схемы (желательно над основной надписью). Около графических
обозначений элементов и устройств указывают, например, номи-
нальные значения их параметров, а на свободном поле схемы
помещают диаграммы, таблицы, текстовые указания (диаграм-
мы последовательности временных процессов, циклограммы,
таблицы замыкания контактов коммутирующих устройств, ука-
зания о специфических требованиях к монтажу и т. п.).
X СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ
Как было сказано, в состав технического проекта автоматиза-
ции входит структурная схема управления. Она должна давать
представление о местах размещения пунктов управления (мест-
ных щитов, операторских помещений и т. п.), взаимосвязи меж-
ду ними.
Правильный выбор структуры управления объектом обеспе-
чивает эффективную его работу, снижает стоимость системы уп-
равления, повышает ее надежность, пригодность и т. д.
Структура управления объектом может быть одноуровневой
децентрализованной, одноуровневой централизованной, много-
уровневой.
При одноуровневой децентрализованной структуре управле-
ния отдельные части одного объекта (или отдельные объекты)
управляются из самостоятельных пунктов управления.
При одноуровневой централизованной структуре управление
сложным объектом осуществляется из одного пункта управле-
ния. Такие системы применяют в основном для управления отно-
сительно простыми объектами, расположенными на небольшой
территории.
Управление современными сложными объектами, состоящими
из отдельных частей, удаленных на значительное расстояние
друг от друга, осуществляется системой, имеющей многоуровне-
вую структуру (рис. 2.1). При использовании для управления
сложными объектами одноуровневой централизованной системы
усложняются коммуникации системы управления, возрастают
затраты на ее сооружение и эксплуатацию, становится громозд-
ким центральный пункт управления.
При многоуровневой системе управление отдельными техно-
логическими установками, например котельными, насосными,
Производится со своих пунктов управления (первый уровень
управления). Информация с пунктов управления такими частя-
ми сложного объекта, связанными технологическим процессом,
передается в пункты управления второго уровня. Управление
параметрами, определяющими работу объекта в целом, произво-
дится с пункта управления третьего уровня.
При разработке структурных схем управления в проектах
автоматизации рекомендуется пользоваться руководящими ма-
териалами РТМ 252.40—76 Мпнприбора «Автоматизированные
40
рис. 2.1. Структурная схема
централизованной трехуровне-
вой системы управления слож-
ным объектом.
системы управления тех-
нологическими процесса-
ми. Структурные схемы
управления и контроля.
Методика оформления».
На структурной схеме
Пункт управления
третьего уровня
Пункты управления
Вт рога уровня
Пункты управления
первого уровня
условно показывают тех-
нологические подразделения объекта управления; пункты управ-
ления (местные щиты, операторские и т. п.); технологический
персонал и специализированные службы, обеспечивающие опе-
ративное управление и нормальную работу объекта; основные
функции и технические средства для их реализации; взаимо-
связь подразделений технологического объекта, пунктов управ-
ления и технологического персонала между собой и вышестоя-
щей системой управления. Элементы структурной схемы изобра-
жают, как правило, в виде прямоугольников.
4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Функциональная схема автоматизации (полный шифр ее: А2)
является основным техническим документом проекта автомати-
зации, определяющим структуру системы управления технологи-
ческим процессом, а также оснащение его средствами автома-
тизации. Схема должна давать представление и об объекте уп-
равления. В связи с этим на функциональной схеме должны
быть даны изображения технологических аппаратов (колонн,
теплообменников и т. д.), машин (насосов, компрессоров и т.п.),
трубопроводов, автоматических устройств и показаны связи
между ними.
Изображение на функциональных схемах технологических
аппаратов, машин, трубопроводов и трубопроводной арматуры.
Технологические аппараты и машины на функциональной схеме
изображают упрощенно, но в соответствии со схемой, принятой
в технологической части проекта. Контуры графических изобра-
жений аппаратов и машин, а также соотношение их габаритных
размеров должны, как правило, соответствовать действительным.
Допускается изображение объектов управления в виде пря-
моугольников.
Возможны также графические обозначения аппаратов и ма-
шин, построенные по их функциональным признакам
(ГОСТ 2.793—79; ГОСТ 2.782—68), и обозначения, отражающие
Принцип действия машин и аппаратов (ГОСТ 2.780—68;
ГОСТ 2.788—74; ГОСТ 2.792—74; ГОСТ 2.794—79; ГОСТ 2.795—
°0)- Указанные стандарты не устанавливают размеров обозна-
41
135
го
155
Поз.
обозначе-
ние
1
г
Наименование аппарата, машины
Колонна ректификационная
Кипятильник
Насос центробежный
Рнс. 2.2. Оформление таблицы с перечнем оборудования.
Кол
чений, поэтому требуется вычерчивать обозначения в соотноше-
ниях, в которых они выполнены в стандартах. Толщина линий
обозначений аппаратов и машин должна составлять 0,2—0,5 мм.
Если начертание технологического аппарата (или машины) в од-
ной плоскости не дает ясного представления об его устройстве и
размещении средств автоматизации, то можно изобразить его в
аксонометрии или дать разрез.
Около каждого аппарата и машины должно быть дано наи-
менование или позиционное обозначение (арабскими цифрами).
Наименование может быть вписано внутри условного графиче-
ского изображения аппарата (машины). Разрешается использо-
вать и буквенно-цифровое обозначение аппаратов (машин), на-
пример Т-3, Е-5, Н-8, где буква означает название аппарата
(Т — теплообменник, Е — емкость, Н — насос), а цифра — поряд-
ковый номер аппарата среди ему подобных. При обозначении
аппаратов и машин цифрами (или буквами с цифрами) на сво-
бодном поле схемы должна быть дана таблица с перечнем обо-
рудования (рис. 2.2).
Трубопроводы на функциональных схемах изображают, как
правило, сплошной линией. Толщина линий берется в пределах
от 0,5 до 1,5 мм в зависимости
от назначения трубопровода.
Так, коллекторный трубопро-
вод может быть изображен ли-
нией толщиной 1—1,5 мм. Тру-
бопроводы могут быть изобра-
Гсз
жены и по ГОСТ 3464—63
«Условные обозначения трубо'
Рис. 2.3. Изображение соединений и
пересечений технологических трубо-
проводов в функциональных схемах:
а, б — соединения; в, г — пересечения.
Таблица 1. Условные обозначения трубопроводов для жидкостей и газов
Содержимое трубо проводов	Условное обозначение	Цветное обозначение*	
		цвет	краска
Жидкость или газ, преобладающие в дан- ном проекте	—	Красный Черный	Киноварь, кармин, су- рик Тушь черная
Вода Пар Воздух Азот Кислород	1111 СИ фь	со	ьо	•— 1111 СИ 4^	СО	ND	— 1	1	1	1	Зеленый Розовый Голубой Темно-желтый Снннй	Гуммигут с лазурью Киноварь, кармин, слабо разведенные Лазурь, кобальт Охра Ультрамарин
Инертные газы аргон неон гелий криптон ксенон	। । । |Д СО щ- 00 О) ~ 1 1 1 1 1 О QO 03 О 1111”	Фиолетовый	Кармин с лазурью
Аммиак Кислота (окислитель) Щелочь Масло Жидкое горючее	—11—11— —12—12— —13—13— —14—14— -15—15—	Серый Оливковый Серо-коричневый Коричневый Желтый	Тушь черная, слабо разведенная Ультрамарин с охрой Сепия Сиена жженая Гуммигут
Горючие и взрыво- опасные газы водород ацетилен фреон метан этан этилен пропан пропилен бутан бутилен	—16—16— —17—17— —18—18— — 19—19— —20—20— —21—21 — —22—22— —23—23— —24-24— —25—25—	Оранжевый	Киноварь с охрой
Противопожарный трубопровод Вакуум	—26—26— —27-27—	Красный Светло-серый	Киноварь, кармин, су- рик Тушь черная, разве- денная
Цветные обозначения в
ь Мнемонических схемах.
функциональных схемах обычно не применяют, их используют
43
Таблица 2. Некоторые условные обозначения трубопроводной арматуры
Наименование	Обозначение*
Вентиль запорный	
проходной	
угловой	
Вентиль трехходовой	
Клапан обратный**	
проходной	
угловой	
Клапан предохранительный	
проходной	
угловой	&
Клапан редукционный***	
Задвижка	
Затвор поворотный (заслонка)	Lxj
Кран	
проходной	
угловой	%
* Размеры изображений ГОСТ 2.785—70 не устанавливает. В учебных проектах некото-
рые размеры этих изображений рекомендуется брать соответствующими п. 9 в табл. 3.
•• Транспортируемая среда движется от белого треугольника к черному.
•** Вершина треугольника должна быть направлена в сторону повышенного давления.
яроводов для жидкостей и газов, применяемые на схемах и чер-
уежах». При этом используют прерывистые линии с цифрами,
ироставляемыми в разрывах линий, соответствующие тому или
иному веществу, проходящему по трубопроводу (табл. 1). Рас-
стояние между цифрами на обозначениях трубопровода должно
44
Таблица 3. Условные графические обозначения средств автоматизации
Наименование
Первичный измерительный преобразователь
{датчик) или прибор, устанавливаемый по ме-
сту (на технологическом трубопроводе, аппа-
рате, стене, полу, колонне, металлоконструк-
ции)*
Прибор, устанавливаемый на щите, пульте*
Отборное устройство без постоянного подклю-
чения прибора (для эпизодического подключе-
ния прибора во время наладки, снятия харак-
теристики и т. п.)
Исполнительный механизм. Общее обозначе-
ние. Положение регулирующего органа прн
прекращении подачн энергии к исполнитель-
ному механизму ие регламентируется
Исполнительный механизм, открывающий ре-
гулирующий орган прн прекращении подачи
энергии к исполнительному механизму
45
Продолжение табл. 3
Наименование
Условное обозначение
Исполнительный механизм, закрывающий ре-
гулирующий орган при прекращении подачн
энергии к исполнительному механизму
Исполнительный механизм, оставляющий ре-
гулирующий орган в неизменном положении
при прекращении подачи энергии к исполни-
тельному механизму
Исполнительный механизм с дополнительным
ручным приводом (обозначение может приме-
няться в сочетании с любым из дополнитель-
ных знаков, характеризующих положение ре-
гулирующего органа при прекращении подачи
энергии к исполнительному механизму)
Регулирующий орган
• Графические обозначения используют также для изображения пусковой аппаратуры,
ключей управления и др. (см. табл. 5, п. 47—53).
быть не менее 50 мм. Если в этом в стандарте отсутствует обо-
значение какого-либо вещества, вводят произвольные обозначе-
ния цифрами, начиная с 28. Для более детальной характеристи-
ки среды цифровое обозначение может быть дополнено буквен-
ным индексом (например, вода горячая — 1г, вода холод-
ная— 1х).
Для облегчения чтения схемы на обозначениях трубопрово-
дов проставляют стрелки, указывающие направление движения
вещества в трубопроводе. Соединения и пересечения трубопро-
водов изображают согласно ГОСТ 2.784—70 (рис. 2.3). У изо-
бражения трубопровода, по которому вещество поступает в дан-
46
Таблица 4. Условные графические обозначения электроаппаратуры,
используемой в функциональных схемах автоматизации
Наименование
Выключатель путевой
Звонок электрический
Сирена электрическая
Гудок
Ревун
Лампа накаливания (осветительная и
сигнальная)
Для сигнальных ламп допускается сле-
дующее изображение
•Машина электрическая (М — двигатель,
1 —генератор)
Рис. 2.4. Изображение отборных уст-
ройств для постоянно подключенных
приборов.
ную технологическую схему, а
также у изображения трубо-
провода, по которому вещество
уходит из данной схемы, дела-
ется соответствующая надпись,
например: «Из цеха абсорб-
ции», «От насосов», «В схему
полимеризации».
На условном изображении технологических трубопроводов по-
казывают в основном только ту арматуру (вентили, задвижки
и т. п.), которая участвует в управлении процессом. Некоторые
условные изображения трубопроводной арматуры показаны в
табл. 2 (в соответствии с ГОСТ 2.785—70).
Изображение на функциональных схемах автоматических
устройств и линий связи между ними. На функциональных схе-
мах автоматизации условно показывают все средства, используе-
мые для автоматического управления процессом, кроме вспомо-
гательной аппаратуры (фильтров, редукторов и т. п).
Для изображения автоматических устройств используют от-
раслевой стандарт ОСТ 36-27—77 «Обозначения условные в схе-
мах автоматизации технологических процессов».
Ниже приводятся основные положения ОСТ 36-27—77.
Условные графические обозначения средств автоматизации
приведены в табл. 3. Условные графические обозначения элект-
роаппаратуры, применяемые в функциональных схемах автома-
тизации, следует изображать в соответствии со стандартами или
правилами (табл. 4). При отсутствии стандартных условных
обозначений каких-либо автоматических устройств следует при-
нять свои обозначения и пояснить их на схеме. Толщина линий
этих обозначений должна быть 0,5—0,6 мм, кроме горизонталь-
ной разделительной линии в условном изображении прибора,
устанавливаемого на щите, толщина которой 0,2—0,3 мм.
Отборное устройство для всех постоянно подключенных при-
боров не имеет специального обозначения, а представляет собой
тонкую сплошную линию, соединяющую технологический трубо-
провод или аппарат с прибором (рис. 2.4, приборы 2 и За). При
необходимости указания точного места расположения отборного
устройства или точки измерения (внутри графического обозна-
чения технологического аппарата) в конце тонкой линии изобра-
жают окружность диаметром 2 мм (приборы 1 и 4а).
Комплектные устройства (машины централизованного конт-
роля, управляющие машины, полукомплекты телемеханики и
т. и.) обозначают прямоугольником произвольных размеров с
указанием внутри прямоугольника типа устройства (по доку-
ментации завода-изготовителя).
48
Обозначение
Измеряемые параметры обозначают следующим образом:
Измеряемый параметр
Плотность ....................................................... D
Любая электрическая величина..................................... £
Для конкретизации измеряемой электрической величины
справа от условного графического изображения прибора не-
обходимо дать ее наименование, например напряжение, сила
тока (см, табл. 5, п. 35)
Расход........................................................... F
Размер, положение, перемещение................................... G
Время ..........................................................  К
Уровень.......................................................... L
Влажность........................................................ М
Давление, вакуум................................................. р
Состав, концентрация	и	т.	п................................... Q
Для конкретизации измеряемой величины справа от условно-
го графического изображения прибора необходимо дать ее
наименование или символ, например pH Ог (см. табл. 5,
пп. 38—40)
Радиоактивность ................................................. R
В случае необходимости около условного графического изо-
бражения прибора допустимо указать вид радиоактивности
(см., например, табл. 5, п. 41)
Скорость, частота................................................ S
Температура ..................................................... Т
Несколько разнородных	измеряемых величин....................... U
Подробная расшифровка измеряемых величин должна быть
дана около прибора или на свободном поле схемы (см. табл.
5, п. 43)
Вязкость ........................................................ V
Масса ........................................................... W
Для обозначения ручного воздействия используют букву Н.
Для обозначения измеряемых величин, не предусмотренных
стандартом, могут быть использованы резервные буквы: А, В, С,
I, J, N, О, X, Y, Z (буква X — не рекомендуется). Использован-
ные резервные буквы должны быть расшифрованы на свободном
поле схемы.
Ниже приведены обозначения уточняющих значений изме-
ряемых величин:
Уточняющее значение	Обозначение
Разность, перепад..................................................... D
Соотношение, доля, дробь.............................................. F
Автоматическое переключение, обегание................................. J
Интегрирование, суммирование по времени............................... Q
Для обозначения уточняющих значений букв D (плотность),
F (расход), Q (состав, концентрация н т. п.) допускается
применение строчных букв соответственно d, f, q. Букву, слу-
жащую для уточнения измеряемой величины, ставят после
буквы, обозначающей измеряемую величину, например Dd —
разность плотностей.
Функции, выполняемые приборами по отображению инфор-
мации, обозначают следующим образом:
4—581
49
Функция
О Зозначение
Сигнализация .....................................................А
Сигнализируемые предельные значения измеряемых величин сле-
дует конкретизировать добавлением букв Н (верхнее значение)
и L (ннжнее значение), которые проставляют справа от условно-
го графического изображения прибора (см. табл. 5, пп. 31
и 32)
Показание.....................................................I
Регистрация.......................................................R
Функции, выполняемые приборами по формированию выход-
ного сигнала, обозначают следующим образом:
Функция	Обозначение
Регулирование ........................... С
Включение, отключение, переключение (эту бук-
ву не следует применять для обозначения функ-
ции регулирования, в том числе двухпозиционно-
го) ..................................... S
Все перечисленные буквенные обозначения проставляют в
верхней части окружности, обозначающей прибор (устройство).
Если для обозначения одного прибора используется несколь-
ко букв, то порядок их расположения после первой, обозначаю-
щей измеряемую величину, должен быть следующим: I, R, С,
S, А.
При обозначении устройств, выполненных в виде отдельных
блоков и предназначенных для ручных операций, на первом
месте ставят букву Н (см. табл. 5, пп. 52—53). На рис. 2.5
приведен пример построения условного обозначения прибора для
измерения, регистрации и регулирования перепада давлений.
При формировании условного обозначения прибора в нижней
части окружности располагают позиционное обозначение его
(буквенно-цифровое или цифровое). Все элементы одного комп-
лекта, т. е. одной функциональной группы приборов (первичный,
промежуточный и передающий измерительные преобразователи,
измерительный прибор, регулирующий прибор, исполнительный
механизм, регулирующий орган), обозначают одной и той же
цифрой. При этом цифру 1 присваивают первому (слева) комп-
лекту, цифру 2— второму и т. д.
Чтобы различить элементы одного комплекта, рядом с циф-
рой помещают буквенный индекс*: у первичного преобразовате-
ля (чувствительного элемента) —индекс а, у передающего пре-
образователя— б, у измерительного прибора — в, и т. д. Таким
образом, для одного комплекта полное обозначение первичного
измерительного преобразователя будет 1а, передающего измери-
тельного преобразователя —16, измерительного (вторичного)
прибора — 1в, и т. д. При этом высота цифры (равна 3,5 мм, вы-
соты буквы — 2,5 мм. В случае цифрового позиционного обозна-
* Во избежание разночтений буквы 3 и О, начертание которых похоже
на начертание цифр, применять не рекомендуется.
50
Рис. 2.5. Пример построения ус-
ловного обозначения прибора.
чения приборов вместо букв
используют цифры: /-/; 1-2\
1-3 и т. д. Не дают позици-
онных обозначений лишь от-
борным и приемным устрой-
ствам, поставляемым вместе
с приборами.
Часто исполнительный
механизм и регулирующий
орган выпускают как одно
целое, поэтому в схеме им
присваивают одно позицион-
ное обозначение (рис. 2.6, поз. 1д, 2г, 4г, 5г, 7г, 8г). Термо-
баллон манометрического термометра не имеет собственного по-
зиционного обозначения; термобаллон и манометр, работающий
с ним, имеют одно и то же позиционное обозначение — см.
табл. 9, п. 11. Буек (поплавок) уровнемера не имеет свое-
го графического, а следовательно, и позиционного обозначения.
Отдельным приборам, не входящим в комплекты (стеклянным
термометрам расширения, пружинным показывающим маномет-
рам, регуляторам прямого действия и т. п.), присваивается по-
зиция, состоящая только из цифры (1, 2, 3 и т. д.), — см., на-
пример, рис. 2.6, поз. 9.
Электрическим приборам н аппаратам на функциональной
схеме автоматизации можно присваивать обозначения, принятые
в электрических схемах управления. В отдельных случаях, когда
позиционное обозначение не помещается в окружности, наносят
его вне пределов окружности (см. табл. 5, п. 53).
Графические обозначения элементов автоматических уст-
ройств, установленных непосредственно на аппаратах и трубо-
проводах, наносят на изображения аппаратов, машин и трубо-
проводов в местах, соответствующих их действительному распо-
ложению. К таким элементам относятся отборные устройства,
жидкостные термометры расширения, термоэлектрические пре-
образователи, термопреобразователи сопротивления, термобал-
лоны, сужающие устройства, расходомеры постоянного перепа-
да давления, счетчики, регулирующие органы, исполнительные
механизмы.
Применяют два способа построения условных графических
обозначений автоматических устройств: упрощенный и развер-
нутый.
При упрощенном способе (рис. 2.7) не показывают первич-
ные измерительные преобразователи и всю вспомогательную ап-
паратуру. Приборы и средства автоматизации, осуществляющие
сложные функции (контроль, регулирование, сигнализацию и
т- п.) и выполненные в виде отдельных блоков, показывают од-
51
Рнс. 2.6. Пример выполнения функциональной схемы автоматизации.
ним условным графическим обозначением. Такой способ прост и
менее трудоемок, но не дает представления о месте размещения
автоматических устройств (на щитах, пультах, в шкафах).
При развернутом способе (см. рис. 2.6) каждый прибор или
блок, входящий в единый ком!плект, (изображают отдельным гра-
фическим обозначением. Сложные приборы, выполняющие не-
сколько функций, разрешается изображать несколькими окруж-
ностями, расположенными слитно (см. табл. 5, п. 25). Обозначе-
ния аппаратуры помещают в нижней части листа. При этом
52
Рис. 2.7. Пример изображения
приборов на технологической
схеме (упрощенный способ по-
строения условных графиче-
ских обозначений средств ав-
томатизации) .
вдоль листа вычерчивают
прямоугольники произ-
вольных размеров (тол-
щина линий 0,5—1 мм),
условно изображающие
щиты, пульты, шкафы.
Число их должно соответ-
ствовать действительно-
му. В каждом прямо-
угольнике помещают обо-
значения аппаратуры, ус-
тановленной на соответ-
ствующем этому прямо-
угольнику щите (пульте, шкафе). Для первичных приборов, ус-
танавливаемых непосредственно у технологического оборудова-
ния (например, дифманометров), предусматривают отдельный
прямоугольник. Прямоугольники рекомендуется располагать в
такой последовательности (сверху вниз): приборы местные (ус-
тановленные без шкафов и щитов); шкафы местных приборов
или щиты (пульты) местного управления; щит (пульт) измери-
тельных (вторичных) приборов; щит (пульт) блоков и преобра-
зователей; щит (пульт) сигнализации или графопанель.
Развернутый способ построения условных обозначений более
полно раскрывает решения по автоматизации, поэтому им поль-
зуются чаще. Для развернутого способа установлены дополни-
тельные буквенные обозначения.
Функциональные признаки приборов при развернутом спосо-
бе построения условных обозначений изображают следующим
образом:
Функциональный признак
Обозначение
Первичное преобразование (обозначение чувствительных эле-
ментов: термоэлектрического преобразователя, термопреобразо-
вателя сопротивления, сужающих устройств расходомеров и
т- П.)............................................................. Е
Промежуточное преобразование (обозначение дистанционной
передачи) ......................................................... Т
Управление (обозначение станции управления) .... К
Преобразование, вычислительная функция............................. У
Преобразователи сигналов и вычислительные устройства при
Развернутом способе построения условных обозначений изобра-
жают следующим образом:
53
Наименование	Обозначение
Электрический сигнал ..................... Е
Пневматический сигнал.....................р
Гидравлический сигнал.....................G
Аналоговый сигнал.........................А
Дискретный сигнал.........................D
Суммирование..............................2
Умножение на постоянный	коэффициент К К
Перемножение сигналов.....................х
Деление сигналов..........................:
Возведение величины сигнала	f	в	степень п	fn
п _
Извлечение корня степени п	.......... V
Логарифмирование..........................1g
Дифференцирование ........................dx/dt
Интегрирование............................/
Изменение знака сигнала...................х(—1)
Ограничение верхнего значения	сигнала .	. max
Ограничение нижнего значения	сигнала .	. min
Передача сигнала на ЭВМ...................Bi
Вывод информации с ЭВМ....................Во
Надписи, расшифровывающие вид преобразования или опера-
ции, наносят справа от графического обозначения преобразова-
теля или вычислительного устройства (см. рис. 2.6, поз. 36 и 3&
и табл. 5, п. 48).
Во избежание неправильного понимания схемы допускается
вместо условных обозначений приводить полные наименования
преобразуемых сигналов, например: э. д. с./ток» или «электри-
ческий/пневматический».
Связи между автоматическими устройствами на функцио-
нальных схемах изображают сплошными тонкими линиями. При
любом числе проводов или труб, связывающих два устройства,
проводят одну линию. Толщина линий связи 0,2—0,3 мм. На ли-
ниях связи указывают предельные (максимальные или мини-
мальные) значения измеряемых или заданные значения регули-
руемых параметров (см. рис. 2.6). Для приборов, встраиваемых
в технологическое оборудование или трубопроводы, эти значе-
ния указывают вблизи от их графических обозначений
(см. рис. 2.6, поз. 9).
Подвод линий связи к условному графическому обозначению
прибора допускается изображать сверху, снизу или сбоку. Если
необходимо указать направление передачи сигнала, допускается
нанесение стрелки на линии связи (см. рис. 2.6, сигнал от при-
бора Зд к прибору 4в). Допускается пересечение соединительны-
ми линиями условных обозначений технологических аппаратов.
Пересекать же соединительными линиями условные обозначения
средств автоматизации не разрешается.
Если схема сложна, рекомендуется применять адресный ме-
тод изображения связи между приборами (см. рис. 2.6). При
этом соединительную линию разрывают и каждому ее концу
присваивают одну и ту же арабскую цифру. Целесообразно
сначала проставить цифры обрывов линий у прямоугольника,
54
Таблица 5. Примеры построения условных обозначений средств
автоматизации
№ п/п	Прибор	Обозначение
1 2 3	Первичный измерительный преобразова- тель (чувствительный элемент) для из- мерения температуры, установленный по месту отбора сигнала Пример: термопреобразователь тер- моэлектрический, термопреобразователь сопротивления, термобаллон манометри- ческого термометра, датчик пирометра и т. п. Прибор для измерения температуры по- казывающий, установленный по месту отбора сигнала Пример: термометр ртутный, термо- метр манометрический и т. п. Прибор для измерения температуры по- казывающий, установленный на щите Пример: милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п. Прибор для измерения температуры бесшкальный с дистанционной переда- чей показаний, установленный по месту отбора сигнала Пример: термометр манометрический (или любой другой датчик температу- ры) бесшкальный с пневмо- илн элект- ропередачей Прибор для измерения температуры од- ноточечный, регистрирующий, установ- ленный на щнте Пример; самопишущий милливольт- метр, логометр, потенциометр, мост ав- томатический и т. п. Прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством, регистрирующий, установленный на щн- те Пример: многоточечный самопишу- щий потенциометр, мост автоматический н т. п. Прибор для измерения температуры регистрирующий, регулирующий, уста- новленный на щнте Пример: любой самопишущий регу- лятор температуры (термометр мано- метрический, милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический н т. П.)	, к.	
4 5 6 7		
		
55
Продолжение табл. 5
№ п/п	Прибор	Обозначение
8	Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту отбора сигнала Пример: дилатометрический регуля-	
	тор температуры	
9	Комплект для измерения температуры показывающий, регистрирующий, регу-	
	лирующий, снабженный станцией управ- ления, установленный на щите	
	Пример: вторичный прибор ПВ10.1Э н регулирующий блок системы ПР3.31	
10	Прибор для измерения температуры бес- шкальный с контактным устройством, установленный по месту отбора сигнала Пример: реле температурное	'С
11	Байпасная панель дистанционного уп- равления, установленная на щите	
		
12	Переключатель электрических цепей из- мерения (управления), переключатель	
		
	для газовых (воздушных) линий, уста-	
	новленный на щите	
13	Прибор для измерения давления (раз- режения) показывающий, установлен-	
	ный по месту отбора сигнала Пример: любой показывающий мано- метр, дифманометр, тягомер, напоро-	
	мер, вакуумметр н т. п.	
14	Прибор для измерения перепада давле- ния показывающий, установленный по месту отбора сигнала Пример: дифманометр показывающий	
15	Прибор для измерения давления (раз- режения) бесшкальный, с дистанционной	
	передачей показаний, установленный по месту отбора сигнала Пример: манометр (дифманометр) бесшкальный с пневмо- или электропе- редачей	
16	Прибор для измерения давления (раз- режения) регистрирующий, установлен-	
		
	ный на щите	
	Пример: самопишущий манометр или	
	любой вторичный прибор для регистра-	
	ции давления	
17	Прибор для измерения давления е кон-	
	тактным устройством, установленный	
	по месту отбора сигнала Пример: реле давления	
Б6
Продолжение табл. 5
№ п/п	Прибор	Обозначение
19
20
21
22
23
24
25
26
Прибор для измерения давления (раз-
режения) показывающий, с контактным
устройством, установленный по месту
отбора сигнала
Пример: электроконтактный мано-
метр, вакуумметр и т. д.
Регулятор давления, работающий без
использования постороннего источника
энергии (регулятор давления прямого
действия), «до себя»
Первичный измерительный преобразова-
тель (чувствительный элемент) для из-
мерения расхода, установленный по ме-
сту отбора сигнала
Пример: диафрагма, сопло, труба
Вентури, датчик индукционного расхо-
домера и т. п.
Прибор для измерения расхода бес-
шкальный, с дистанционной передачей
показаний, установленный по месту
Пример: дифманометр (ротаметр)
бесшкальный, с пневмо- или электропе-
редачей
Прибор для измерения соотношения
расходов регистрирующий, установлен-
ный на щите
Пример: любой вторичный прибор
для регистрации соотношения расходов
Прибор для измерения расхода показы-
вающий, установленный по месту отбо-
ра сигнала
Пример: дифманометр (ротаметр) по-
казывающий
Прибор для измерения расхода интегри-
рующий, установленный по месту
Пример: любой бесшкальный счетчнк-
расходомер с интегратором
Прибор для измерения расхода показы-
вающий, интегрирующий, установлен-
ный по месту отбора сигнала
Пример: показывающий дифманометр
с интегратором
Прибор для измерения расхода интегри-
рующий, с устройством для выдачи сиг-
нала после прохождения заданного ко-
личества вещества, установленный по
месту
Пример: счетчик-дозатор
57
П родолжение табл. 5
№ п/п	Прибор	Обозначение	
27	Первичный измерительный преобразо- ватель (чувствительный элемент) для измерения уровня, установленный по месту отбора сигнала Пример: датчик электрического илн емкостного уровнемера	А?''	
28	Прибор для измерения уровня показы- вающий, установленный по месту отбо- ра сигнала Пример: манометр (дифманометр), используемый для измерения уровня		—
29	Прибор для сигнализации уровня бес- шкальный с контактным устройством, установленный по месту отбора сигнала Пример: реле уровня	(iSfi	
30	Прибор для измерения уровня бес- шкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту от- бора сигнала Пример: уровнемер бесшкальный, с пневмо- нли электропередачей		
31	Прибор для измерения уровня бес- шкальный, регулирующий, с контактным устройством, установленный по месту отбора сигнала Пример: электрический регулятор-сиг- нализатор уровня; буква Н в данном примере означает блокировку по верх- нему уровню		ff
32	Прибор для измерения уровня показы- вающий, с контактным устройством, установленный на щнте Пример: вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством; бук- вы И и L означают сигнализацию верх- него и нижнего уровней	(lir'	H
			L.
33	Прибор для измерения плотности рас- твора бесшкальный, с дистанционной пе- редачей показаний, установленный по месту отбора сигнала Пример: датчик плотномера с пнев- мо- илн электропередачей	(di''	
34	Прибор для измерения размеров пока- зывающий, установленный по месту от- бора сигнала Пример: показывающий прибор для измерения толщины стальной ленты		
58
Продолжение табл. 5
№ п/п	Прибор	Обозначение
35	Прибор для измерения любой электри- ческой величины показывающий, уста- новленный по месту отбора сигнала Например: напряжение* сила тока* мощность*	
36	Прибор для управления процессом по временной программе, установленный на щите Пример: командный электропневмати- ческий прибор (КЭП), многоцепное ре- ле времени	^5^
37	Прибор для измерения влажности реги- стрирующий, установленный на щите Пример: вторичный прибор влагомера	
38	Первичный измерительный преобразова- тель (чувствительный элемент) для из- мерения качества продукта, установлен- ный по месту отбора сигнала Пример: датчик рН-метра	РН
39	Прибор для измерения качества продук- та показывающий, установленный по месту отбора сигнала Пример: газоанализатор показываю- щий для контроля содержания кисло- рода в дымовых газах	_ °г H2SO4
40	Прибор для измерения качества продук- та регистрирующий, регулирующий, ус- тановленный на щите Пример: вторичный самопишущий прибор регулятора концентрации сер- ной кислоты в растворе	<Z, J3
41	Прибор для измерения радиоактивно- сти показывающий, с контактным уст-	
	ронством, установленный по месту отбо- ра сигнала Пример: прибор для показания и сигнализации предельно допустимых концентраций а1 н р-лучей	
42	Прибор для измерения скорости враще- ния привода регистрирующий, установ- ленный на щите Пример: вторичный прибор тахогене- ратора	
59
Продолжение табл. 5
№ п/п	Прибор	Обозначение
43	Прибор для измерения нескольких раз- нородных величин регистрирующий, ус- тановленный по месту отбора сигнала Пример: самопишущий дифманометр- расходомер с дополнительной записью давления. Надпись, расшифровывающая измеряемые величины, наносится спра- ва от прибора	 / 1
44	Прибор для измерения вязкости раство- ра показывающий, установленный по месту отбора сигнала Пример: вискозиметр показывающий	
45	Прибор для измерения массы продукта показывающий, с контактным устройст- вом, установленный по месту отбора сигнала Пример: устройство электронно-тен- зометрическое, сигнализирующее	
46	Прибор для контроля погасания факела в печн бесшкальный, с контактным уст- ройством, установленный на щите Пример: вторичный прибор запально- защитного устройства. Применение ре- зервной буквы В должно быть огово- рено на поле схемы	
47	Преобразователь сигнала, установлен- ный на щите. Входной сигнал электри-	(ггЛ
	ческий, выходной сигнал тоже электри- ческий Пример: преобразователь измеритель- ный, служащий для преобразования ТЭД С термоэлектрического термометра в сигнал постоянного тока	
48	Преобразователь сигнала, установлен- ный по месту отбора сигнала. Входной сигнал пневматический, выходной — электрический	
49	Вычислительное устройство, выполняю- щее функцию умножения	к
	Пример: множитель на постоянный коэффициент К	
50	Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, «ыклю-	
	чение насоса; открытие, закрытие за- движки и т. д.) Пример: магнитный пускатель, кон- тактор и т. д. Применение резервной буквы N должно быть оговорено на по- ле схемы	

60
Продолжение табл. &
№
п/п
Прибор
Обозначение
51
52
53
Аппаратура, предназначенная для руч-
ного дистанционного управления (вклю-
чение, выключение двигателя; открытие,
закрытие запорного органа; изменение
задания регулятору), установленная на
щите
Аппаратура, предназначенная для руч-
ного дистанционного управления, снаб-
женная устройством для сигнализации,
установленная на щите
Пример: кнопка со встроенной лам-
пой, ключ управления с подсветкой
и т. д.
Ключ управления, предназначенный для
выбора управления, установленный на
щнте
Пример приведен для иллюстрации
случая, когда позиционное обозначение
велико, и потому наносится вне окруж-
ности
• Надписи, расшифровывающие конкретную измеряемую электрическую величину, рас-
полагают либо рядом с прибором, либо в виде таблицы иа поле чертежа.
символизирующего щит, слева направо. Допускается комбиниро-
ванное изображение линий связи на одной схеме — непрерывны-
ми линиями, и адресным методом (для тех участков схемы, где
нанесение непрерывных линий затруднительно).
Если средства автоматизации поставляются вместе с техно-
логическим оборудованием, то на поле схемы делают пометку,
например: «Приборы 1а, 1г, 1в поставляются комплектно с
компрессором».
В табл. 5 приведены примеры построения условных обозна-
чений средств автоматизации в соответствии с ОСТ 36-27—77.
Для однотипных технологических объектов, имеющих один
общий щит с приборами, на функциональной схеме рекоменду-
ется показывать лишь один объект; приборы же изображают
Для всех объектов. Если при этом приборы однотипны, а пара-
метры имеют одинаковые значения, то такие приборы показы-
вают один раз, а около условного обозначения проставляют их
число (рис. 2.8). Пример выполнения функциональной схемы в
том случае, когда параметры имеют разные значения, приведен
на рис. 2.9.
Пример выполнения схемы при использовании многоточечно-
го прибора в случае однотипных технологических аппаратов дан
на рис. 2.10. Допускается выполнение функциональных схем без
изображения технологического оборудования (рис. 2.11).
61
Из цела 3
Рис. 2.8. Пример выполнения функциональной схемы автоматизации в слу-
чае однотипных технологических объектов при одинаковых значениях регу-
лируемых параметров и однотипных приборах.
Рис. 2.9. Пример выполнения функциональной схемы автоматизации в случае
однотипных технологических объектов при разных значениях регулируемых
параметров.
5. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Принципиальные электрические схемы управления определяют
полный состав электрических элементов и связей между ними,
обеспечивающих решение задач управления: пуск и останов
электрических двигателей, контроль, регулирование, сигнализа-
цию, защиту и т. д. Принципиальные электрические схемы слу-
жат основой для разработки другой технической документации,
например схем соединений. На основании этих схем проводят
монтаж, наладку и ремонт электрических устройств. В зависимо-
сти от функции, выполняемой автоматической системой, схеме
присваивают соответствующее название, например: «Принципи-
альная электрическая схема управления электродвигателем за-
движки»; «Принципиальная электрическая схема сигнализации
ректификационной установки»; «Принципиальная электрическая
схема защиты реактора».
Разрабатываемые схемы должны удовлетворять ряду требо-
ваний, прежде всего требованию надежности. Они должны быть
также просты и экономичны. Это достигается, в частности, ис-
пользованием в схемах нормализованных узлов и небольшого
числа стандартных и недорогих элементов ограниченной номен-
62
Рис. 2.10. Пример выполнения функ-
циональной схемы автоматизации прн
использовании многоточечного прибо-
ра в случае однотипных технологиче-
ских объектов.
клатуры. Схемы должны обес-
печивать безопасность работы
обслуживающего персонала и
исключать возможность по-
вреждения технологического
оборудования при любом со-
стоянии схемы (при снятии на-
пряжения питания, выходе из
строя какого-либо элемента,
коротком замыкании и т. д.).
Проектировщик схемы должен
обеспечить оперативному и об-
служивающему персоналу удобство работы с ней (быстрый пе-
реход с одного режима работы на другой, введение блокировоч-
ных зависимостей, моментальное включение и отключение, про-
верку сигнализаторов, проведение поверочных и ремонтных ра-
бот и т. п.).
Разработка принципиальных электрических схем состоит из--
нескольких этапов. Сначала на основании анализа функцио-
нальной схемы автоматизации составляют требования к принци-
Регулирование уровня в нежней части колонны К!	Измерение расхода исходной смеси в колонне К1	Сигнализация давления в верхней части колонны К1	Управление работой насоса на линии кубовой жидкости
tri	(^\
XjaJ Т	VaJ
Рис. 2.11. Пример выполнения функциональной схемы автоматизации без.
изображения технологического оборудования.
63-
Наименование
Условное обозначение
Таблица 6. Условные графические обозначения некоторых элементов
в принципиальных электрических схемах
Сигнал электриче-
ский
Линия механиче-
ской связи
Обозначение в ви-
де двух парал-
лельных линий ис-
пользуют при не-
большом расстоя-
нии между элемен-
тами
Заземление
Корпус (например,
прибора)
Контакт разборно-
го соединения
Контакт неразбор-
ного соединения
€4
Продолжение табл. 6
Наименование
Соединение кон-
тактное разъемное
(разъем штепсель-
ный)
Условное обозначение
Машина электри-
ческая
а — общее обо-
значение
б — при обо-
значении рото-
ра и статора
Внутри окружно-
сти допускается
указывать вид ма-
шины (например,
двигатель — ге-
нератор — Г); чис-
ло фаз и род тока
(например, 3~)
Прибор электроиз-
мерительный пока-
зывающий (на-
пример, ампер-
метр)
Прибор электро-
измерительный ре-
гистрирующий
(например, вольт-
метр)
Предохранитель
плавкий (общее
обозначение)
• 5—581
65
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Резистор постоян-
ный
Если необходимо
указать номиналь-
ную мощность
рассеяния резисто-
ра, используют
следующие обо-
значения:
0,05 Вт; 0,125 Вт
0,25 Вт; 0,5 Вт
1 Вт; 2 Вт
5 Вт
Резистор перемен-
ный
В реостатном
включении для пе-
ременного резисто-
ра допускается ис-
пользовать обозна-
чение
Конденсатор по-
стоянной емкости
Для изображения
поляризованного
конденсатора ис-
пользуют обозна-
чение
66
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Конденсатор элек-
тролитический
поляризован-
ный
неполяризо-
ванный
Знак «+» можно
опустить, если это
не приведет к не-
правильному по-
ниманию схемы
Конденсатор пере-
менной емкости
Контакт коммута-
ционного устрой-
ства (кнопочного
выключателя, реле
и т. п.)
Общее обозначе-
ние
замыкающий
размыкающий
Обозначения кон-
тактов допускает-
ся выполнять с
дополнениями
5*
67
Продолжение табл. 6
Наименование
Контакт переклю-
чающий
Контакт со сред-
ним положением
Контакт замыка-
ющий с замедли-
телем (контакт ре-
ле времени)
действующим
при срабатыва-
нии
действующим
при возврате
действующим
при срабаты-
вании и воз-
врате
Контакт размыка-
ющий с замедли-
телем
действующим
при срабатыва-
нии
действующим
при возврате
68
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Контакт для ком-
мутации сильно-
точной цепи (кон-
такт контактора)
замыкающий
размыкающий
Контакт без само-
возврата
замыкающий
размыкающий
Контакт с само-
возвратом
замыкающий
размыкающий
Обозначение само-
возврата или от-
сутствие его сле-
дует использовать
только при необ-
ходимости специ-
ально выделить эти
особенности в кон-
тактном узле, как
правило, не имею-
щем их
Контакт с автома-
тическим возвра-
том при перегруз-
ке
69
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Контакт с механи-
ческой связью (пу-
тевого выключате-
ля, реле давления,
реле уровня, кон-
тактного маномет-
ра и т. п.)
замыкающий
размыкающий
При необходимо-
сти указания вида
привода контакта
используют, на-
пример, следующие
условные обозна-
чения приводам
электромаг-
нитный
мембранный
биметалличе-
ский (электротеп-
лового реле)
70
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Контакт, чувстви-
тельный к темпе-
ратуре (термокон-
такт). Общее обо-
значение:
замыкающий
размыкающий
Контакт электро-
теплового реле
(при разнесенном
способе изображе-
ния реле)
Выключатель
трехполюсный
без автомати-
ческого возвра-
та
с автоматиче-
ским возвра-
том (входящие
в состав вы-
ключателя об-
мотки макси-
мального и то-
кового расце-
пителей не ука-
зываются).
71
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
При необходимо-
сти указания ве-
личины, при кото-
рой происходит
возврат, использу-
ют следующие зна-
ки, проставляемые
около обозначения
выключателя:
—максимальный
ток; I < — мини-
мальный ток; U —
максимальное на-
пряжение; Т° —
максимальная тем-
пература; I*----
обратный ток
Выключатель пу-
тевой
Выключатель кно-
почный нажимной
с самовозвратом
с замыкающим
контактом
с размыкающим
контактом
Выключатель кно-
почный вытяжной:
с замыкающим
контактом
с размыкаю-
щим контактом
Выключатель кно-
почный нажимной
без самовозврата
с возвратом по-
средством вы-
тягивания кноп-
ки
с возвратом по-
средством вто-
ричного нажа-
тия кнопки
72
Продолжение табл, в
Наименование
Условное обозначение
Переключатель
однополюсный,
многопозициои-
иый, например
трехпозиционный
Переключатель
со сложной комму-
тацией
Обмотка реле, кон-
тактора и магнит-
ного пускателя
(общее обозначе-
ние)
Обмотка транс-
форматора, авто-
трансформатора,
дросселя и маг-
нитного усилителя
Число полуокруж-
ностей в изобра-
жении обмотки не
устанавливается
Обмотка теплово-
го реле
Трансформатор
однофазный с фер-
ромагнитным сер-
дечником
73
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Дроссель с ферро-
магнитным сердеч-
ником
Лампа накалива-
ния (осветитель-
ная и сигнальная)
Для сигнальных
ламп допускается
следующее изобра-
жение
Диод полупровод-
никовый
Соединение дио-
дов мостовое
Фоторезистор
Фотодиод
Тиристор (а — ди-
одный, б — триод-
ный)
74
Продолжение табл. 6
Наименование
Условное обозначение
Звонок электриче-
ский (общее обо-
значение)
Сирена электриче-
ская
Гудок
Ревун
Элемент гальвани-
ческий или акку-
муляторный
Электронагрева-
тель
7b
Двигатель
выключен
Каретка в
промежуточном
положении
Каретка вверху
Рис. 2.12. Пример принципиальной электрической схемы.
Двигатель
включен
пиальной электрической схеме. Далее, исходя из этих требова-
ний, определяют условия и последовательность действий в схеме.
Каждое из условий изображают в виде элементарных цепей, ко-
торые затем соединяют в общую схему. Схема должна быть про-
верена с целью выяснения возможности возникновения в ней
ложных цепей, а также опасности неправильной работы при
повреждениях элементарных цепей. Затем выбирают аппаратуру
и рассчитывают ее параметры (сопротивление обмоток реле, на-
грузки контактов и т. д.).
При составлении сложных схем требуются эксперименталь-
ная проверка и отладка их на макете.
Практически любая принципиальная электрическая схема
строится на базе элементарных цепей и типовых узлов. Это об-
легчает разработку схем любой сложности.
В настоящее время начинают применять автоматизирован-
ные (на базе ЭВМ) способы выполнения схем, что улучшает ка-
чество и сокращает сроки проектирования. Основные, правила
выполнения принципиальных электрических схем приведены в
ГОСТ 2.702—75.
76
Элементы на схеме изображают в виде стандартных услов-
ных графических обозначений. Наиболее распространенные обо-
значения приведены в табл. 6. В случае необходимости (при от-
сутствии обозначений элементов в стандартах) разрешается ис-
пользование нестанда!ртизованных графических обозначений с
пояснением их на свободном поле схемы.
Около условных графических обозначений элементов могут
помещаться надписи (в кавычках). Например, рядом с обозна-
чением прибора световой сигнализации может быть написано:
«Температура велика».
Графические обозначения элементов выполняют линиями тол-
щиной от 0,2 до 1 мм (в зависимости от формата листа). Раз-
личные функциональные цепи разрешается изображать линиями
разной толщины. Так, для общих силовых цепей можно исполь-
зовать, например, линии толщиной 1 мм, для силовых цепей от-
дельных потребителей — толщиной 0,6 мм, для цепей управле-
ния— толщиной 0,2—0,4 мм (рис. 2.12).
Способы изображения соединений и пересечений линий связи
показаны на рис. 2.13. На обрывах линий связи изображают
стрелку и указывают маркировку участка цепи, куда подключа-
ется данная линия (см. рис. 2.12).
Всем элементам, устройствам и функциональным группам на
принципиальной электрической схеме присваиваются буквенно-
цифровые обозначения.
Согласно ГОСТ 2.710—81 «Обозначения буквенно-цифровые
в электрических схемах», в общем случае позиционное обозначе-
ние элемента состоит из трех частей, имеющих самостоятельное
смысловое значение и записываемых без разделительных знаков
и пробелов. В первой части с помощью одной буквы (однобук-
венный код) или нескольких букв указывают вид элемента, на-
пример R— резистор, С — конденсатор. Одно- и двухбуквенные
коды для обозначения вида элементов приведены в табл. 7. Ре-
комендуется применять двухбуквенные коды.
Во второй части указывают номер элемента среди ему подоб-
ных (Rl, R2, Cl, С2, HL1, HL2 и т. д.). Допускается к номеру
устройства добавлять через точку условный номер изображае-
мой части устройства (например, контакт R1.5 — пятый контакт
реле R1). Однако обычно при выполнении принципиальных
электрических схем, в том числе и при разнесенном способе вы-
полнения, различным однотипным элементам, например контак-
там одного устройства (реле и т. п.), не присваивают особых
позиционных обозначений; они имеют то же обозначение, что и
Рис. 2.13. Обозначение со-
единений и пересечений ли-
ний связи автоматических
устройств в принципиаль- *“	‘	. ж
ных электрических схемах:	С	о	•
а, б — соединение; в — пересече*
«ие (без соединения).
77
Таблица 7. Одно- и двухбуквенные коды для обозначения видов элементов
Однобук- венный код	Группа видов элементов	Примеры видов элементов	Двухбук- венный код
А	Устройство (общее обозна- чение)	Усилители, приборы теле- управления, лазеры, мазеры	ВА
В	Преобразователи неэлектри-	Громкоговоритель	
	ческих величин в электриче- ские (кроме генераторов и	Магнитострикционный эле- мент	ВВ
	источников питания) или наоборот; аналоговые, мно- горазрядные преобразовате-	Детектор ионизирующих из- лучений	BD
		Сельсин-приемник	BE
	ли или датчики для указа-	Телефон (капсюль)	BF
С	ния (измерения) Конденсаторы	Сельсин-датчик Тепловой датчик Фотоэлемент Микрофон Датчик давления Пьезоэлемент Датчик частоты вращения (тахогенератор) Звукосниматель Датчик скорости	ВС вк BL ВМ ВР BQ вр BS BV
D	Схемы интегральные, мик- росборки	Схема интегральная анало- говая Схема интегральная цифро- вая; логический элемент Устройства хранения ин- формации Устройства задержки	DA DD DS DT
Е	Элементы разные	Нагревательный элемент Лампа осветительная Пиропатрон	ЕР EL ЕТ
F	Разрядники, предохраните- ли, устройства защитные	Дискретный элемент защи- ты по току мгновенного действия Дискретный элемент защи- ты по току инерционного действия Предохранитель плавкий Дискретный элемент защи- ты по напряжению, разряд- ник	FA FP FU FV
G	Генераторы, источники пи- тания	Батарея	GB
Н	Устройства индикационные и сигнальные	Прибор звуковой сигнали зации Индикатор символьный Прибор световой сигнализа- ции	НА HG HL
К	Реле, контакторы, пускате-	Реле токовое	КА
	ЛИ	Реле указательное Реле электротепловое Контактор, магнитный пу- скатель Реле времени Реле напряжения	КН КК КМ КТ KV
78
Продолжение табл. 7
Г Однобук- венный код	Группа видов элементов	Примеры видов элементов	Двухбук- венный КОД
L М	Катушки	индуктивности, дроссели Двигатели	Дроссель люминесцентного освещения	LL
Р	Приборы,	измерительное	Амперметр	РА
	оборудование (сочетание не	Счетчик импульсов	PC
	допускается)	Частотомер Счетчик активной энергии Счетчик реактивной энер- гии Омметр Регистрирующий прибор Часы, измеритель времени действия Вольтметр Ваттметр	PF PI РК PR PS PT PV PW
Q	Выключатели и разъедини- тели в силовых цепях (энер-	Выключатель автоматиче- ский	QF
	госнабжение, питание обору-	Короткозамыкатель	QK
	дования и т. д.)	Разъединитель	QS
R	Резисторы	Терморезистор	RK
		Потенциометр Шунт измерительный Варистор	RP RS RU
S	Устройства коммутационные в цепях управления, сигна-	Выключатель или переклю- чатель	SA
	лизации и измерительных	Выключатель кнопочный	SB
	(обозначение SV применя- ют для аппаратов, не име- ющих контактов силовых цепей)	Выключатель автоматиче- ский Выключатели, срабатываю- щие при изменении различ- ных параметров: уровня давления положения (путевой) частоты вращения температуры	SF SL SP SQ SK SR
Т	Трансформаторы, автотранс-	Трансформатор тока	TA
	форматоры	Электромагнитный стабили- затор Трансформатор напряже- ния	TS TV
и	Устройства связи, преобра-	Модулятор	UB
	зователи электрических ве-	Демодулятор	UR
	личин в электрические	Дискриминатор Преобразователь частотный, инвертор, генератор часто- ты, выпрямитель	UI UZ
V	Приборы электровакуумные	Диод, стабилитрон	VD
	и полупроводниковые	Прибор электровакуумный Транзистор Тиристор	VL VT VS
79
Продолжение табл. 7
Однобук- венный код	Группа видов элементов	Примеры видов элементов	Двухбук- венный код
W	Линии и элементы сверхвы-	Ответвитель	WE
	сокой частоты, антенны	Короткозамыкатель	WK
		Вентиль	WS
		Трансформатор, фазовраща-	WT
		тель	
		Аттенюатор	WU
		Антенна	WA
X	Соединения контактные	Токосъемник, контакт сколь- зящий	ХА
		Штырь	ХР
		Гнездо	XS
		Соединение разборное	XT
		Соединитель высокочастот- ный	XW
Y	Устройства механические с	Электромагнит	YA
	электромагнитным приво-	Тормоз с электромагнитным	YB
	дом	приводом Муфта с электромагнитным	YC
		приводом Электромагнитный патрон	YH
		или плита	
Z	Устройства конечные, филь-	Ограничитель	ZL
	тры, ограничители	Фильтр кварцевый	ZQ
устройство, которому они принадлежат. Так, все контакты реле
К1 будут иметь позиционное обозначение К1. Первая и вторая
части позиционного обозначения являются обязательными.
В третьей части указывается функциональное назначение
элемента (R1F — резистор R1, используемый как защитный).
Буквенные коды для указания функционального назначения
элементов приведены ниже (заметим, что третью часть обозна-
чения элемента применяют редко):
Буквенный код	Функциональное назначение элемента
A В	Вспомогательный Направление движения (вперед, назад, вверх, вниз, по часовой стрелке, против часовой стрелки)
С D F G H I К M N P Q	Считающий Дифференцирующий Защитный Испытательный Сигнальный Интегрирующий Толкающий Главный (основной) Измерительный Пропорциональный Состояние (старт, стоп, ограничение)
80
R	Возврат, сброс
S	Запоминание, запись
Т	Синхронизация, задержка
V	Скорость (ускорение, торможение)
W	Сложение
X	Умножение
У	Аналоговый
Z	Цифровой
Позиционные обозначения элементов проставляют рядом с
графическими обозначениями этих элементов (с правой стороны
или над ними).
У всех выводов (контактов) элементов и устройств должны
быть указаны их обозначения, нанесенные на изделия при изго-
товлении или принятые в проекте. Обычно обозначения выводов
графически изображают точкой, а для позиционного обозначе-
ния вывода проставляют над точкой цифру (рис. 2.14). Наличие
точки дает возможность отличить позиционное обозначение вы-
вода (контакта) от других обозначений, например обозначений
(маркировки) участков цепей.
На принципиальных электрических схемах допускается со-
единение раздельно изображенных частей одного элемента ли-
нией механической связи (см. элемент SQ3 на рис. 2.12).
При необходимости на схеме маркируют участки электриче-
ских цепей в соответствии с ГОСТ 2.709—72. Маркировка слу-
жит для опознания участков цепей и ,может отражать их функ-
циональное назначение в схеме. Участки цепи, разделенные
размыкающими или замыкающими контактами приборов, обмот-
ками реле, резисторами и другими элементами, имеют разную
маркировку (см. рис. 2.12). Участки цепи, разделенные разъем-
ными или неразборными контактными соединениями, должны
иметь одинаковую маркировку, хотя участкам, проходящим че-
рез разъемные контактные соединения, допускается присваивать
разную маркировку. Для различения участков цепей разрешает-
ся добавлять к маркировке числа или другие обозначения, при-
нятые для аппаратов, отделяя их знаком дефис, например 75-4
(участок 4 принадлежит цепи управления двигателем 75).
Маркировку проставляют последовательно от ввода источни-
ка питания к потребителю, а разветвляющиеся участки цепи —
сверху вниз и слева направо. Силовые цепи переменного тока
маркируют буквами, обозначающими фазы, и последовательны-
ми числами (Д, В, С, Al, Bl, С1 и т. д.). Для обозначения сило-
вой цепи однофазного переменного тока используют буквы AN,
BN, CN, где буква N относится к нулевому проводу.
Входные и выходные силовые цепи постоянного тока марки-
руют с указанием полярности: плюс «+», минус «—». Участки
цепей положительной полярности маркируют четными числами,
отрицательной полярности — нечетными. Допускается маркиров-
ка этих цепей последовательными числами. Цепи управления
(пуска и останова электрических двигателей, сигнализации, за-
6—581
81
Рис. 2.14. Обозначение выводов
устройств:
1, 2, 17, 18, 25, 26 — обозначение выво-
дов; 11, 12, 13 — обозначение маркиров-
ки участков цепей.
щиты, блокировки, измере-
ния) маркируют последова-
тельными арабскими цифра-
ми (см. рис. 2.12). Перед
маркировкой участков этих
цепей допускается простав-
лять обозначения, характе-
ризующие функциональное назначение цепи, условно принятыми
буквами. В этом случае последовательность чисел допускается
устанавливать в пределах функциональной цепи. Маркировка
может быть проведена числами с учетом функциональных при-
знаков цепей, что упрощает чтение схемы, например:
Цепи измерения, управления, регулиро-
вания ................................
Цепи сигнализации.....................
Цепи питания............................
От 1 до 399
От 400 до 799
От 800 до 999
Маркировку (число) проставляют около концов или в середи-
не участка цепи (при вертикальном расположении цепи — слева
от изображения участка цепи, при горизонтальном — над изо-
бражением участка).
Отдельные цепи принципиальных электрических схем реко-
мендуется изображать горизонтальными (или вертикальными)
линиями (строками) в последовательности сверху вниз (или сле-
ва направо), определяемой порядком срабатывания установлен-
ных в них элементов. Такой способ выполнения схем называют
строчным. Для облегчения нахождения элементов на схеме стро-
ки нумеруют: 1, 2, 3 и т. д. (см. рис. 2.12, строки /—6).
Коммутирующие устройства (контакты реле, кнопочные вы-
ключатели и т. д.) на электрических схемах, как правило, долж-
ны изображаться в положении, соответствующем отсутствию
тока во всех цепях схемы и внешних принудительных сил. Если
в схеме приняты другие положения таких устройств, это следует
оговорить в примечании. Контакты сигнализирующих и регули-
рующих приборов изображают при оптимальном значении пара-
метров.
Если схема сложна, для облегчения ее чтения с правой сто-
роны строк следует дать поясняющие надписи, например: «Дви-
гатель включен».
Устройства на схемах могут изображаться совмещенным и
разнесенным способом (рис. 2.15). При совмещенном способе
составные части устройств (например, катушка и контакты ре-
ле КГ) изображают близко друг к другу. При разнесенном спо-
82
~звов '
Рис. 2.15. Принципиальная электрическая схема управления электродвига-
телем:
а — совмещенный способ изображения элементов; б — разнесенный способ изображения
элементов; А1 — контактор; А2 — кнопочная станция; АЗ — реле тепловой защиты; КМ —
магнитный пускатель; КК1, КК2—контакты реле Тепловой защиты (АЗ).
собе составные части располагают в разных местах схемы так,
чтобы отдельные цепи были изображены более наглядно. Разре-
шается некоторые устройства в схеме показывать разнесенным
способом, а остальные (конструктивно более сложные) — совме-
щенным. Допускается также (в 'случае если вся схема выполне-
на разнесенным способом) на свободном поле листа дать графи-
ческие обозначения отдельных устройств, выполненные совме-
щенным способом.
Принципиальные электрические схемы могут выполняться в
многолинейном и однолинейном изображении (рис. 2.16). При
однолинейном изображении уменьшаются размеры схемы и со-
кращается объем графических работ.
В сложных схемах для того, чтобы облегчить нахождение
составных частей реле, выполненных разнесенным способом, по-
ле схемы можно разбить на
зоны, а справа от графического
обозначения обмотки реле по-
местить таблицу с указанием
в ней типов контактов реле
Рис. 2.16. Многолииейное (а) и одно-
линейное (б) изображения принци-
пиальных электрических схем.
6*
83
Рис. 2.17. Принципиальная электрическая схема с разбивкой поля схемы на
зоны.
(з — замыкающий, р — размыкающий) и зоны на схеме, где эти
контакты расположены (рис. 2.17).
С этой же целью, т. е. для облегчения нахождения составных
частей реле (когда схема не разбивается на зоны), справа от
графического обозначения обмотки реле помещают таблицу с
указанием номеров строк, где находятся контакты этого реле
(см. рис. 2.12).
Для облегчения чтения принципиальных электрических схем,
элементы которых работают в зависимости от времени (контак-
ты командного прибора КЭП-12у, .реле времени и т. п.) или от
положения (состояния) какого-либо устройства (запорного кла-
Контакт	Время в минутах														Назначение контакта
	0 1 2'34 5 6 7 В 3101112														
Р1															Управление ВВигателем КЭП
															
Р2															Управление мешалкой
															
РЗ															Управление Вентилятором
															
Р4															Управление клапаном 1
															
Р5															Управление клапаном 2
															
Р6															Управление клапаном 3
 ч Контакт замкнут
Рис. 2.18. Диаграмма замыкания контактов многоценного командного при-
бора КЭП-12у.
«4
Рис. 2.19. Диаграмма замыкания кон-
тактов переключателя SA1:
л — левая группа контактов; п — правая груп-
па контактов.
пана, рукоятки переключателя и
т.д.), на одном листе с принци-
пиальной схемой приводится диа-
грамма замыкания контактов. На
рис. 2.18 изображена временная
диаграмма (циклограмма) замы-
кания контактов многоцепного
командного прибора КЭП-12у,
а на рис. 2.20 — диаграмма замы-
Номер секции	номер контакта		Положение рукоятки					
			-45°		0°		+45°	
			„Диет?		„0“		„Мест."	
			1		2		3	
	/7	П	Л	п	п	П	л	п
I	/	2	X					X
П	3	4	X					X
ш	5	6	X					X
ш	7	в	X					X
V	9	10	X					X
и	11	12	X					X
кания контактов переключателя х-контакт замкнут
SA1.	• -контакт не используется
Контакты, используемые в
других схемах, показывают отдельно на свободном поле листа
с указанием названия схемы, в которой они используются, и но-
меров цепей этой схемы (см. рис. 2.12, контакты КМ, занятые
в схеме защиты).
Если контакты магнитных пускателей, реле и подобных уст-
ройств используют в данной схеме, а катушки (обмотки) их
расположены в других схемах, каждый контакт заключают в
контур, обозначаемый тонкой линией. Около контура следует
указать название схемы, где располагается катушка (обмотка)
того устройства, которому принадлежит данный контакт
(см. рис. 2.12, контакт К4).
Принципиальная электрическая схема управления сложным
объектом может быть дополнена для пояснения технологиче-
ской схемой, размещаемой на свободном поле листа. Такую тех-
нологическую схему выполняют в упрощенном виде.
На принципиальной электрической схеме приводится пере-
чень использующихся в ней элементов, располагаемый, как пра-
вило, над основной надписью (расстояние между таблицей, в ко-
торой приведен перечень элементов, и основной надписью долж-
но быть не менее 12 мм). Продолжение перечня помещают слева
от основной надписи, повторяя головку таблицы. Перечень мо-
жет быть выполнен и в виде самостоятельного документа (фор-
мат 11) —см. ГОСТ 2.104—68 (форма 2 и 2а).
В графе «Примечание» указывают технические данные эле-
ментов, не содержащиеся в их наименованиях.
Графу «Зона» можно заменить графой «Номер строки»
(в которой расположен данный элемент).
Названия элементов в перечень записывают группами в ал-
фавитном порядке буквенных позиционных обозначений. Назва-
ния элементов с одинаковыми электрическими параметрами до-
пускается записывать в одну строку, указывая в графе «Поз.
85
Рис. 2.20. Способы записи
значений параметров.
обозначение» порядковые номера только первого и последнего
элементов, например 1 ... 8. В графе «Кол.» в этом случае указы-
вают общее количество данных элементов (в нашем приме-
ре—8).
Электрические параметры резисторов и конденсаторов могут
быть указаны около графического элемента (рис. 2.20). В этом
случае используют упрощенный способ записи единиц изме-
рения:
для резисторов сопротивлением от 0 до 999 Ом — без указа-
ния единиц измерения; от 1-Ю3 до 999-103 Ом — в килоомах с
обозначением единицы измерения строчной буквой «к»; от Ы06
до 999-106 Ом — в мегаомах с обозначением единицы измерения
прописной буквой М; выше 1-Ю9 Ом — в гигаомах с обозначе-
нием единицы измерения прописной буквой Г;
для конденсаторов емкостью от 0 до 9999-1212 Ф —в пикофа-
радах без указания единицы измерения; от 1 -10 8 до 9999-
 10~6 Ф —в микрофарадах с обозначением единицы измерения
строчными буквами «мк».
При изображении на схеме элементов, параметры которых
подбирают при регулировании, около позиционных обозначений
этих элементов ставится звездочка, например R1*.
При наличии в схеме нескольких одинаковых элементов,
устройств или функциональных групп, соединенных параллель-
но, вместо изображения всех ветвей параллельного соединения
допускается изображение только одной ветви с указанием (ус-
ловно) общего числа ветвей (рис. 2.21,а). Когда в изделии име-
ется несколько одинаковых элементов, устройств или функцио-
нальных групп, соединенных последовательно, допускается ис-
пользовать схемы, представленные на рис. 2.21,6, с указанием
числа элементов.
Рис. 2.21. Условное изображение схем параллельного (а) и последователь-
ного (б) включения одинаковых элементов устройств и функциональных
групп.
86
На свободном поле схемы допускается помещать сведения о
марках, сечениях и цветах проводов и кабелей, которыми долж-
ны быть выполнены соединения элементов, а также указания о
специфических требованиях к монтажу изделия
В некоторых случаях на поле схемы помещают краткие по-
яснения работы сложной схемы.
При использовании данной схемы для нескольких агрегатов
в специальной таблице записывают наименования всех агрега-
тов и указания о применимости элементов схемы для каждого
агрегата.
6. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Принципиальные пневматические и гидравлические схемы, как
и принципиальные электрические схемы, определяют полный со-
став элементов и взаимосвязь между ними. Они должны давать
детальное представление о принципах работы соответствующих
установок. Эти схемы являются основанием для разработки дру-
гих конструкторских документов и используются при изучении
принципов работы установок, а также при их наладке и ре-
монте.
Принципиальные пневматические и гидравлические схемы ав-
томатизации составляют лишь тогда, когда функциональные схе-
мы автоматизации не дают полного представления о проекти-
руемой схеме управления.
Принципиальные пневматические и гидравлические схемы
выполняют по определенным правилам (см. ГОСТ 2.704—76
«Правила выполнения гидравлических ,и пневматических
схем»).
В настоящее время отсутствуют стандарты на условные гра-
фические обозначения устройств >в пневматических и гидравличе-
ских схемах автоматизации. В связи с этим различные пред-
приятия и проектные организации пользуются своими правила-
ми. Например, передающие измерительные преобразователи,
измерительные, регулирующие и функциональные приборы реко-
мендуется изображать в виде прямоугольника (квадрата) с ука-
занием внутри него (или рядом с ним — справа или сверху) ус-
ловного буквенного обозначения (табл. 8) или заводского типа
изделия (ПР3.21, ПВ10.1Э и т. п.).
Для обозначения пневматических и гидравлических кнопоч-
ных выключателей, тумблеров, конечных выключателей, пневмо-
ламп, контактов пневмо- и гидрореле используют условные обо-
значения соответствующих электрических элементов. Дискрет-
ные логические элементы изображают прямоугольником или по-
луокружностью с указанием внутри логической функции («Да»,
«Нет», «И» и т. д.).
Условные графические обозначения элементов схем рекомен-
дуется выполнять линиями, толщина которых в 2 раза больше
87
Таблица 8. Условные буквенные обозначения приборов и устройств
на принципиальных пневматических и гидравлических схемах автоматизации
Условное обозначение	Вид прибора (устройства)	Условное обозначение	Вид прибора (устройства)
А	Устройство (общее обо- значение)	им-п	Измерительный	меха- низм показывающий
БС БП	Блок сигнализации Блок предварения	им-с	Измерительный меха- низм самопишущий
V	Блок извлечения квад- ратного корня	ВИП	Вторичный измеритель- ный прибор
Бсум	Блок суммирования	мн	Манометр
БУ	Блок умножения	ом	Образцовый манометр
П	Позиционер	т	Термометр
РУ	Регулирующее устройст- во	РЗ пз	Ручной задатчик Программный задатчик
УКС	Устройство корректиров- ки соотношения	РД РП	Реле давления Реле переключения
р ЭР	Регулятор Экстремальный регуля- тор	ПР	Промежуточное реле Кнопочный переключа- тель:
КР	Корректирующий регу- лятор	А	автоматическое регу- лирование
ВР ПДУ	Вспомогательный регу- лятор Панель дистанционного управления	Р АП	ручное регулирование программное автома- тическое регулирова- ние
СУ	Станция управления	вд	Влагоотделитель
им	Исполнительный меха- низм	вн ко	Вентиль Обратный клапан
РО пд	Регулирующий орган Постоянный дроссель	КП	Предохранительный кла- пан
эпп	Электропневматический преобразователь	км н	Компрессор Насос
пэп	Пневмоэлектрический пр еобразователь	PC ф	Ресивер Фильтр
д ИУ	Датчик Измерительное устройст- во	ц	Гидроцилиндр
толщины линий связи. Разрешается толщину линий условных
графических обозначений делать равной толщине линий связи
(0,2—0,6 мм).
Допускается присваивать линиям связи порядковые номера,
начиная с единицы (как правило, по направлению рабочей сре-
ды). Номера линий связи на схеме обычно проставляют около
обоих концов изображения линии.
На пневматических и гидравлических схемах, содержащих и
электрические элементы, трубопроводы показывают сплошными
линиями, провода — штрихпунктирными.
Над основной надписью схемы помещают перечень основной
и вспомогательной аппаратуры.
88
1. СХЕМЫ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТРУБНЫХ ПРОВОДОК
На схемах внешних электрических и трубных проводок расшиф-
ровываются потоки электрических и трубных линий, показанных
на монтажных чертежах проводок. Эти схемы применяют при
монтажных работах, а также при эксплуатации средств автома-
тизации. В общем случае они содержат условные изображения
щитов и пультов; средств автоматизации, расположенных вне
щитов и пультов; соединительных и протяжных коробок; элек-
трических и трубных проводок; защитного заземления. На схе-
мах должно быть показано подсоединение электрических и труб-
ных проводок к щитам, пультам, приборам; приведены техниче-
ские указания и перечень (таблица) условных графических обо-
значений.
В простых случаях схемы внешних проводок выполняют в
виде элементных схем для отдельных приборов.
Схемы внешних проводок могут быть выполнены графиче-
ским и табличным способами. При использовании графического
способа на листе размещают пояснительную таблицу; условное
изображение щитов, пультов и шкафов с аппаратурой (с указа-
нием в скобках обозначений монтажных схем); условное изо-
бражение приборов, соединительных коробок, трехходовых вен-
тилей и другой вспомогательной аппаратуры; электрические и
трубные проводки в виде отдельных сплошных линий.
Для каждой электрической проводки рядом с условным обо-
значением приводят ее техническую характеристику: тип или
марку проводки; число жил и их сечение; число рабочих жил
(указывается в квадрате); длину кабеля или куска проводов;
тип, диаметр и длину защитной трубы.
В техническую характеристику трубной проводки, размещае-
мую также рядом с ее условным обозначением, входят: тип
(марка) трубы с указанием ее диаметра и длины; тип запорной
арматуры; тип (марка) пневмокабеля, его длина, число трубок
в нем и диаметр трубок.
Условные изображения приборов, расположенных вне щитов,
показывают между таблицей и условным изображением щитов,
пультов, шкафов. Внутри изображения прибора указывают его
тип и маркировку зажимов или выводов, а около изображения —
его позиционное обозначение на функциональной или принципи-
альной схеме и обозначение установочного чертежа.
Щиты, пульты, шкафы с аппаратурой изображают в виде
прямоугольников с указанием их наименования. В случае много-
панельных щитов необходимо указать номера панелей.
Соединительные коробки электропроводок и пневмокабелей,
протяжные коробки и сборки зажимов показывают в виде кон-
тура, размеры которого пропорциональны габаритам изделия.
Около контура указывают тип изделия и его порядковый номер,
например КСК-24, № 1.
89
На схеме необходимо маркировать провода, жилы кабелей и
трубы в соответствии с принципиальными схемами. Маркиров-
ку проставляют у мест подключения к зажимам внещитовых
приборов, соединительных коробок и т. п., а также у контура
условного обозначения щита (пульта).
Электрическим кабелям и защитным трубам, в которых про-
ложены провода, присваивают порядковые номера: 1, 2, 3 и т. д.
Если кабели и провода проложены в коробах, перед цифрой но-
мера указывают букву «К»: KI, К.2, КЗ и т. д.
Трубным проводкам, в том числе и пневмокабелям, присваи-
вают порядковые номера с индексом «О»: 01, 02, 03 и т. д.
Номера кабелей, проводов и труб проставляют в окружно-
стях, диаметр которых рекомендуется брать равным 10—12 мм.
На схеме внешних проводок (над основной надписью) приво-
дят перечень (таблицу) кабелей, проводов, соединительных и
протяжных коробок, электрофитингов, арматуры и т. п. Короба
и перфорированные лотки в перечень не включают, о чем долж-
на быть сделана пометка на поле схемы.
При табличном способе выполнения схем внешних трубных
проводок трубную обвязку приборов и линию связи от места
отбора сигнала до прибора на схеме не показывают, а соответ-
ствующие данные заносят в таблицу. Другие линии связи вы-
полняют обычным графическим способом.
Из справочников выбирают тип исполнения схемы трубной
проводки и записывают его в соответствующую графу таблицы.
Размеры граф этой таблицы (как и таблицы при графическом
способе выполнения схем внешних проводок) следует принимать,
исходя из объема вносимой 'в эти графы информации.
Толщина линий элементов схем внешних проводок должна
быть в пределах 0,4—1 мм.
Размеры других элементов этих схем (например, размеры ус-
ловного изображения щита, квадрата или числа, указывающего
число рабочих жил в кабеле и др.) стандартами не устанавли-
ваются, а рекомендуются правилами, действующими в пределах
той или иной проектной организации.
8. ПЛАНЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
И СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОК
На планах показывают места установки средств автоматизации,
расположение электрических и трубных проводок по отношению
к строительным конструкциям здания, технологическому обору-
дованию и технологическим трубопроводам, изображаемым в
этом случае упрощенно. Дополнительно можно приводить раз-
резы и сечения ’зданий с указанием на них способа привязки
средств автоматизации по высоте. Эти же сведения разрешается
оговаривать в технических указаниях на планах.
Чертежи планов расположения оборудования и соединитель-
ных проводок выполняют в масштабе 1 : 100 или 1 :50. Для каж-
дого этажа здания составляют свой чертеж плана.
90
План на отметке 0.00
Рис. 2.22. План расположения средств автоматизации и проводок (фрагмент):
2, 3, 4, 7, 8— позиции по перечню на монтажные материалы; 01, 02, 03, 04, 06, 010, 012 —
номера труб; 24, 25 — номера электрических проводок; 7д, 8д, 12а, 13а, 16а, 17а, 18а —
позиции приборов на функциональной схеме автоматизации.
На плане условными графическими обозначениями показы-
вают отборные устройства, первичные приборы и регулирующие
органы, расположенные на технологическом оборудовании и тех-
нологических трубопроводах; приборы, исполнительные механиз-
мы, электроаппаратуру и другое оборудование, устанавливаемое
вне щитов (на стенах и колоннах зданий, в каналах, на эстака-
дах, открытых площадках и т. д.); щиты, .пульты и шкафы; со-
единительные и протяжные коробки; электрические и трубные
проводки. Обозначения некоторых элементов можно найти в
ГОСТ 2.754—72 «Обозначения условные графические электриче-
ского оборудования и проводок на планах».
Рядом с графическими обозначениями средств автоматизации
указывают их позиционные обозначения в соответствии со схе-
мой внешних электрических и трубных проводок. Для элемен-
тов, не имеющих самостоятельного позиционного обозначения,
например для отборных устройств давления, приводят позицион-
ные обозначения приборов, к которым они относятся.
На планах все электрические и трубные проводки должны
иметь номера, соответствующие схемам внешних электрических
и трубных проводок. Материалам и изделиям, применяемым для
монтажа проводок, присваивают позиционные обозначения, их
располагают над полками линий-выносок, а номера проводок
проставляют в прямоугольниках.
На планах приводят обозначения классов пожаро- и взрыво-
опасных помещений, категорий и групп взрывоопасных смесей,
а также наименования взрывоопасных газов и паров.
На планах расположения средств автоматизации и проводок
приводят перечень монтажных материалов и изделий, выполняе-
91
мый в виде таблицы. В перечень включают трубные блоки, ко-
роба, мосты, лотки, кабельные конструкции и т. д. В графе
«Примечание» указывают массу материалов и изделий.
Пример выполнения плана расположения средств автомати-
зации и соединительных проводок приведен на рис. 2.22.
Планы расположения средств автоматизации и соединитель-
ных проводок можно выполнять и методом трасс. В этом случае
на одном из листов показывают только расположение конструк-
ций (коробов, лотков, кабелей и т. п.) с привязкой их к строи-
тельным элементам зданий, а на другом — расположение средств
автоматизации и проводок. На первом листе приводят перечень
монтажных материалов и изделий. Потоки кабелей, проводов и
труб на втором листе показывают одной линией, без координа-
ции с элементами здания, но в соответствии с первым листом.
Кроме перечисленных схем в состав проекта систем автома-
тического управления технологическими процессами входят чер-
тежи общих видов щитов и заказные спецификации.
Чертежи общих видов щитов. Чертежи общих видов щитов содержат вид
спереди, перечень составных частей (приборов, аппаратуры), таблицу надпи-
сей на табло и в рамках (у приборов и аппаратуры). На этих чертежах
средства автоматизации изображают упрощенно, в виде внешних очертаний,
сплошными основными линиями.
Заказные спецификации. Заказные спецификации (заявочные ведомости)
на средства автоматизации включают перечень всех приборов, электроаппа-
ратуры, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных
материалов (кабелей, проводов, соединительных и протяжных коробок, труб,
трубных блоков, коробов, лотков и т. д.), нестандартизовэнного оборудова-
ния. В них указывают также средства автоматизации, поставляемые комп-
лектно с технологическим оборудованием, но об этом делают в специфика-
циях соответствующую отметку.
ГЛАВА 3
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ, РЕГУЛИРОВАНИЯ,
СИГНАЛИЗАЦИИ, БЛОКИРОВКИ И ЗАЩИТЫ
1.	СХЕМЫ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ
Методы контроля и регулирования параметров объектов хими-
ческой технологии изучают в специальных курсах, поэтому здесь
приводятся лишь функциональные схемы контроля и регулиро-
вания, выполненные по ОСТ 36-27—77 и сведенные в таблицу
(табл. 9).
На промышленных предприятиях используют машины цент-
рализованного контроля, цифровой регистрации, сигнализации и
регулирования (МЦКР). Применение этих машин позволяет
уменьшить размеры операторских пунктов, щитов и пультов уп-
92
Обозначение*
Таблица 9. Схемы контроля и регулирования параметров
№№ п. п.	Наименование схемы
1.	Измерение расхода газа (пара, жидко- сти). Комплект средств: сужающее устройство (ДК6-50) — поз. 1а, передающий преобра- зователь	расхода (13ДД11) — поз. 16, вторичный	прибор (ПВ4.2Э)—поз. 1в
2.	Измерение количества жидкости счетчиком (ШЩУ-25-6)
3.	Измерение расхода и количества жидкости. Комплект средств: су- жающее устройство (ДК6-50) — поз. 1а, вторичный прибор — дифманометр (ДСС-712Н) — поз. 16
4.	Измерение расхода и количества жидкости. Комплект средств: су- жающее устройство (ДК6-50) — поз. 1а, передающий преобра- зователь (13ДД11) — поз. 16, вторичный прибор (ПВ4.2Э) — поз. 1в, интегратор пневматический (ПИК-/а) — поз. 1г
5.	Измерение давления в аппарате пружин- ным	манометром (ОБМЫ60)
Ё
а
3
93
Продолжение
п. п
Наименование схемы
Обозначение*
6.
Измерение давления
газа в трубопроводе.
Комплект средств: пе-
редающий преобразо-
ватель (13ДИ13) —
поз. 1а, вторичный
прибор (ПВ4.2П) —
поз. 16
Измерение	уровня
жидкости.
Комплект средств:
передающий преобра-
зователь (13УБ08) —
поз. 1а, вторичный
прибор (ПВ4.2Э) —
поз. 16
Измерение уровня
жидкости емкостным
уровнемером
(ЭИУ-2): датчик —
поз. 1а, электронный
блок — поз. 16, вто-
ричный прибор —
поз. 1в
LE
1а
2 g	1 5		
Щит опе- ратора		/77^	
9.
Измерение темпера-
туры.
Комплект средств:
термоэлектрический
преобразователь
(ТХК-0515)—поз. 1а,
электронный потен-
циометр (КСП-3) —
поз. 16
94
Продолжение
№№
п. п.
Наименование схемы
Обозначение*
10. Измерение темпера-
туры.
Комплект средств:
' ч термоэлектрический
преобразователь
(ТХА-0515)—поз. 1а,
токовый преобразова-
тель	(ПТ-ТП-68) —
поз. 16, электропнев-
матический преобра-
зователь (ЭПП) —
поз. 1в, вторичный
прибор (ПВ4.2Э) —
поз. 1г
11. Измерение темпера-
туры манометриче
ским термометром
(ТГС-711)
12.
Измерение темпера-
туры многоточечным
прибором.
Комплект средств:
термопреобразовате-
ли сопротивления
(ТСП-6097) — поз.
1а—1в, электронный
мост (КСП-4) —
поз. 1г.
13.
Измерение темпера-
туры.
Комплект средств:
термопреобразовате-
ли сопротивления
(ТСМ-6097) — поз.
1а — 1в, переключа-
тель (ПМТ-4) — поз.
1г, милливольтметр
(М-64) — поз. 1д
95
Продолжение
№№
п. п.
Наименование схемы
Обозначение*
14.
15.
16.
Измерение состава га-
зовой смеси хромато-
графом (ХП-499):
датчик (дозатор,раз-
делительная колонка,
детектор) — поз. 1а,
блок управления —
поз. 16, вторичный
прибор — поз. 1в, ко-
мандный прибор —
поз. 1г
Примечание. Па-
нель подготовки газа
на схеме не показа-
на, так как является
вспомогательным уст-
ройством
Измерение и сигнали-
зация концентрации
взрывоопасного газа
(пара) в воздухе про-
изводственного поме-
щения прибором
СТХ-ЗУ или
СВК-ЗУ4: датчик —
поз. 1а, вторичный
прибор (с блоком пи-
тания) — поз. 16, при-
боры световой сигна-
лизации (СС2 и
ТС1) — поз. HL1 и
HL2, приборы звуко-
вой сигнализации
(звонок М3 или ре-
вун ВУ) — поз. НА1
и НА2
Регулирование расхо-
да.
Комплект средств:
сужающее устройство
(ДК6-50) — поз. 1а,
передающий преобра-
зователь расхода
(13ДД11) — поз. 16;
вторичный прибор со
станцией управления
(ПВ10.1Э) — поз. 1в;
регулирующий блок
(ПР3.31) — поз. 1г;
мембранное исполни-
тельное устройство
(25ч30иж) — поз. 1д
1
I
96
Продолжение
т
п. п.
Наименование схемы
Обозначение*
17.
Регулирование темпе-
ратуры вещества.
Комплект средств:
термоэлектрический
преобразователь
(ТХА--0515) — поз. 1а,
электронный потен-
циометр с пневмати-
ческим регулирую-
щим	устройством
(КСП-3, мод. 1800)—
поз. 16, пневматиче-
ская панель
(ПП12.2)- поз.	1в,
мембранное исполни-
тельное устройство
(К) —поз. 1г
Примечание. Та-
кое же графическое
изображение имеет
схема регулирования
температуры, в кото-
рой используются тер_-
мопреобразователь
сопротивления
(ТСМ-6097) — поз. 1а,
электронный мост с
пневматическим регу-
лирующим устройст-
вом (КСМ-3, мод.
1800)—поз. 16,
пневматическая па-
нель (ПП12.2)—поз.
1в, мембранное ис-
полнительное устрой-
ство (К) — поз. 1г
18.
Регулирование темпе-
ратуры вещества.
Комплект средств:
тер моэлектр ический
преобразователь
(ТХА-0515) — поз 1а,
токовый преобразова-
тель (ПТ-ТП-68) —
поз. 16, электропнев-
матический преобра-
зователь (ЭПП) —
поз. 1в, вторичный
прибор со станцией
управления
(ПВ10.1Э)—поз. 1г,
регулирующий блок
(ПР3.31) — поз.
7-581
97
Продолжение
п. п.
Наименование схемы
Обозначение*
мембранное исполни-
тельное устройство
(МКС)—поз. 1е
Примечание. Та-
кое же графическое
изображение имеет
схема регулирования
температуры, в кото-
рой используются тер-
мопреобразователь
сопротивления
(ТСП-6097) — поз. 1а,
токовый преобразова-
тель (ПТ-ТС-68) —
поз. 16, электропнев-
матический преобра-
зователь (ЭПП) —
поз. 1в, вторичный
прибор со станцией
управления
(ПВ10.1Э) — поз. 1г,
регулирующий блок
(ПР3.31) — поз. 1д,
мембранное исполни-
тельное устройство
(КР) — поз. 1г
19.
Программное регули-
рование Уровня.
Комплект средств:
передающий преобра-
зователь	уровня
(13УБ08) — поз. 1а,
вторичный прибор со
станцией управления
(ПВ10.1Э)—поз. 16,
программный задат-
чик (П31.2ЭА)—поз.
1в, регулирующий
блок (ПР3.31)—поз.
1г, мембранное ис-
полнительное устрой-
ство (КИ) — поз. 1д
98
Продолжения
Наименование схемы
Обозначение*
п. п.
20.
Каскадно-связанное
(многоконтурное) ре-
гулирование уровня
(регулирование рас-
хода с коррекцией по
уровню).
Комплект средств:
сужающее устройство
(ДК6-50) — поз. 1а,
передающий преобра-
зователь расхода
(13ДД11)—поз. 16,
передающий преобра-
зователь уровня
(13УБ08)—поз. 2а,
два вторичных прибо-
ра со станцией управ-
ления (ПВ10.1Э) —
поз. 1в и 26, два ре-
гулирующих блока
(ПР3.31)—поз. 1г и
2в, переключатель —
поз. 1д, мембранное
исполнительное уст-
ройство (К) — поз. 1е
Примечание. Пе-
реключатель обеспе-
чивает переход на
одноконтурное регу-
лирование уровня.
Для получения схе-
мы регулирования
расхода без коррек-
ции по уровню, а
также для ручного
регулирования ис-
пользуется станция
управления в приборе
1в (переключатель 1д
должен находиться в
положении многокон-
турного регулирова-
ния).
7*
99
Продолжение
NiNi
п. п.
Наименование схемы
Обозначение*
21.
Каскадно-связанное
регулирование темпе-
ратуры (регулирова-
ние расхода пара с
коррекцией по темпе-
ратуре в реакторе).
Комплект средств:
передающий преобра-
зователь температуры
на базе манометриче-
ского термометра
(13ТД73) — поз. 1а,
два вторичных при-
бора со станцией уп-
равления
(ПВ10.1Э) — поз. 16
и 2в, два регулирую-
щих блока
(ПР3.31)—поз. 1в и
2г, сужающее устрой-
ство (ДК6-50) — поз.
2а, передающий пре-
образователь расхода
(13ДД11) — поз. 26,
приборы ограничения
сигнала (ПП11.1) —
поз. 2д и 2е, мем-
бранное исполнитель-
ное устройство
(МКС) —поз. 2ж.
Примечание.
Приборы (поз. 2д и
2е) ограничивают
значение пневматиче-
ского сигнала, посту-
пающего от регулято-
ра температуры к ре-
гулятору расхода, по
нижнему и верхнему
уровням в целях иск-
лючения аварийной
ситуации.
Для обеспечения воз-
можности перехода
на одноконтурное ре-
гулирование темпера-
туры в схеме должен
быть предусмотрен пе-
реключатель (см. п.
20)
100
Продолжение
№№
п. п.
& Наименование схемы
Обозначение*
22.
23.
Регулирование соот-
ношения	расходов
двух потоков.
Комплект	средств:
два сужающих уст-
ройства (ДК6-50) —
поз. 1а и 2а, два пе-
редающих преобразо-
вателя расхода
(13ДД11) —поз. 16 и
26, два блока для из-
влечения квадратного
корня	(ПФ 1.17) —
поз. 1в и 2в, вторич-
ный прибор на два
параметра со станци-
ей управления
(ПВ10.2Э)—поз. 2г,
регулирующий блок
(ПРЗ.ЗЗ) — поз. 2д,
мембранное исполни-
тельное устройство
(МКС) — поз. 2е.
Примечание.
Блоки для извлече-
ния квадратного кор-
ня (поз. 1в и 2в) да-
ют возможность обес-
печить точно задан-
ное соотношение рас-
ходов по всей шкале
регулятора.
Регулирование соот-
ношения	расходов
двух потоков.
Комплект	средств:
два сужающих уст-
ройства (ДК6-50) —
поз. 1а и 2а, два пе-
редающих преобразо-
вателя расхода
(13ДД11)—поз 16 и
26, два блока для из-
влечения квадратного
корня	(ПФ 1.17) —
поз. 1в и 2в, вторич-
ный прибор на один
параметр со станцией
управления
(ПВ10.1Э), регулиру-
ющий блок
(ПР3.31) — поз. 2е,
прибор для умноже-
ния пневматического
101
Продолжение
№N.
п. п.
Наименование схемы
Обозначение*
24.
25.
сигнала на постоян-
ный коэффициент
(ПФ 1,9)—поз. 2г,
вторичный прибор
(ПВ4.2Э) — поз. 1г,
мембранное исполни-
тельное устройство
(КР) — поз. 2ж.
Регулирование соста-
ва газовой смеси хро-
матографом
(ХП-499): датчик —
поз. 1а, блок управ-
ления — поз. 16, вто-
ричный прибор с пиев-
мопреобразовате-
лем — поз. 1в, уст-
ройство ППХ-1 или
УВХ-8 — поз. 1г, ко-
мандный прибор
(КЭП-12у) —поз. 1д,
вторичный прибор со
станцией управления
(ПВ10.1Э)—поз. 1е,
регулирующий блок
(ПР3.31)—поз. 1ж,
мембранное исполни-
тельное устройство
(К) —поз. 1и.
Программное управ-
ление циклическим
(периодическим) про-
цессом.
Комплект средств:
командный электро-
пневматический при-
бор (КЭП-12у)—поз.
1а, кнопочный вы-
ключатель
(КУ121-1) — поз. 16,
мембранное исполни-
тельное устройство (с
двухходовым запор-
ным клапаном
22нж10п) — поз. 1в,
магнитный пускатель
(ПМЕ-011)—поз. 1г,
электромагнитное ис-
полнительное устрой-
ство (с двухходовым
запорным клапаном
(ЗСК) — поз. 1д,
мембранное исполни-
тельное устройство (с
102
г1-
№№
п. п.
26.
27.
Наименование схемы
Продолжение
Обозначение*
трехходовым запор-
ным клапаном
27ч5нж) — поз. 1е,
звонок электрический
(М3) — поз. 1ж, сиг-
нальная лампа
(СЛ) — поз. 1и
Управление элект-
родвигателем, являю-
щимся приводом цен-
тробежного насоса.
Комплект средств:
кнопочный выключа-
тель (КУ 123-12) —
поз. S1, магнитный
пускатель
(ПМЕ-122) — поз.
КМ1.
Управление электро-
двигателем с двух
постов.
Комплект средств:
два кнопочных вы-
ключателя
(КУ123-12)—поз 4а
и 46, переключатель
(УП) — поз. 4в, маг-
нитный пускатель
(ПМЕ-122)—поз. 4г.
Примечание. Пп. 25—27 — схемы управления циклическим процессом с
помощью командного прибора, относящегося к устройствам программного
управления, и управления электрическими двигателями, использующиеся, в
частности, при ручном регулировании параметров.
* В таблице указаны возможные марки приборов и других автоматических устройств.
равления. С помощью МЦКР получают как оперативную (цик-
лическую или по вызову), так и суммарную информацию за
определенный период. Машины осуществляют световую и звуко-
вую сигнализацию при отклонении контролируемого параметра
от установленных (верхнее или нижнее) значений. Большинство
машин обеспечивает последовательное автоматическое двухпо-
зиционное регулирование всех подключенных параметров.
В отдельных случаях машины снабжаются вычислительными
устройствами для первичной обработки информации (умноже-
ние, извлечение квадратного корня, интегрирование). Для даль-
нейшей обработки информации и использования ее при автома-
103
Сигналы от датчиков и
преобразователей
Рис. 3.1. Бло1*-схема МЦКР-
тическом регулировании МЦКР можно сочетать с ЭВМ или с
регуляторами.
МЦКР широко применяют для управления большим числом
однотипных простых объектов, где одна машина заменяет мно-
жество приборов (показывающих, сигнализирующих, а часто и
регулирующих). Эти машины представляют собой многоточеч-
ные измерительные приборы, обегающее устройство которых
последовательно собирает информацию от датчиков объектов
управления. Такие машины иногда называют машинами обе-
гающего контроля.
Рассмотрим блок-схему такой машины (рис. 3.1). Унифици-
рованные аналоговые сигналы от датчиков поступают к комму-
татору. В отдельных случаях для унификации сигналов между
датчиками и коммутатором устанавливают преобразователи.
Коммутатор последовательно подключает датчики к цифровому
преобразователю, в котором аналоговые сигналы преобразуются
в дискретные цифровые и поступают к блоку измерения по вы-
зову, блоку цифровой регистрации и блоку сравнения.
Блок измерения по вызову предназначен для переключения
по усмотрению оператора необходимого сигнала от датчика на
цифровой или аналоговый показывающий прибор. Блок цифро-
вой регистрации обеспечивает последовательную регистрацию
всех измеряемых параметров. Блок сравнения служит для сопо-
ставления измеряемого значения параметра с заданными пре-
104
дельными значениями (уставками)—минимальным и макси-
мальным. Если измеряемый параметр выходит за предельные
значения, на панели устройства обегающей сигнализации заго-
рается лампа. Подключение соответствующей лампы обеспечи-
вает переключатель. Одновременно сигнализируемая величина
печатается в блоке цифровой регистрации красным цветом с ука-
занием времени отклонения и номера точки. При возвращении
измеряемой величины к норме ее значение печатается черным
цветом.
Блок сравнения, кроме того, выдает через переключатель
сигналы на исполнительные механизмы, осуществляющие пози-
ционное регулирование, блокировку, аварийную защиту. Маши-
на обеспечивает возможность записи значений некоторых пара-
метров (постоянно или по вызову оператора) на аналоговом ре-
гистрирующем приборе. Программа работы блоков и переклю-
чающих устройств задается узлом программного управления, ко-
торый обеспечивает также автоматическую проверку исправно-
сти машины.	1
В настоящее время на промышленных предприятиях находят
применение МЦКР следующих марок: МАРС-300, МАРС-УБ,
МАРС-1, РУМБ-2, ЭЛРУ-3, «Зенит-1», «Зенит-2», «Зенит-З»,
«Цикл-2», «Сокол», «Амур-80», «Амур-ТМ», ACT, АСТ-ТС и др.).
Ниже приводится краткое описание машины типа
МАРС-200Р, получившей распространение в химической и неф-
техимической промышленности.	j
Машина предназначена для контроля и позиционного регулирования тем-
пературы большого числа (до 200) однородных технологических установок
(объектов), например плит прессов для формовки и вулканизации изделий
из резины и пластмасс. Машина МАРС-200Р выполняет следующие функции:
обнаруживает выбег температуры из нормальной зоны и сигнализирует об
этом; регистрирует в цифровой форме переход температуры за границы нор-
мальной зоны; измеряет и записывает иа диаграмме температуру в любом
объекте (из двухсот) по вызову оператора; ведет двухпозиционное регули-
рование.
В качестве датчиков к машине подключают термоэлектрические преоб-
разователи стандартных градуировок (ХК, ХА, ПП). Измерительная систе-
ма машины выполнена на компенсационном реохорде по типу автоматиче-
ских электронных потенциометров. Скорость обегания составляет три точки
за одну секунду. На каждом шаге обегания термоэлектрический преобразо-
ватель присоединяется к узлу обнаружения отклонений, в котором входной
сигнал сравнивается с тремя заданными значениями — нижним, номинальным
и верхним. Сравнение с номинальным значением проводится в случае пози-
ционного регулирования. Для каждой точки может быть задано свое номи-
нальное значение. При отклонении температуры от номинального значения
выдается сигнал для позиционного регулирования. Одновременно проводится
сигнализация отклонения. Для всех точек задается одна ширина зоны между
верхним и нижним значением.
Когда измеряемая температура переходит через верхнее или нижнее за-
данное значение, производится регистрация (печать) этого значения темпера-
туры, отмечается время и номер контролируемой точки. Если контролируе-
мая величина находится за верхним или нижним пределом, она печатается
красным цветом, а при возвращении в зону между этими пределами — чер-
ным.
При печати перехода обегание точек задерживается на шесть секунд. Од-
новременно осуществляется сигнализация отклонений.
105
В машине МАРС-200Р имеются устройства самопроверки, обеспечива-
ющие автоматический контроль исправности по ряду цепей и узлов машины
в каждом цикле. Таким образом проверяется правильность обегания точек,
точность узла обнаружения отклонений, точность цифровой регистрации, от-
сутствие обрыва или замыкания на землю цепей термоэлектрических преоб-
разователей и т. д. Точность цифрового измерения составляет ±1,5% (без
учета погрешности датчиков).
В новых МЦКР марок М-40 и М-60, входящих в состав агре-
гатного комплекса средств вычислительной техники (АСВТ-М),
использована микроэлектроника. Машины имеют улучшенные
эксплуатационные характеристики, расширены их функциональ-
ные возможности, обеспечена большая универсальность.
МЦКР семейства М-40 (включающего кроме базовой модели
машины четырех модификаций) служат для сбора, обработки и
регистрации информации, многоканального двухпозиционного
регулирования, вывода информации на цифровые индикаторы и
электронно-лучевые трубки.
Базовая модель машины М-40 осуществляет сбор информа-
ции от аналоговых датчиков, масштабирование, линеаризацию и
преобразование в цифровую форму их сигналов, прием инфор-
мации от 352 двухпозиционных датчиков, сравнение текущих
значений с уставками, сигнализацию, двухпозиционное регули-
рование, периодическую регистрацию и регистрацию парамет-
ров, вышедших за допускаемые значения.
Машины М-41, М-42, М-43, М-44 реализуют часть функций,
выполняемых базовой моделью, и специализированы по отдель-
ным областям использования. Так, машина М-43 выпускается в
двух вариантах, один из которых предназначен для предприя-
тий с Непрерывным и дискретным характером производства,
а второй — только для предприятий с дискретным характером
производства. Эта машина может быть использована для прие-
ма команд управления и обмена информацией с ЭВМ (М-4030,
М-400, М-6000).
Ниже приведены некоторые технические данные устройства
ввода и вывода информации (УВВ) машины М-43:
Число подключаемых аналоговых дат-
чиков ..............................128
Уровень аналоговых сигналов подклю-
чаемых датчиков.....................О — 5 мА,
0 — 5 В
Число подключаемых входных дискрет-
ных модулей...........................22
Уровень дискретных входных сигналов
из ряда 6, 12, 24, 48 В±20% .	.	. Выбирается
Число подключаемых дискретных моду-
лей вывода............................15
Число каналов двухпозиционного регу-
лирования ..........................150
Продолжительность ввода и преобразо-
вания одного аналогового сигнала .	. Не более
150 мкс
Максимальное удаление аналоговых дат-
чиков от УВВ........................3 км
106
Максимальное удаление дискретных дат-
чиков от УВВ.........................
Максимальное удаление исполнительных
механизмов от УВВ....................
Основная погрешность ввода и преобра-
зования аналогового сигнала
2 км
2 км
Не более 0,4%
МЦКР марки М-60 предназначены в основном для автомати-
зированных систем управления мощными энергоблоками тепло-
вых и атомных электростанций, для которых характерен боль-
шой объем перерабатываемой информации. Машина выполняет
сбор и обработку данных от 4096 датчиков; сигнализацию об
отклонении до 512 параметров; индикацию на приборы АСК
(аналоговые сигнализирующие контактные приборы) до 384 па-
раметров одновременно; контроль по вызову на цифровых при-
борах до 120 параметров одновременно; периодическую регист-
рацию и регистрацию параметров, вышедших за допускаемые
пределы.
2.	СХЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ
Технологическая сигнализация. На предприятиях находят при-
менение разнообразные схемы сигнализации, отличающиеся
числом и типом устройств, напряжением и родом тока, характе-
ром световых и звуковых сигналов. Правильно построенные схе-
мы обеспечивают четкую сигнализацию, способствуют предот-
вращению аварий и несчастных случаев.
Схема технологической сигнализации должна обеспечивать
одновременную подачу светового и звукового сигналов; съем
звукового сигнала (нажатием кнопочного выключателя); повтор-
ность срабатывания исполнительного устройства звуковой сигна-
лизации (при вторичном отклонении параметра) после его от-
ключения нажатием кнопочного выключателя; проверку испол-
нительных устройств сигнализаторов (световых и звуковых) от
одного кнопочного выключателя.
Рис. 3.2. Функциональные схемы
технологической сигнализации:
а — схема местной сигнализации; б—
г — схемы дистанционной сигнализации;
1а, 26 — электрокоитактиые манометры;
16, i6, 2в, 2г, Зе, Зд, 4в, 4г — электри-
ческие лампы; 2а, За — манометриче-
ские термометры; 36 — двухпозицион-
ный регулятор (например, типа 11Р1.5);
Зв — пневматическая лампа; Зг — пиев-
моэлектрический преобразователь (на-
пример, типа СМ-1); 4а — термоэлект-
рический преобразователь; 4б — потен-
циометр сигнализирующий (с контакт-
ным устройством).
107
Рис. 3.3. Принципи-
альные схемы техно-
логической сигнализа-
ции:
а — без промежуточного
реле; б — с промежуточ-
ным реле.
Некоторые измерительные приборы имеют встроенную кон-
тактную систему, которую можно непосредственно использовать
для включения ламп, звонков и т. п. Такие приборы вместе с ис-
полнительными устройствами сигнализации (лампами, звонками
и др.) можно устанавливать около аппаратов (в особых случа-
ях те и другие должны иметь взрывозащищенное исполнение).
На рис. 3.2 представлены функциональные схемы сигнализа-
ции на один параметр, используемые на промышленных пред-
приятиях.
Ниже рассмотрены различные принципиальные электриче-
ские схемы сигнализации.
При замыкании технологического контакта Р измерительного
прибора (рис. 3.3, а) включается сигнальная лампа HL. Парал-
лельно лампе можно подключить звуковой сигнализатор (звонок
и т. п.). Недостаток такой схемы состоит ib том, что звонок рабо-
тает все время, пока замкнут контакт Р. Бели контакт прибора
имеет недостаточную разрывную мощность, в схему вводят про-
межуточное реле (катушка реле К на рис. 3.3,б).
В случае, когда сигнальная лампа рассчитана на напряже-
ние меньшее, чем напряжение питания схемы, последовательно
с лампой устанавливают резистор. Это способствует также уве-
личению срока службы лампы (при совпадающих напряже-
ниях).
Надежность схемы сигнализации можно повысить, использо-
вав две параллельно включенные лампы для сигнализации об
Рис. 3.4. Схемы тех-
нологической сигнали-
зации на один пара-
метр:
а — без промежуточного
реле; б — с промежуточ-
ным реле.
108
Рис. 3.5. Использование искрогасящего
контура для защиты технологического
контакта (Р).
одном параметре. В этом случае
нет большой необходимости в це-
пи проверки ламп.
Все основные специфические
требования к технологической
сигнализации выполнены на рис.
3.4, а. При замыкании контак-
та прибора Р включаются звонок НА и лампа HL. Для снятия
звукового сигнала необходимо нажать кнопочный выключатель
SB2. При этом реле К контактом К (строка 3) отключает зво-
нок НА, а контактом К (строка 2) самоблокируется. Как толь-
ко контакт Р разомкнется, схема вновь становится готовой для
подачи звукового сигнала. При нажатии кнопочного выключате-
ля SB1 проверяется исправность звонка и лампы. Схема на
рис. 3.4, б отличается от предыдущей только наличием промежу-
точного реле К2, которое вводится в схему ввиду недостаточ-
ной мощности контакта Р.
Для защиты технологических контактов в случае их работы
в цепях с большой индуктивностью используют иск)рогасящий
контур (рис. 3.5).
Рассмотрим работу схемы сигнализации температуры и дав-
ления (рис. 3.6). При определенном отклонении температуры в
объекте от заданного значения замыкается технологический кон-
такт Р1 (в приборе). Включается реле К1. Замыкаются контак-

Рис. 3.6. Схема технологи-
ческой сигнализации.
Контроль
напряжения
Снятие звукового
сигнала
Проверка звонка
Звуковой сигнал
Температура 1
t
Давление
Проверка ламп
109
Рис. 3.7. Схема технологи-
ческой сигнализации не-
скольких параметров (с
центральным реле).
ты К1 (строки 4, 8, 11), и размыкается контакт К1 (строка 12).
Контакт К1 в строке 4 готовит цепь для включения реле КЗ.
Контакт К1 в строке 8 включает звонок НА. Контакт К1 в стро-
ке 11 включает лампу HL1. Контакт К1 (строка 12) исключает
ложное срабатывание лампы HL2 при замыкании контакта Р1.
Для отключения звонка нажимают кнопочный выключатель
SB1. Включается реле К5, и замыкается контакт К5 (строка 3).
При этом включается реле КЗ, которое замыкающимся контак-
том КЗ (строка 4) самоблокируется. Размыкается контакт КЗ
(строка 8), и звонок НА отключается. Схема готова для вклю-
чения звонка при замыкании другого технологического контак-
та (Р2).
Для проверки исправности звонка и ламп нажимают соответ-
ственно кнопочные выключатели SB2 и SB3.
Аналогично работает схема при замыкании технологическо-
го контакта Р2. Недостатком данной схемы является наличие
двух реле на каждый сигнализируемый параметр.
Рассмотрим работу схемы сигнализации с центральным реле
(рис. 3.7). При замыкании контакта Р1 датчика включается
катушка К1 общего (центрального) реле. Замыкается его кон-
такт К1 (строка 1), и включает звонок НА; замыкается второй
контакт К1 (строка 4) этого реле, и реле становится на самобло-
кировку; замыкается третий контакт К1 (строка 2), и включает-
ся промежуточное реле К2. Контакт К2 (строка 5) размыкается,
что дает возможность нажатием кнопочного выключателя SB1
обесточить реле К1 для снятия звукового сигнала. Контакт К2
(строка 8) переключается и включает лампу HL1. Контакт К2
ПО
Рис. 3.8. Схема сигнализации с ис-
пользованием реле времени.
(строка 7) замыкается и под-
ключает реле К2 к участку
(шине) 2, минуя контакт К1
(строка 2).
Для отключения звонка не-
обходимо нажать кнопочный
выключатель SB1. При этом
реле К1 обесточится и разомк-
нет свой контакт К1 в цепи
звонка НА. Контакты К1 (стро-
ки 2 и 4) разомкнутся и подго-
товят реле К1 к принятию но-
вого сигнала от других прибо-
ров (Р2 и т. п.).
Для проверки исправности
почный выключатель SB2.
и звонка нажимают кно-
Диоды VD1 и VD2 не позволяют подключаться реле К2,
если замкнутся контакты других приборов (например, кон-
такт Р2 при разомкнутом контакте Р1), иначе будет подан лож-
ный сигнал, т. е. включится и лампа HL1. Назначение диодов
VD3 и VD4 аналогично.
Иногда контакты приборов срабатывают импульсно (кратко-
временно). Как правило, в таких случаях сигналы не должны
поступать на операторский пункт. Для этого в схеме сигнализа-
ции используют реле времени (рис. 3.8). Контакты приборов
включают это реле (КТ), и лишь через некоторое время оно
своим контактом (КТ) включает центральное реле (К1).
Рис. 3.9. Схемы получения мигающего света с помощью механического пре-
рывателя тока.
Ш
Для большей наглядности в схемах сигнализации используют
мигающий свет ламп.
Мигающий свет сигнальных ламп можно получить несколь-
кими способами: с помощью механического прерывателя тока,
с использованием неоновой лампы, с применением пульс-пары и
др. На рис. 3.9 приведена схема устройства с механическим пре-
рывателем тока. Лекало (кулачок) непрерывно вращается, за-
ставляя ролик опускать или поднимать контактную пластинку.
При опускании пластинки подается потенциал на шину мигаю-
щего света (ШМС), а при ее поднятии потенциал снимается.
В результате этого при замкнутых контактах сигнализирующих
приборов (Pl, Р2, РЗ) сигнальные лампы (HL1, HL2, HL3) бу-
дут мигать. Частоту мигания ламп можно варьировать измене-
нием скорости вращения лекала или числа выступов и впадин на
лекале.
На рис. 3.10 представлена схема технологической сигнализа-
ции с использованием пульс-пары (в схеме применен однобук-
венный код обозначения видов элементов). При замыкании кон-
такта Р1Н сигнализирующего прибора включается реле КЗ. За-
мыкается контакт К3.1 этого реле, включая реле сигнализации
К7. При этом замыкаются его контакты К7.1 и К7.2-, первый
112
включает звонок Н2, второй — пульс-пару. Замыкающим контак-
том КЗ.З реле КЗ подключает лампу НЗ к шине мигающего-
света (ШМС). Размыкающий контакт КЗ.4 предотвращает
подключение других ламп. Замыкающий контакт К3.2 подготав-
ливает цепь для включения реле К4, которое используется для
выключения звукового сигнала и пульс-пары.
Пульсирующий сигнал на шине ШМС получают следующим
ооразом. При замыкании контакта К7.2 включается реле К1.
Однако в связи с однополупериодным выпрямлением тока ре-
ле К1 сработает только через некоторое время, когда зарядится
конденсатор С1. При этом замкнется его контакт К1.2, и на
шину ШМС будет подано напряжение; замкнется контакт К1-1,
и начнет заряжаться конденсатор С2, обеспечивая тем самым,
срабатывание реле К2. Это реле размыкает свой контакт К2.1.
Конденсатор С1 начинает разряжаться через катушку КК и
реле К1 обесточивается, размыкая контакты К1.2 и К1-1. Кон-
такт К1.2 снимает напряжение с шины ШМС, а контакт K1.I
отключает реле К2. Конденсатор С2 начинает разряжаться че-
рез катушку К2, и она обесточивается, замыкая контакт К2.1.
При этом вновь подключается реле К1, и цикл повторяется.
После того, как сигналы будут замечены, оператор нажима-
ет кнопочный выключатель-S2. Реле К4 срабатывает и своим
замыкающим контактом К4.1 самоблокируется. Контакт К4.3
размыкается, и отключает реле К7. Контакт К4.4 замыкается^
подключая лампу НЗ непосредственно к шинам 1 и 2, и она на-
чинает гореть нормально. При этом отключаются звонок и пульс-
пара. Контакт К4.5 размыкается и отключает лампу НЗ от шины
ШМС. Контакт К4.2 размыкается, что исключает возможность
ложного срабатывания других реле, подобных реле К4, после
нажатия кнопки снятия сигнала S2. Так, если контакт К4.2 не
разомкнется, а замкнется контакт Р2 второго сигнализирующего
прибора, то замкнется контакт К5.2, и реле Кб включается. По-
этому реле К.7 не срабатывает, а звонок и .пульс-пара не вклю-
чаются.
Для проверки звукового и световых сигнализаторов нажима-
ют на сдвоенный кнопочный выключатель S3.
Недостаток рассмотренной схемы сигнализации с пульс-парой
состоит в большом числе используемых реле. Поэтому техноло-
гическая сигнализация сложных объектов управления со значи-
тельным числом сигнализируемых параметров осуществляется с
помощью схем импульсной сигнализации (рис. 3.11). При замы-
кании контакта прибора Р1 загорается лампа HL2 и начинает
заряжаться конденсатор С1. Импульс тока зарядки заставляет
кратковременно сработать реле К2; контакт К2 (строка 4)
включит реле К1. Контакт К1 (строка 3) ставит реле К1 на са-
моблокировку, а контакт К1 (строка 2) включит звонок НА.
После импульса тока реле К2 обесточится и будет готово при-
нять сигнал от других датчиков. Для отключения звонка необ-
ходимо нажать кнопочный выключатель SB2-, реле К1 обесточит-
8—581
113
Рис. 3.11. Схема импульс-
ной сигнализации.
ся и контакты К1 (строки 3 и 2) разомкнутся. Первый контакт
предотвратит включение реле KJ после опускания выключате-
ля SB2, а второй выключит звонок. Для проверки исправности
звонка и ламп нажимают кнопочный выключатель SB1.
Резисторы R1 и R2 позволяют конденсаторам С1 и С2 разря-
диться при размыкании контактов Р1 и Р2 с тем, чтобы эти
цепи были готовы вновь сработать при повторном замыкании
контактов Р1 и Р2. Диод VD1 предотвращает включение всех
остальных ламп, кроме лампы HL2, если замкнется только кон-
такт Р1. Аналогичное назначение имеет и диод VD3. Диоды
VD2 и VD4 служат для выпрямления тока. Лампа HL1 сигна-
лизирует о наличии напряжения питания в схеме.
В промышленности получили распространение схемы с реле
импульсной сигнализации РИС-Э2М. и РИС-ЭЗМ; первое слу-
жит для работы на постоянном токе, второе — на переменном.
Рассмотрим схему, изображенную на |рис. 3.12. При подаче на-
пряжения на схему срабатывает реле К2. Благодаря контак-
ту К2 (строка 2) реле К2 полностью переходит на питание через
резистор R4, который подобран так, чтобы коэффициент воз-
врата реле К2 был близок к единице; контакт К2 (участок
цепи 9) замыкает цепь конденсатора С.
При замыкании контакта прибора Р1 загорается лампа HL1,
а на резисторе R1 падает напряжение; это падение напряжения
через выпрямитель VD1 обеспечивает зарядку конденсатора С.
Благодаря импульсу тока зарядки, проходящему по катушке I,
срабатывает поляризованное реле К1, замыкая свой контакт R1
(строка 9) и включая звонок НА.
Для отключения звонка необходимо нажать кнопочный вы-
ключатель SB1-, при этом включается обмотка II поляризованно-
го реле, и оно размыкает контакт К1 в цепи звонка НА. Теперь
эта цепь готова принять сигнал от других приборов. Однако,
если тут же сработает второй прибор и замкнется контакт Р2,
114
Рис. 3.12. Схема сигнализации с использованием реле импульсной сигнали-
зации.
ток через резистор R1 увеличится, падение напряжения на нем
возрастет, произойдет дополнительная зарядка конденсатора С,
и вновь сработает реле К1, включая звонок НА. После зарядки
конденсатор С начнет разряжаться через резистор R2, однако
все время будет готов для принятия нового сигнала.
Реле К2 предотвращает включение звонка при восстановле-
нии нормального напряжения питания схемы после его значи-
тельного уменьшения или полного .исчезновения. При снятии на-
пряжения питания схемы (или его уменьшении) реле К2 .отклю-
чается, размыкая контакт К2 (участок цепи 9), благодаря чему
конденсатор С не разряжается. Поэтому, когда нормальное на-
пряжение питания будет восстановлено, ток через катушку I
реле К.1 не пойдет, следовательно, реле не сработает и звонок не
включится.
Выключатель SB2 служит для проверки ламп.
Диоды VD3 и VD4 развязывают цепи ламп, т. е. предотвра-
щают возможность включения остальных ламп, кроме той, ко-
торая сигнализирует о срабатывании прибора (замыкание техно-
логического контакта).
На предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимиче-
ской промышленности начинают использовать схемы технологической сигна-
лизации, выполненные на тиристорах. Они отличаются от релейно-контакт-
ных схем меньшими размерами, массой и энергопотреблением и характери-
зуется высокой надежностью.
Рассмотрим такую схему (рис. 3.13). При замыкании одного из техно-
логических контактов (Pl, Р2, ...), например Р1, ток проходит по цепи:
+220 В, эмиттер — база транзистора VT1, R6, VD8, R5, Rl, VD2, HL1, Р1,—
220 В. Транзистор VT1 открывается, и ток в цепи: +24 В, VT1, R9, управля-
ющий электрод (анод) тиристора VS3, К, — 24 В включает тиристор VS3.
8*
115
Рис. 3.13. Схема технологической сигнализации с использованием тиристо-
ров:
Pl, Р2 — технологические контакты; SB1 — кнопочный выключатель для проверки ис-
правности сигнализаторов; SB2 — кнопочный выключатель для отключения звонка и
мультивибратора.
Реле К срабатывает и своими контактами К включает звонок НА и мульти-
вибратор (используемый в схеме для получения мигающего света). Контакт
КТ начинает периодически замыкаться, а лампа HL1 — мигать. При этом ток
идет по цепи: +220 В, КТ, VD7, Rl, VD2, HL1, R1 — 22Q В.
Для отключения звонка НА и перевода лампы HL1 на ровный (немига-
ющий) свет необходимо нажать сдвоенный кнопочный выключатель SB2.
При замыкании контакта выключателя SB2 (левая часть) через резистор R4
и диод VD3 идет ток на управляющий электрод тиристора VS/. Последний
включается, и на лампу HL1 подается полное напряжение (220 В). При раз-
мыкании контакта правой части кнопочного выключателя SB2 тиристор VS3
и реле К выключаются. Контакты реле К размыкаются, что приводит к от-
ключению звонка НА и мультивибратора.
Для опробования световых и звуковых сигнализаторов необходимо на-
жать кнопочный выключатель SB1. Нетрудно заметить, что контакт этого
выключателя аналогичен любому технологическому контакту (Pl, Р2, ...).
Следовательно, схема сработает точно так же, как при замыкании контак-
та Р1 (что было рассмотрено выше), т. е. включаются мультивибратор и зво-
нок. Одновременно начнут мигать все исправные лампы (HL1, HL2, ...), так
как контакт выключателя SB1 является для них общим.
В отдельных случаях роль реле К и КТ выполняют тиристоры. Такие
схемы являются полностью бесконтактными (не считая технологических кон-
тактов) и, следовательно, более надежными.
Сигнализация положения (состояния). Простейшая схема
сигнализации состояния электродвигателя представлена на
рис. 3.14, а. Сигнальная лампа HL .подключена параллельно ка-
тушке магнитного пускателя КМ. Недостатком такой схемы яв-
ляется возможность выдачи ложной информации в случае пере-
горания лампы.
На рис. 3.14,6 для сигнализации отключения двигателя ис-
пользуется один контакт КМ (строка 3) магнитного пускателя.
Если в этой схеме не горят одновременно обе лампы HL1 и
HL2, это свидетельствует, в частности, о перегорании одной из
116
Рис. 3.15. Схема сигнализации со-
стояния электродвигателя с ис-
пользованием резистора.
Рис. 3.14. Схемы сигнализации со-
стояния электродвигателя:
а — с одной лампой; б — с двумя лампами
(без промежуточного реле); в — с двумя
лампами (с промежуточными реле).
них. Если у магнитного пускателя нет свободных контактов, то
с целью размножения его контактов устанавливают промежуточ-
ное реле (рис. 3.14,в).
Введением в схему резисторов можно обеспечить двухрежим-
ное использование одной лампы. В таких схемах (рис. 3.15)
перегорание лампы не дает ложной информации.
При неподвижном электродвигателе лампа HL1 горит не-
полным накалом — ток идет через резистор R1. При работаю-
щем электродвигателе замкнут контакт КМ магнитного пускате-
ля, и лампа горит полным накалом — ток идет через кон-
такт КМ.
В тех случаях, когда для управления электродвигателями
используют не кнопочные выключатели, а универсальные пере-
ключатели, схемы сигнализации строят по принципу соответст-
вия положения универсального переключателя состоянию элек-
тродвигателя (рис. 3.16). Такой переключатель имеет два фик-
сированных положения рукоятки — «О» (отключено) и «В»
(включено), а также два положения без фиксации — «ОО» (опе-
рация отключения) и «ОВ» (операция включения).
В схеме (рис. 3.16, а) для включения электродвигателя руко-
ятку переключателя ставят в положение «ОВ». При этом вклю-
117
Несоответствие
отключен
Включен
отключен
Несоответствие
Включен
Несоответствие
Отключен
'Несоответствие
Включен
Несоответствие
Рис. 3.16. Схемы сигнализации состояния электродвигателя, построенные по
принципу соответствия положения рукоятки переключателя состоянию элект-
родвигателя:
а — с тремя лампами; б — с мигающими лампами (включен, отключен — ровный свет;,
несоответствие — мигающий свет); в — с изменением накала ламп (включен, отключен —
неполный иакал, несоответствие — полный накал).
чается магнитный пускатель КМ, замыкается контакт КМ (стро-
ка 2), шунтирующий контакт (строка /), и рукоятку можно
опустить — она перейдет в положение «В». Контакт КМ (стро-
ка 4) размыкается, и лампа HL2 отключается; контакт КМ
(строка 6) замыкается, и лампа HL3 включается. Если же по
каким-либо причинам катушка КМ обесточится, т. е. электродви-
гатель отключится, возникнет несоответствие между положены-
Рис. 3.17. Указатель положения регулирующего
органа:
М — электропривод регулирующего органа; Р — показы-
вающий измерительный прибор; R1 — потенциометриче-
ский датчик; R2 — подстроечный резистор.
ем рукоятки переключателя («В») и состоянием электродвига-
теля. Об этом будет свидетельствовать включение лампы HL1.
В схеме (рис. 3.16,6) при соответствии положения рукоятки
переключателя состоянию электродвигателя лампы HL1 и HL2
горят ровным светом, при несоответствии — мигающим светом.
В схеме (рис. 3.16, в) лампы HL1 и HL2 при несоответствии го-
рят полным накалом, а при соответствии — неполным накалом.
Для сигнализации конечных или промежуточных положений
запорных устройств (задвижек, заслонов, клапанов и т. п.) ис-
пользуют путевые (конечные) выключатели. Для указания лю-
бого промежуточного положения запорных устройств применяют
индукционные и реостатные преобразователи, в которых испол-
нительными устройствами вместо ламп являются стрелочные
приборы (рис. 3.17).
Пневматические схемы сигнализации. И технологическая, и
сигнализация положения может быть осуществлена без ис-
пользования (или с частичным использованием) электрической
энергии. Это имеет большое значение при установке сигнализа-
торов во взрывоопасных помещениях.
Технологическая сигнализация с использованием только
пневматических устройств показана на рис. 3.18, а. Сигнал от
прибора 1 поступает на позиционный регулятор 2 (например,
Рис. 3.18. Пневматические схемы и средства сигнализации:
а — технологическая сигнализация; б — сигнализация положения; в — пневмолампа; г —
пневматический конечный выключатель; 1 — передающий (пневматический) преобразова-
тель; 2 — позиционный регулятор; 3 — пневмолампа; 4 — пневмосирена; 5 — пневматиче-
ский конечный выключатель; 6 — резиновая мембрана; 7 — лепестки; 8 — стекло; У —*
шток; 10 — внутреннее сопло; 11 — наружное сопло; 12 — заслонка; 13 — мембрана*
119
Рис. 3.19. Схемы сигнализации с использованием пневматического генерато-
ра прямоугольных импульсов:
а — сигнализация уровня (L); б — сигнализация температуры (7); 1а, 2а — пневматиче*
ские передающие преобразователи; 16, 26 — позиционные регуляторы; 3, 3', 4, 4' — трех-
мембраниые реле; 5, 5', 9 — логические схемы (элементы) «ИЛИ»; 6, 6', 7, 7', 8, 8', 11,.
12 — пневмоэлектропреобразователи; 10 — генератор прямоугольных импульсов; 13 — зво-
нок; 14, 14' — лампы.
типа ПР1.5), выход которого (0; 1) связан с пневмолампой (ин-
дикатором) 3. При подаче единичного (1) сигнала резиновая
мембрана 6, окрашенная, например, в красный цвет (рис. 3.18, в),
вытягивается, прижимает лепестки 7 к краям стекла, и мембрана
становится видна через стекло. Одновременно открывается кла-
пан и подает воздух к пневматической сирене 4.
Для сигнализации положения запорного устройства использу-
ют пневматические конечные выключатели (рис. 3.18, б, г). При-
нажатии на шток 9 (рис. 3.18, г) мембрана 13 прогибается,
внутреннее сопло 10 подходит к заслонке 12 и отводит ее от на-
ружного сопла 11. Камеры Би В отсоединяются друг от друга,
и воздух под давлением /-пит начинает поступать через камеру Б
на выход выключателя. В качестве исполнительного устройства
сигнализатора могут быть использованы пневмолампа, пружин-
ный манометр и др.
На рис. 3.19 представлена рабочая схема сигнализации с ис-
пользованием пневматического генератора прямоугольных им-
пульсов 10. Схема работает следующим образом. При отклоне-
нии одного из параметров, например уровня, преобразователь 2а
заставит позиционный регулятор 26 выдать единичный сигнал
(0,14 МПа), который поступит к элементу 7 (замкнется его
120
{верхний контакт) и в камеру В элемента 4. Мембранный -узел
элемента 4 сместится вниз, и на выходе его также появится еди-
ничный сигнал, который поступит одновременно к элементам 6
и 9. В элементе 6 замкнется верхний контакт и соединит шину
мигающего света (ШМС) с лампой 14. На выходе элемента по-
явится единичный сигнал, включающий генератор прямоуголь-
ных импульсов 10, в результате чего элемент 11 начнет пода-
вать на ШМС пульсирующее напряжение. Единичный выходной
сигнал элемента 9 поступит также к пневмосирене и пневмопре-
образователю 12, и включится звонок 13.
Для снятия звукового сигнала (отключения звонка и пнев-
мосирены) и перевода лампы на нормальный режим горения не-
обходимо нажать на пневматический кнопочный выключатель
КСС. На вход элемента 5 будет подан единичный сигнал. Такой
же сигнал появится и на выходе элемента 5. Он заставит мем-
бранный узел в элементе 3 сместиться вниз, и на выходе эле-
мента 3 также появится единичный сигнал. В результате на
вход элемента 3 подается еще один единичный сигнал, и вы-
ключатель КСС можно отпустить. Подаваемый в камеру Б эле-
мента 4 сигнал заставит мембранный узел подняться, и на выхо-
де этого элемента давление станет равно нулю. В элементе 6
.замкнется нижний контакт, отключающий ШМС от лампы 14 и
подключающий эту лампу к сети нормального напряжения. Сня-
тие единичного сигнала с входа элемента 9 приведет к снятию
.аналогичного сигнала с его выхода. При этом отключится пнев-
мосирена, разомкнется контакт в элементе 12 и отключится
звонок.
Для проверки сигнализаторов нажимают кнопочный выклю-
чатель КПС, и воздух (Лии) поступает в элементы 8 и 8'. При
этом замыкаются верхние контакты элементов, и лампы 14 и
14' подключаются на нормальное напряжение. При нажатии на
.выключатель КПС подается единичный сигнал на вход элемен-
та 9; такой же сигнал появляется и на его выходе. Контакт в
элементе 12 замыкается, и включается звонок.
3.	СХЕМЫ БЛОКИРОВКИ
Схемы блокировочных зависимостей электродвигателей. В том
-случае, когда требуется предотвратить возможность включения
электродвигателя М2 без предварительного пуска электродвига-
теля Ml, применяют схему, показанную на рис. 3.20, о. Контакт
КМ1 магнитного пускателя КМ1 электродвигателя Ml вводится
в цепь магнитного пускателя КМ2 электродвигателя М2. Только
при замкнутом контакте КМ1 воздействие на кнопочный выклю-
чатель SB3 приведет к включению пускателя КМ2. Универсаль-
ный переключатель должен при этом находиться в положе-
нии «Б» (блокировка). При отключении электродвигателя Ml
контакт КМ1 в цепи магнитного пускателя КМ2 размыкается,
отключая тем самым и электродвигатель М2. При переводе пере-
121
220В
-220В
Рис. 3.20. Принципиальная схема управления двумя сблокированными элект-
родвигателями:
я — с блокировкой пуска и останова; б — с блокировкой пуска.
ключателя в положение «Р» (ручное управление) контакт
КМ1 блокируется, и становится возможным пуск электродвига-
теля М2 независимо от того, в каком состоянии находится элек-
тродвигатель Ml. Этот режим необходим для опробования
электродвигателя М2.
Если остановка электродвигателя Ml не должна приводить к
остановке электродвигателя М2, контакт К.2 блокирует как кноп-
ку SB3, так и контакт КМ1 (рис. 3.20,6).
В случае, когда пуск электродвигателя М3 может быть осу-
ществлен только после пуска электродвигателей Ml и М2 (схе-
ма «И»—конъюнкция), используют схему, представленную на
рис. 3.21. Для соблюдения блокировочной зависимости контак-
Рис. 3.21. Принципиальная электрическая схема управления электродвигате-
лем (М3), сблокированным с двумя другими электродвигателями (Ml
и М2).
122
.Рис. 3.22. Принципиальная электрическая схема управления реверсивным
электродвигателем.
ты магнитных пускателей КМ1 и КМ2 электродвигателей Ml и
М2 устанавливают последовательно в цепи магнитного пускате-
ля КМЗ электродвигателя М3. При этом выключение электро-
двигателей Ml или М2 приводит к остановке электродвигате-
ля М3.
Если пуск электродвигателя М3 может быть разрешен после
пуска любого из электродвигателей Ml или М2 (схема
«ИЛИ» — дизъюнкция), контакты КМ1 и КМ2 должны быть
установлены параллельно. Остановка любого из двигателей Ml
и М2 ведет к остановке электродвигателя М3.
В электрических схемах управления реверсивными электро-
двигателями должна быть исключена возможность одновремен-
ного срабатывания обоих магнитных пускателей, так как при
этом происходит короткое замыкание фаз. Блокировочная за-
висимость в этом случае осуществляется путем введения контак-
та КМ1 пускателя КМ1 («Вперед») в цепь пускателя КМ2
(«Назад») и контакта КМ2 пускателя КМ2 — в цепь пускате-
ля КМ1 (рис. 3.22). Для реверсирования электродвигателя, за-
пущенного нажатием кнопки SB1 («Вперед»), необходимо сна-
чала нажать кнопку SB3 («Стоп»), а затем кнопку SB2 («На-
зад») .
Блокировку реверсивного двигателя можно производить и с
помощью двухцепных кнопочных выключателей (рис. 3.23). При
нажатии любого из выключателей SB1 или SB2 разрывается
цепь магнитного пускателя соответственно КМ2 или КМ1. Такая
блокировка позволяет осуществить реверсирование электродви-
гателя без предварительной остановки. В этом случае необходи-
123
Рис. 3.23. Фрагмент прин-
ципиальной электрической
схемы управления реверсив-
ным двигателем с исполь-
зованием двухцепных кно-
почных выключателей (SB1
и SB2).
ма механическая блокировка в магнитном пускателе, исклю-
чающая притягивание якорей одновременно к сердечникам обе-
их катушек.
Схемы блокировочных зависимостей в технологических про-
цессах. На рис. 3.24 показана схема, разрешающая открытие
клапана 7 только после открытия клапанов 4—6. На выходе
схемы «И» единичный сигнал появится только тогда, когда на
мембраны клапанов 4—6 будут поданы единичные сигналы от
пневмотумблеров 1, 2, 3. Применяют также схемы, в которых
пуск командного прибора, управляющего через клапаны подачей
материальных и энергетических потоков в объект, невозможен
до закрытия крышки аппарата. При полном закрытии крышка
воздействует на конечный выключатель, разрешающий пуск
прибора.
4.	СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
При защите объектов химической технологии чаще всего необ-
ходимо включить или отключить подачу каких-либо веществ в
объект. Это может быть осуществлено несколькими способами.
Если на магистрали установлен регулирующий орган, то схе-
ма защиты может быть выполнена, как показано на рис. 3.25, а.
При достижении в объекте критического давления позиционный
регулятор 1а выдает единичный сигнал переключающему реле 3
(в камеру В). Мембранный узел смещается вниз, при этом соп-
ло С1 закрывается, а сопло С2 открывается. Воздух из линии
Рис. 3.24. Схема блоки-
ровочных зависимостей
клапанов:
1—3 — пиевмотумблеры; 4—
7 — клапаны; 8, 9 — трехмем-
бранные элементы.
124
Рис. 3.25. Схемы защиты простого объекта с использованием регулирующего
органа:
а — без переключателя; б — с устройством ручного восстановлеиня нормального режима;
в — с задержкой времени срабатывания схемы защиты; г — с переключателем; д — с
трехмембранным элементом; е — с трехходовым клапаном; ж — устройство трехходового-1
клапана; 1а — позиционный регулятор; 2а — регулятор (например, изодромный); 3 —пе-
реключающее реле; 4 — регулирующий клапан; 5 — трехмембраниый элемент; 6 — пере-
ключатель; 7 — трехходовой клапан; 8, 9 —нижнее и верхнее седло клапана; 10 — та-
рельчатый золотник (затвор); 11—/4 — пневматические линий; КО — клапан обратный;
ВИ — вентиль игольчатый; V — емкость.
мембранного исполнительного механизма сбрасывается в атмо-
сферу, а клапан 4 полностью закрывается или открывается в за-
висимости от его типа (НЗ или НО). При достижении нормаль-
ного давления в объекте давление воздуха в камере В реле 3
становится равным нулю, и схема принимает первоначальное
положение.
После срабатывания устройств защиты часто недопустимо ав-
томатическое восстановление нормального функционирования
объекта при исчезновении (признака опасности. Поэтому на ли-
нии между позиционным регулятором 1а и реле 3 устанавливают
125»
•обратный клапан КО и патрубок с игольчатым вентилем ВИ
(рис. 3.25,6). Для восстановления нормального режима работы
схемы после срабатывания устройств защиты необходимо от-
крыть вентиль ВИ для сброса воздуха и вновь закрыть его.
Чтобы исключить срабатывание схемы защиты при кратко-
временных (случайных) срабатываниях позиционного регулято-
ра, необходимо использовать реле времени: сигнал от позицион-
ного регулятора подается на реле времени, которое лишь спустя
определенное время посылает сигнал к переключающему реле
(рис. 3.25,в). При появлении на выходе позиционного регуля-
тора 1а единичного сигнала давление в камере В трехмембран-
ного элемента 5 нарастает медленно (из-за наличия игольчато-
го вентиля ВИ и емкости V). Через некоторое время элемент 5
срабатывает, и единичный сигнал от него поступает к реле 3
(защита сработала).
Чтобы обеспечить возможность отключения схемы защиты и
•ее проверки, в схему вводится ручной переключатель 6
(рис. 3.25, г). Переключатель имеет три положения: «Аварийное
автоматическое срабатывание», «Защита отключена», «Ручное
срабатывание». В первом положении выходной сигнал позицион-
ного регулятора 1а через переключатель 6 поступает к переклю-
чающему реле <3. Во втором положении камера В элемента 3
(см. рис. 3.25, а) сообщается с атмосферой. В третьем положе-
нии воздух давлением Рпт (единичный сигнал) от переключа-
теля подается в верхнюю камеру элемента 3.
Вместо переключающего реле 3 можно использовать трех-
.мембранный элемент (см. рис. 3.25,6) или трехходовой клапан
(см. рис. 3.25,е,ж). При подаче единичного сигнала от пози-
ционного регулятора 1а (см. рис. 3.25,6) мембранная сборка
трехмембранного элемента 5 смещается вверх, верхнее сопло
закрывается, а нижнее сопло открывается. Связь мембранного
исполнительного механизма регулирующего клапана 4 с регу-
.лятором 2а прекращается, исполнительный механизм сообщает-
ся с атмосферой, и клапан 4 срабатывает. В случае исполь-
зования трехходового клапана 7 при подаче единичного сигнала
на его исполнительный механизм нижнее седло 8 закрывается,
а верхнее — открывается, благодаря чему регулирующий кла-
пан 4 (тип НЗ) перекрывает магистраль.
Если при аварийном состоянии объекта недопустима утечка
вещества, происходящая, как правило, при закрытом регулирую-
щем органе, необходимо на магистрали рядом с регулирующим
органом устанавливать отсечный клапан (монтируется без шун-
та). Так поступают и при отсутствии на магистрали регулирую-
щего органа.
Если подача вещества осуществляется индивидуальным насо-
сом (или компрессором), то для ее прекращения достаточно от-
ключить привод насоса (компрессора) с помощью электрокон-
тактного прибора, воздействующего на магнитный пускатель
электродвигателя насоса (компрессора).
126
Воздух к регуляторам м^кта
ши отсечным
Шпонам объекта
Il
рт
ш
° с
!(?
Магистраль приборного Воздуха
a
•Воздух к регуляторам ила
отсечным клапанам объекта
Воздух к регулятором	^ъекта
или отсечным /?г\лтт\/ст\
XЛИППИПН nfapxmn (“ и п и )
Магистраль приборного воздуха
Рис. 3.26. Схемы защиты сложного объекта:
а — с помощью трехходового клапана; б — с использованием обратных клапанов для
развязки позиционных регуляторов; в — с использованием семимембранного элемента
для развязки позиционных регуляторов; 1а—За — передающие преобразователи; 16—36 —
позиционные регуляторы; 1в — трехходовой клапан; 1—3 — запорные вентили; 4—6— об-
ратные клапаны; 7 — игольчатый вентиль; 8 — семимембраниый элемент.
При необходимости воздействовать одновременно на не-
сколько магистралей (в случае опасного отклонения одного па-
раметра) применяют следующую схему (рис. 3.26,а). Например,
при повышении давления в объекте позиционный регулятор 16
посылает единичный сигнал на исполнительный механизм трех-
ходового клапана 1в, который прекращает доступ сжатого воз-
духа в гребенку и одновременно сбрасывает остаток воздуха из
гребенки в атмосферу. При этом клапаны регуляторов и отсеч-
ные клапаны полностью закрываются или открываются в зави-
симости от их типа (НЗ или НО). При работе схемы защиты
вентиль 3 должен быть закрыт, а вентили 1 и 2 открыты.
Если необходимо осуществить защиту объекта по трем пара-
метрам, то схему выполняют, как показано на рис. 3.26, б. Об-
ратные клапаны 4, 5, 6 предотвращают выход воздуха в атмо-
сферу через несработавшие позиционные регуляторы. Игольча-
тым вентилем 7 возвращают схему защиты в исходное состоя-
ние. При частично открытом игольчатом вентиле схема защиты-
127
Рис. 3.27. Схема защиты объекта с
^использованием электромагнитного
трехходового клапана:
16—36 — позиционные регуляторы; 1в—3в —
пневмоэл ектропреобр азовате ли (на при мер,
типа СМ-1).; 1г — магнитный пускатель;
1д — трехходовой электромагнитный кла-
пан; 1—3 — запорные вентили.
Рис. 3.28. Принципиальная электри-
ческая схема управления электро-
магнитным клапаном.
самостоятельно возвращается в исходное состояние после вос-
становления нормального значения параметра.
Для развязки позиционных регуляторов (исключения влия-
ния их друг на друга) вместо обратных клапанов можно исполь-
зовать семимембранный элемент (рис. 3.26,в). Имеющийся в
схеме один обратный клапан 4 с игольчатым вентилем 7 служит
.для возвращения схемы защиты в исходное состояние. Для ус-
корения подачи сигнала от семимембранного элемента 8 к ис-
полнительному механизму на выходе элемента 8 необходимо
установить усилитель мощности.
Отключить линию питания регуляторов и отсечных клапанов
можно также с помощью электромагнитного трехходового кла-
.пана; при этом уменьшается продолжительность срабатывания
устройства защиты (рис. 3.27). Пневматические сигналы от по-
зиционных регуляторов 15—36 поступают на пневмоэлектропре-
образователи 1в—Зв, контакты которых управляют магнитным
пускателем 1г электромагнитного клапана 1д.
Принципиальная электрическая схема управления электро-
магнитным клапаном приведена на рис. 3.28. Питание схемы
осуществляется постоянным током напряжением 24 В. Основное
питание производится от понижающего трансформатора TV че-
рез выпрямитель VD. При падении напряжения основного пита-
ния автоматически включается аварийное питание от аккумуля-
.128
торной батареи GB. При замыкании выключателя SA1 включа-
ется реле К1. Его контакты К1.1 и К1.2 подают на схему пита-
ние через .выпрямитель VZ); контакты К1.3 и К1.4 отключают
аварийное питание; контакт К1.5 включает лампу HL1 основно-
го питания, а контакт К1.6 выключает лампу HL2 аварийного
питания.
При срабатывании одного из сигнализирующих приборов
замкнется его контакт (Pl, Р2 или РЗ) в цепи магнитного пус-
кателя КМ. Пускатель срабатывает (тумблер SA3 в рабочем со-
стоянии схемы замкнут). При этом контакт КМ.2 включает
катушку К2 электромагнитного трехходового клапана; контакт
КМ.1 блокирует замкнувшийся контакт прибора, что предотвра-
щает отключение клапана при возвращении параметра защиты
к нормальному значению.
Для отключения клапана необходимо с помощью тумблера
SA3 разомкнуть цепь магнитного пускателя КМ. При падении
нацряжения основного питания реле К1 контактами К1.3 и
К1.4 подключает к схеме батарею GB, контактами К1.1 и К1.2
отключает основное питание, контактом К1-5 выключает лампу
HL1, контактом К1-6 включает лампу HL2. Для проверки напря-
жения аварийного питания предусмотрена специальная цепь.
При воздействии на кнопочный выключатель контроля SB2 по
показанию вольтметра PV можно судить о напряжении аварий-
ного питания. Резистор 7? является нагрузкой для батареи во
время проверки напряжения.
В рабочем состоянии схемы выключатели SA1 и SA2 долж-
ны быть включены.
На химических производствах находят применение специаль-
ные схемы аварийной сигнализации и защиты, например систе-
мы «Логика» и «АЗИС». Они предназначены для обнаружения
аварийных ситуаций, предупреждения персонала и включения
исполнительных устройств защиты.
Система «Логика» работает с датчиками-сигнализаторами,
имеющими контактный выход, и исполнительными устройства-
ми, например отсечными клапанами. Аварийный сигнал задер-
живается на входе устройства, что предотвращает срабатывание
системы при колебании контактов и кратковременных отклоне-
ниях параметров. Оповещение об аварийной ситуации произво-
дится путем выдачи командного сигнала в виде одиночного им-
пульса длительностью до 2 с или постоянного напряжения.
Система «АЗИС» (автоматической защиты и сигнализации)
предназначена для непрерывного автоматического контроля воз-
душной среды производственного помещения, обнаружения ава-
рийных ситуаций и предотвращения аварий, вызванных загазо-
ванностью помещений. В качестве датчиков применяют прибо-
ры типа СВК-ЗМ1. Число исполнительных механизмов — до 26.
Команды на управление исполнительными механизмами выда-
ются по заданному алгоритму. Система имеет устройства сигна-
лизации о выполнении команд исполнительными механизмами и
9—581
129
о неисправности датчиков и выдает рекомендации ПО' ликвида-
ции аварий.
Устройства аварийной сигнализации УАС-20 и УАС-50. Уст-
ройство УАС-20 предназначено для приема сигналов от датчи-
ков и последующего представления их на световом табло, вмон-
тированном в устройство, в виде цифр или надписей с использо-
ванием мигающего света. Одновременно подается прерывистый
звуковой сигнал. Оператор, обратив внимание на нарушение
процесса, нажатием кнопочного выключателя переводит мигаю-
щий световой сигнал в постоянный и выключает звуковой сигна-
лизатор. Устройство имеет 20 искробезопасных входов.
Принцип действия УАС-50 аналогичен принципу действия
УАС-20, с той лишь разницей, что УАС-50 не имеет своего свето-
вого табло, а только выдает сигналы напряжением 24 В. Имеет
100 искробезопасных входов.
Устройство защиты и сигнализации УЗС-10 сигнализирует об
аварийных нарушениях в процессе и выдает команды на сраба-
тывание различных исполнительных механизмов с помощью
специального блока промежуточных реле (БПР). Устройство
имеет 10 входных сигналов и может коммутировать цепи напря-
жением 380 В и силой до 5 А.
Система «Сигнал-250» рассчитана на 200—300 датчиков, од-
нако имеет всего 10 индикаторов. Все датчики разбиты на три
приоритетных группы (по степени опасности аварийного состоя-
ния). Когда заняты все индикаторы, то следующий пришедший
сигнал 1-й группы датчиков вытесняет сигнал 2-й или 3-й груп-
пы. При этом происходит стирание информации с цифрового
индикатора и немедленная запись поступившего более важного
сигнала. Сигналами 2-й группы датчиков вытесняются сигналы
только 3-й группы. Если все индикаторы заняты сигналами дат-
чиков 3-й группы, то поступающие сигналы от других датчиков
той же группы ждут очереди на обслуживание.
В системе «Сигнал-250» обеспечивается задержка выдачи на
блок цифровой индикации поступившего на вход сигнала с тем,
чтобы исключить сигнализацию параметров при их кратковре-
менных отклонениях от нормального значения. В момент вызова
изображения на мнемосхеме видны символы сработавших дат-
чиков и изображение участков, где произошли нарушения. Та-
ким образом, оператору представляется наиболее важная в каж-
дый момент времени информация от большого числа датчиков.
Система МЗС представляет собой комплекс унифицирован-
ных модулей защиты, сигнализации и мнемосхемы. Систему
можно включить в АСУТП с управляющей вычислительной ма-
шиной (УВМ), работающей в режиме непосредственного цифро-
вого управления. Возможно и самостоятельное использование
системы.
Система МЗС обеспечивает прием сигналов как от УВМ, так
и непосредственно от датчиков. Ее можно применять ири синте-
130
зировании очень сложных схем, обеспечивая эффективную за-
щиту химических производств от аварий.
При аварийном отклонении какого-либо параметра от нор-
мального значения система МЗС производит все заранее пред-
писанные действия по определенному для данной аварийной си-
туации алгоритму. Время аварии и ее номер фиксируются на
печатающем устройстве УВМ.
Для сигнализации о наличии или отсутствии пламени в топ-
ках термических установок, работающих на твердом, жидком
или газообразном топливе, и их защиты при погасании (потуск-
нении) факела применяют специальные устройства, например
типа сигнализаторов погасания пламени СПП. В состав СПП
входят фотодатчик и электронный блок, соединенные кабелем.
Электронный блок имеет релейный выход для включения ламп
и звонка, а также для уцравления отсечным клапаном. Прибор
обеспечивает сигнализацию и защиту при установке фотодатчи-
ка на расстоянии до 10 м от пламени рабочей газовой горелки
(производительностью не менее 1 м3/с). Специальная модифи-
кация прибора (СПП-ЗФ) позволяет установить фотодатчики на
расстоянии до 100 м от пламени факела.
Электрозапалы-сигнализаторы (ЭЗС) предназначены для
розжига топок, контроля наличия пламени и отсечки линии топ-
лива при погасании пламени. Действие отдельных конструкций
таких приборов (например, ЭЗС-Д) основано на явлении элек-
тропроводности пламени.
ГЛАВА 4
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Перемещение жидкостей и газов
Типовое решение автоматизации разрабатывается одновременно
для процессов перемещения как жидкостей, так и газов, по-
скольку при скорости газа меньше скорости звука движение
жидкостей и газов характеризуется одними и теми же закона-
ми. Поэтому все приведенные в дальнейшем рассуждения, от-
носящиеся к жидкости, справедливы и для газа.
В качестве объекта управления примем трубопровод 6, по
которому транспортируется жидкость от аппарата 1 к аппара-
ту 8, и центробежный насос (компрессор) 2 с приводом от асин-
хронного двигателя 4 (рис. 4.1). Показателем эффективности
данного процесса служит расход G перемещаемой жидкости.
9*
131
Рис. 4.1. Типовая схема автоматизации процесса перемещения жидкости:
1» 8 — технологические аппараты; 2 — иасос (компрессор); 3 — подшипники; 4 — электро-
двигатель; 5 — обратный клапаи; 6 — трубопровод; 7 — дроссельный орган.
Процесс перемещения в химической промышленности явля-
ется вспомогательным; его необходимо проводить таким обра-
зом, чтобы обеспечивался эффективный режим основного про-
цесса, обслуживаемого данной установкой перемещения. В связи
с этим необходимо поддерживать определенное, чаще всего по-
стоянное, значение расхода G. Это и будет целью управления.
Проведем анализ объекта для выявления возмущений, воз-
можности их ликвидации и путей внесения управляющих воз-
действий.
Массовый расход жидкости в трубопроводе определяют по
формуле
G = VFp
где V — скорость перемещения жидкости в трубопроводе; F — поперечное
сечение трубопровода; р — плотность жидкости.
Скорость V в общем случае зависит от следующих пара-
метров:
V = /(AP,p,p)
где АР — движущая сила процесса (разность давлений в начале Рн и в кон-
це Рк трубопровода); р, — динамическая вязкость перемещаемой жидкости.
Движущая сила ДР зависит от характеристик насоса, от дав-
ления в аппаратах, в которые и из которых перемещается
жидкость, и от общего гидравлического сопротивления трубо-
провода (суммы сопротивлений собственно трубопровода, пово-
ротов, сужений, запорной арматуры).
Насос нормального исполнения с асинхронным двигателем
в качестве привода имеет постоянные характеристики. При ис-
132
пользовании специального оборудования с изменением характе-
ристик в объект могут быть внесены регулирующие воздействия.
Давление в аппаратах 1 и 8 определяется технологическим
режимом процессов, протекающих в них. Если режим предусмат-
ривает изменение давлений, то по данным каналам в объект уп-
равления будут поступать возмущения.
Изменение общего гидравлического сопротивления трубопро-
вода может быть обусловлено многими причинами. Его можно
стабилизировать или же целенаправленно изменять, перемещая
подвижную часть дроссельного органа (вентиля, клапана, за-
слонки), установленного на трубопроводе (дроссельное регули-
рование). Эффективность такого регулирующего воздействия
видна, например, из приведенных ниже данных для поворотной
заслонки:
а ...... г 5	10	20	30	40	45	50	60 6
В........... 0,24 0,52	1,54 3,91 10,8 18,7 32,6 118 751
Как видим, малейшие изменения угла поворота заслонки а
вызывают значительные изменения ее коэффициента гидравли-
ческого сопротивления J-.
Вязкость |i и плотность р перемещаемой жидкости определя-
ются технологическим режимом предыдущего процесса, поэтому
их изменения являются возмущающими воздействиями, ликвиди-
ровать которые при управлении данным процессом невозможно.
Анализ объекта управления показал, что большую часть воз-
мущающих воздействий не удается ликвидировать. Учитывая
это, в качестве регулируемой величины необходимо взять непо-
средственно показатель эффективности — расход G. Наиболее
простым способом регулирования при этом является измейение
положения дроссельного органа на трубопроводе нагнетания.
Устанавливать дроссельный орган на трубопроводе всасывания
не рекомендуется, так как это может привести к кавитации и
быстрому разрушению лопаток насоса.
При пуске, наладке и поддержании нормального режима про-
цесса перемещения необходимо контролировать расход G, а так-
же давление во всасывающей и нагнетательной линиях насоса}
для правильной эксплуатации установки перемещения требуется
контролировать температуру подшипников и обмоток электро-
двигателя насоса, температуру и давление смазки и охлаждаю-
щей жидкости; для подсчета технико-экономических показате-
лей процесса следует контролировать количество энергии, по-
требляемой приводом.
Сигнализации подлежит давление в линии нагнетания; по-
скольку значительное изменение его свидетельствует о серьез-
ных нарушениях процесса. Кроме того, следует сигнализировать
давление и наличие потока в системе смазки и охлаждения,
темпепатуру подшипников и обмоток электродвигателя, масла и
воды. Сигнализируется также положение задвижек в линиях
всасывания и нагнетания.
133
Если давление в линии нагнетания или параметры, характе-
ризующие состояние объекта, продолжают изменяться, несмотря
на принятые обслуживающим персоналом меры, то должны сра-
ботать автоматические устройства защиты. Они отключают дей-
ствующий аппарат перемещения и включают резервный (на ри-
сунке не показан).
Регулирование при различных целях управления. Часто ус-
тановка перемещения должна обеспечить стабилизацию какого-
либо параметра процесса, предшествующего процессу перемеще-
ния или следующего за ним. Например, может быть поставлена
следующая задача: изменением расхода газа поддерживать по-
стоянное давление в аппарате или же изменением расхода жид-
кости в трубопроводе стабилизировать уровень в аппарате.
Учитывая многообразие процессов химической технологии и
задач, которые ставятся при их проведении, можно сказать, что
в качестве регулируемой величины при перемещении потоков
могут служить любые параметры этих процессов: температура,
концентрация, плотность, толщина пленки, время и т. д.
Если заранее известно, что на установку перемещения будут
поступать возмущения, приводящие к изменению расхода (и, сле-
довательно, регулируемой величины) в последующем аппарате,
следует применять многоконтурную систему регулирования. Ос-
новным регулятором в этой системе будет регулятор параметра,
постоянство которого следует обеспечить, а вспомогательным —
регулятор расхода.
Регулирование методом дросселирования потока в байпасном
трубопроводе. При использовании поршневых насосов (компрес-
соров) регулирующие органы устанавливать на нагнетательном
трубопроводе нельзя, так как изменение степени открытия тако-
го органа приводит лишь к изменению давления в нагнетатель-
ной линии; расход же практически остается постоянным. Полное
закрытие регулирующего органа может привести к такому по-
вышению давления, при котором произойдет разрыв трубопро-
вода или повреждение арматуры на нем.
В этих случаях регулирование может быть осуществлено
дроссельном органом, установленным на байпасной линии, соеди-
няющей всасывающий и нагнетательный трубопроводы. Такое
же регулирование применяют при использовании шестеренчатых
и лопастных насосов. При установке центробежных насосов
дросселирование в байпасном трубопроводе применяют редко,
так как циркуляция жидкости снижает к.п.д. насоса.
Если по какой-либо причине невозможно дросселировать по-
ток в байпасном трубопроводе поршневых машин, жидкость
дросселируют в нагнетательной линии; при этом на байпасном
трубопроводе устанавливают предохранительный клапан. При
повышении давления до критического значения клапан открыва-
ется, и часть жидкости байпасируется во всасывающую линию.
Регулирование изменением числа оборотов вала насоса.
Дроссельное регулирование имеет существенный недостаток —
134
низкую экономичность, так как создаваемый насосом напор ис-
пользуется не полностью, а потери на регулирующем органе при
дросселировании жидкости уменьшают к.п.д. насоса. Более эко-
номичен метод регулирования изменением числа оборотов рабо-
чего вала насоса. Как известно, плавное регулирование частоты
вращения легко осуществить при использовании электродвигате-
лей постоянного тока, но ввиду высокой стоимости они не нашли
широкого применения в качестве приводов насосов.
При использовании асинхронных электродвигателей перемен-
ного тока возможны следующие способы изменения числа оборо-
тов вала: переключение обмотки статора электродвигателя на
различное число пар полюсов, введение реостата в цепь ротора,
изменение частоты питающего тока, применение коллекторных
электродвигателей. Однако реализация любого из них требует
сложного и дорогостоящего оборудования, поэтому они также не
нашли широкого применения в промышленности.
В настоящее время наиболее эффективным методом измене-
ния числа оборотов вала насоса является использование вариа-
торов и муфт скольжения, которые позволяют изменять число
оборотов рабочего вала насоса при неизменном числе оборотов
вала электродвигателя. Кроме того, они обеспечивают быстрое
и легкое дистанционное сцепление и расщепление электродвига-
теля и насоса; сглаживание ударов от электродвигателя к насо-
су, и наоборот; возможность разгона насоса с начальным момен-
том сопротивления, превышающим пусковой момент двигателя;
ограничение передаваемого вращающего момента.
Регулирование изменением числа ходов и длины хода порш-
ня. При использовании прямодействующих паровых поршневых
насосов (компрессоров) регулирование расхода осуществляется
дросселированием пара в линии пуска его в паровой цилиндр,
что вызывает изменение числа ходов поршня.
В настоящее время находят применение поршневые насосы,
в которых расход регулируют изменением хода поршня
(рис. 4.2). Возвратно-поступательное движение тяги 5 и соответ-
ственно штока 7 в насосах такого типа зависит от положения
второго конца серьги 6. Если положение серьги таково, что про-
екция ее на горизонтальную ось насоса 8 равна длине тяги, то
возвратно-поступательное движение тяги прекращается; ход
поршня в этом случае равен нулю. Если же положение серьги
соответствует изображенному на рисунке, ход поршня будет мак-
симальным. Каждому промежуточному положению серьги соот-
ветствует определенный ход поршня. Положение серьги зависит
от положения рамки 9, которая может поворачиваться вокруг
своей оси и на которую можно воздействовать с помощью чер-
вячной передачи.
При ручном регулировании червяк приводится во вращение
от маховика, при автоматическом — необходима установка спе-
циального сервомотора. Для химических производств разработа-
ны специальные пневматические конструкции приводного уст-
135
Рис. 4.2. Схема насоса с регулируемым ходом поршня:
1 — электродвигатель; 2 — червяк; 3 — червячное колесо; 4 — шатуи; 5 — тяга; 6 — серьга;
7 — шток; 8 — поршневой насос; 9 — поворотная рамка.
ройства поворотной рамки. Основным узлом их является пор-
шень, положение которого в цилиндре зависит от давления ко-
мандного пневматического сигнала; шток поршня воздействует
на поворотную рамку 9.
Регулирование изменением угла наклона рабочих лопастей
или лопаток. Производительность центробежных машин можно
регулировать изменением угла наклона рабочих лопастей. Этот
метод эффективен, однако поскольку для его реализации требу-
ется использование специальных насосов и компрессоров с уст-
ройствами поворота лопастей, он не нашел широкого распрост-
ранения. Это же можно сказать и о регулировании изменением
угла наклона поворотных лопаток, устанавливаемых специаль-
но для этой цели перед входом в рабочее колесо центробежных
компрессоров.
Регулирование работы насосной станции. Если жидкость пе-
ремещается насосной станцией, то появляется возможность воз-
действовать на расход изменением числа работающих насосов
или же переключением насосов с параллельного соединения на
последовательное, и наоборот (при последовательном соедине-
нии складываются напоры, при параллельном — подачи).
Специальные методы регулирования поршневых компрессо-
ров. Для создания больших давлений в химической промышлен-
ности широко используют поршневые компрессоры. При их ав-
томатизации регулируемой величиной служит давление в нагне-
тательной линии, а регулирующее воздействие вносится путем
изменения производительности компрессора. Изменять произво-
дительность можно разными способами; некоторые из них были
рассмотрены выше. Для поршневых компрессоров, кроме того,
разработан ряд специальных способов регулирования. Примене-
ние их основано на том, что на стороне нагнетания у поршневых
компрессоров устанавливают ресиверы большой емкости для
сглаживания пульсаций потоков газа. Это позволяет вносить ре-
136
Рис. 4.3. Схема регулирования
работы двухступенчатого пор-
шневого компрессора перево-
дом его на холостой ход:
1 — первая ступень компрессора;
2 — холодильник; 3 — вторая сту-
пень компрессора: 4 —обратный
клапан; 5 — ресивер.
гулирующие воздействия периодическим отключением компрес-
сора от потребителя (при отключении потребитель получает газ
из ресивера). При этом качество регулирования давления обес-
печивается варьированием частоты отключения.
Отключение компрессора от потребителя можно производить
различными способами: переводом компрессора на холостой ход;
периодическим пуском и остановкой электродвигателя компрес-
сора; расцеплением компрессора и электродвигателя; перекры-
тием всасывающей линии; соединением полости цилиндра со
всасывающим трубопроводом на всем ходе сжатия; механиче-
ским удержанием пластин клапанов компрессора в открытом со-
стоянии на всем ходе сжатия; периодическим подключением до-
полнительного мертвого пространства к объему цилиндра комп-
рессора. Разберем способы, получившие распространение в про-
мышленности.	I
Простым и доступным способом внесения регулирующего воз-
действия является перевод компрессора на холостой ход, при ко-
тором в случае превышения давления над заданным газ сбра-
сывается из нагнетательной линии во всасывающую по байпас-
ному трубопроводу. Для этой цели на байпасном трубопроводе
устанавливают запорный орган с исполнительным механизмом,
получающим сигнал от позиционного регулятора. В случае
многоступенчатых компрессоров газ сбрасывается во всасываю-
щую линию как после первой, так и после остальных ступеней
(рис. 4.3). Этот метод значительно экономичнее, чем дросселиро-
вание газа в байпасном трубопроводе, так как перепускаемый
со стороны нагнетания на сторону всасывания газ сжимается
лишь настолько, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое
клапанами и трубопроводами компрессорной установки.
Другим способом внесения регулирующего воздействия яв-
ляется периодический пуск и останов электродвигателя компрес-
сора. Для этого необходимо перевести электродвигатель на авто-
матический режим, при котором состояние магнитного пускателя
определяется двухпозиционным регулятором давления. Правда,
резкие толчки тока при пуске влияют на работу других потреби-
телей, а также приводят к нагреванию обмоток электродвига-
теля. В связи с этим мощность электродвигателей не должна
превышать определенных значений (для асинхронных коротко-
замкнутых— 100 кВт, для асинхронных с фазным ротором —
137
Рис. 4.4, Зависимость степени сжатия
газа от расхода при разных числах
оборотов рабочего колеса:
Рн, Рк — Давление газа на входе в ком-
прессор и выходе нз него; ль п2 — числа
оборотов рабочего колеса; G <— расход газа.
250 кВт), а число включений
должно быть не больше 15 за
один час.
Для уменьшения пускового
тока в случае короткозамкну-
того электродвигателя целесо-
образно переключить обмотки
со звезды на треугольник. До-
пустимое число включений в этом случае возрастает до 30 за
один час. Еще больший эффект дает пуск электродвигателя при
холостом ходе компрессора. Полностью избежать резких толч-
ков пускового тока можно установкой регулируемых муфт
скольжения. В этом случае потребляемая электродвигателем
мощность составляет только 15% рабочей.
Специальные методы регулирования центробежных компрес-
соров. Необходимость специальных методов регулирования цент-
робежных компрессоров объясняется тем, что при сильном
уменьшении потребления газа давление в линии нагнетания воз-
растет до такого значения, при котором изменится направление
газового потока в компрессоре. Это будет происходить до тех
пор, пока давление на выходе компрессора не снизится до неко-
торого значения. Кратковременные изменения давления могут
перейти в пульсации (помпаж), способные вызвать серьезные
повреждения компрессора. Следовательно, нельзя допускать
уменьшения расхода газа до значения меньшего, чем критиче-
ское GFP (рис. 4.4). Этого можно добиться путем перепуска части
газа из линии нагнетания в линию всасывания по байпасной
магистрали. При этом расход через компрессор увеличится. Схе-
ма регулирования, реализующая этот метод, представлена на
рис. 4.5.
Предположим, что расход газа уменьшился по какой-либо
причине, например вследствие увеличения гидравлического со-
противления аппарата, потребляющего этот газ. Тогда давление
Рк увеличится. Регулятор давления уменьшит подачу, и давле-
ние Рп уменьшится, а перепад ДР=РК—Рв увеличится. Регуля-
тор перепада увеличивает задание регулятору расхода, который
начинает увеличивать перепуск газа из линии нагнетания в ли-
нию всасывания, что, с одной стороны, приводят к уменьшению
перепада ДР, а с другой — к увеличению расхода через ком-
прессор.
Простым методом регулирования работы центробежного
компрессора в предпомпажном режиме является выпуск части
сжатого газа в атмосферу. Такое регулирование позволяет под-
138
Рис. 4.5. Схема регулирования центробежного компрессора путем перепуска
газа по байпасной линии.
Рис. 4.6. Типовая схема автоматизации процесса смешения жидкостей:
1 — емкость; 2 — механическая мешалка.
держивать расход газа выше критического независимо от по-
требления.
В том случае, если сжимаемый газ ядовит или дорог и регу-
лирование данным методом неприемлемо, используют методы
дросселирования газа по байпасному трубопроводу или отклю-
чения компрессора от сети. Последний метод можно применять
только при наличии нескольких компрессоров, работающих па-
раллельно, или ресивера большой емкости, установленного на
нагнетательной линии.
Регулирование работы дозировочных насосов. Дозировочные
насосы находят широкое применение в промышленности для до-
зирования и смешения небольших количеств растворов, суспен-
зий и сжиженных газов. Производительность таких насосов
можно регулировать изменением числа ходов поршня (штока)’
или длины хода поршня.
Смешение жидкостей
Типовое решение автоматизации. При разработке типового реше-
ния под объектом управления будем понимать емкость с механи-
ческой мешалкой, в которой смешиваются две жидкости
(рис. 4.6). В качестве показателя эффективности процесса пере-
мешивания примем концентрацию какого-либо компонента в
смеси, а целью управления будет получение смеси с определен-
ной концентрацией этого компонента.
Зависимость показателя эффективности от параметров про-
цесса можно вывести из уравнения материального баланса по
искомому компоненту:
бсмбсм = ОдСд + ОБ<?Б
где Gcm, Од, 6б — расходы соответственно смеси, жидкости А и жидко-
сти Б; Сем — концентрация искомого компонента в смеси; Сд, Сб — концент-
рация искомого компонента соответственно в жидкостях А и Б.
139
Учитывая, что расход GCM в установившемся режиме равен
сумме расходов GA и Ge, и решая это уравнение относительно
концентрации Ссм, получим:
п _	+ <?бСб
см“ Ga + <?b
С изменением расходов Ga и Ge в объект будут поступать
возмущающие воздействия. Если между предыдущими процес-
сами и процессом смешения установить емкости, то можно целе-
направленно изменять один из этих расходов с целью поддержа-
ния концентрации Ссм на заданном значении. Более эффективно
изменять расход той жидкости, в которой концентрация искомо-
го компонента выше.
. Концентрации СА и Се определяются технологическими ре-
жимами предыдущих процессов, поэтому стабилизировать или
изменять их для достижения цели управления невозможно.
Итак, в смеситель могут поступать возмущающие воздейст-
вия, поэтому следует регулировать непосредственно концентра-
цию Ссм, внося регулирующие воздействия изменением одного из
расходов Ga или Ge-
В смесителе необходимо иметь определенный объем жидко-
сти. Существенное изменение объема жидкости может привести
к переполнению аппарата или его опорожнению, при этом про-
цесс смешения становится невозможным. Показателем объема-
жидкости является уровень в аппарате, поэтому его необходимо
стабилизировать. Уровень жидкости зависит от расходов Ga, G б
Gcm. Если расход GCM определяется ходом последующего процес-
са, то его нельзя ни стабилизировать, ни использовать для внесе-
ния регулирующих воздействий. Один из расходов (3А или Ge
(например, Ga), как уже сказано, будет использоваться для вне-
сения регулирующих воздействий при регулировании концентра-
ции Ссм. Следовательно, единственным каналом для внесения
регулирующих воздействий при стабилизации уровня является
другой расход (Ge). Отметим, что осуществляя регулирующие
воздействия, регулятор уровня создает возмущения для регуля-
тора концентрации Ссм.
Для успешной эксплуатации смесителя, оперативного управ-
ления им и подсчета технико-экономических показателей следует
контролировать концентрацию Ссм, расходы GA, GB и GCM, уро-
вень жидкости в смесителе и количество энергии, потребляемой
приводом мешалки. При значительном отклонении концентра-
ции Ссм и уровня в смесителе от заданных значений должен
быть подан сигнал. При достижении критического ‘ значения
уровня подача жидкости должна быть прекращена.
Регулирование уровня путем изменения расхода смеси. Если
расход смеси не обусловлен ходом последующего технологиче-
ского процесса, то его нужно использовать для регулирования
уровня в смесителе; изменением расхода одной жидкости под-
140
Рис. 4.7. Схема регулирования процесса смешения при значительных измене-
ниях расхода одной из жидкостей.
держивать постоянной концентрацию Ссм, а расход другой ста-
билизировать.
Регулирование с помощью регулятора соотношения. Если
расход одной жидкости сильно изменяется, то для улучшения
качества регулирования следует использовать регулятор соотно-
шения расходов жидкостей с коррекцией по концентрации смеси
Ссм (рис. 4.7). Регулирование соотношения расходов жидкости
компенсирует возмущения по расходу жидкости Б путем измене-
ния расхода жидкости А до того, как изменится концентрация
Ссм. Если по каким-либо причинам концентрация Ссм все же из-
менится, например при изменении концентрации искомого ком-
понента в жидкостях А и Б, то изменится задание регулятору
соотношения.
При постоянных концентрациях компонента в жидкостях А
и Б возможно регулирование соотношения расходов без автома-
тической коррекции величины соотношения.
Регулирование барботажных смесителей. Перемешивание
жидкости в барботажных смесителях осуществляется с помощью
сжатого воздуха. Для нормальной работы таких смесителей не-
обходимо дополнительно к рассмотренным выше регуляторам
установить регулятор давления воздуха, подаваемого в барбо-
тер. При постоянном давлении воздуха обеспечивается равно-
мерное распределение одной жидкости в другой.
Отстаивание жидких систем
Типовые решения автоматизации. Основные принципы управле-
ния при автоматизации процессов отстаивания рассмотрим на
примере отстойника со скребковым устройством (рис. 4.8). Про-
цессы отстаивания проводятся, как правило, с целью полного
извлечения твердой фазы (ценного продукта) из жидкости, по-
этому показателем эффективности процесса будем считать кон-
центрацию твердой фазы в осветленной жидкости, а целью уп*
141
Рис. 4.8. Типовая схема автоматизации процесса отстаивания:
отстойник; 2 — переливное устройство; 3 — мешалка; Б — момент на валу электро»
двигателя; В — мутность жидкости.
равления— поддержание ее на заданном (минимально возмож»
ном для данных производственных условий) значении.
В объект управления процесса разделения могут поступать
многочисленные возмущающие воздействия: изменение расхода
суспензии, плотностей твердой и жидкой фаз, концентрации и
вязкости суспензии, дисперсности (гранулометрического соста-
ва) твердой фазы. Все эти возмущения определяются технологи-
ческим режимом предыдущего процесса, поэтому устранить их
при управлении процессом отстаивания невозможно. Особенно
сильными возмущениями являются изменения расхода суспензии
и концентрации твердой фазы в ней.
Рассмотрим, каким образом при наличии перечисленных воз-
мущений можно достичь цели управления. На твердую частицу
суспензии в отстойнике действуют одновременно сила инерции
и силы тяжести. Поэтому истинное значение скорости V движу-
щейся частицы является результирующей горизонтальной состав-
ляющей скорости Vr и вертикальной составляющей VB, а поло-
жение частицы определяется отношением этих скоростей: если
Vn-CVr, то частица оседает в бункер отстойника; если же
Vr^>VE, то частица уносится в выходной патрубок. Скорость
осаждения VB частиц, имеющих шарообразную форму, для высо-
коконцентрированных суспензий может быть рассчитана по урав-
нению
v _ 0 07 ^(Рт-Рж).е'.
ив-0,0/	,х(1—Е)
где d — диаметр частицы; g — ускорение свободного падения; рт, р» — плот-
ность соответственно твердой и жидкой фаз; 8 — объемная доля жидкости в
суспензии; ц. — динамическая вязкость суспензии.
Анализ уравнения показывает, что скорость 14 является пере-
менной величиной, зависящей от изменяющихся во времени па-
142
раметров: диаметра частиц, концентрации твердой фазы, плот-
ностей фаз, динамической вязкости суспензии. Стабилизировать
скорость невозможно, так как все перечисленные параметры
определяются предшествующим процессом. Для того чтобы при
изменяющейся скорости осаждения Ув частицы успевали оседать
в бункер, подбирают такие значения расхода суспензии и диа-
метра отстойника, которые обеспечивают нужное соответствие
скоростей VB и 14- Необходимость в непосредственном регулиро-
вании показателя эффективности процесса при этом отпадает.
Уровень жидкости в отстойнике поддерживается постоянным
за счет свободного перелива осветленной жидкости.
В отстойнике необходимо поддерживать на постоянной высо-
те границу раздела зон осаждения и уплотнения. Эта высота
зависит от расхода сгущенной суспензии, поэтому регулирую-
щее воздействие вносится изменением степени открытия специ-
альных клапанов (для высоковязких жидкостей) на линии сгу-
щенной суспензии.
В качестве контролируемых величин принимают расходы ис-
ходной и сгущенной суспензий, осветленной жидкости, а также
мутность осветленной жидкости, которая является косвенным
параметром, характеризующим показатель эффективности и
плотность сгущенной суспензии. Контролируется, кроме того,
уровень границы раздела зон при помощи гидростатического
приемника с непрерывной промывкой. Работа механической ча-
сти отстойников контролируется путем непосредственного изме-
рения момента на валу двигателя. Можно проводить контроль
и по косвенному параметру — мощности, потребляемой приводом
электродвигателя. Перегрузка электродвигателя сигнализирует-
ся. В случае повышенных перегрузок дается сигнал в схему за-
щиты. Сигнализации подлежит также повышение мутности ос-
ветленной жидкости.
Регулирование изменения расхода суспензии. В отдельных
случаях расход исходной суспензии не зависит от предшествую-
щего технологического процесса; тогда его можно изменять, ста-
билизируя мутность осветленной жидкости, т. е. уменьшать при
увеличении мутности выше заданного значения и увеличивать
при ее уменьшении. При отсутствии датчика мутности расход
суспензии стабилизируют, что приводит к ликвидации одного из
самых сильных возмущений.
Регулирование плотности сгущенной суспензии. В ряде от-
стойников проводится процесс сгущения суспензии до заданного
содержания твердой фазы (влажность осадка при отстаивании
может колебаться от 35 до 55%); при этом содержание твер-
дой фазы в сливе приобретает второстепенное значение. В этом
случае идут по пути регулирования плотности сгущенной сус-
пензии изменением ее расхода.
В отдельных технологических схемах при повышенных требо-
ваниях к концентрации твердой фазы в сгущенной суспензии
применяют рециркуляцию части сгущенной суспензии из проме-
143
Рис. 4.9. Схемы регулиро-
вания плотности сгущенной
суспензии с рециркуляцией:
1 — отстойник; 2 — промежуточ-
ная емкость; 3 — регулирующее
устройство перераспределения
расходов.
жуточной емкости. В этих случаях плотность регулируют путем
изменения коэффициента рециркуляции, т. е. отношения расхода
циркулирующей жидкости к общему расходу сгущенной суспен-
зии (рис. 4.9).
Регулирование подачи коагулянта. Для лучшего отстаивания
некоторых веществ в суспензию добавляют коагулянт — вещест-
во, способствующее коагулированию (укрупнению) твердой
фазы. Расход коагулянта изменяют в зависимости от высоты
границы раздела между зонами уплотнения и осаждения или в
зависимости от расхода исходной суспензии.
Регулирование режима работы гребкового механизма. Плот-
ность осадка можно регулировать и по косвенному параметру —
нагрузке на валу гребкового устройства, которая связана пря-
мой зависимостью с плотностью сгущенной суспензии в нижней
части отстойника. Регулятор нагрузки в этом случае последова-
тельно воздействует сначала на исполнительный механизм на
магистрали сгущенной суспензии, а затем на привод подъема
гребков. При перегрузке привода происходит подъем скребково-
го устройства, и наоборот.
Управление процессом противоточного отстаивания. Б случае
если один отстойник не справляется с поставленной задачей,
устанавливают несколько аппаратов, соединяя их по противо-
точной схеме. Такую схему применяют, например, на калийных
предприятиях. Степень извлечения твердой фазы, обеспечивае-
мая всей схемой, во многом определяется работой первого от-
стойника, поэтому для управления процессом отстаивания в нем
регулируют плотность сгущенной суспензии и высоту раздела
зон (подачей коагулянта); контролируют расход суспензии и
щелоков, мутность осадка. Требования к работе следующих от-
стойников менее жесткие, поэтому на них установлены только
регуляторы плотности сгущенной суспензии, а расход коагулян-
та изменяется вручную.
Управление отстойником периодического действия. В про-
мышленности находят применение отстойники периодического
действия, в которых выгрузка осадка является отдельной опера-
цией. Для автоматического перевода отстойника с режима от-
стаивания на режим выгрузки на определенной высоте аппарата
устанавливают датчик прозрачности, который дает сигнал на за-
крытие трубопровода исходной суспензии и включение откачи-
вающего насоса.
144
Центрифугирование жидких систем

Типовое решение автоматизации. В качестве объекта управле-
ния при автоматизации процесса центрифугирования рассмотрим
центрифугу непрерывного действия (рис. 4.10). Полученный в.
результате центрифугирования осадок в дальнейшем, как пра-
вило, поступает в сушилку, энергетические затраты которой оп-
ределяются в основном влажностью осадка, поэтому при уп-
равлении центрифугами ставится задача получения заданной
(минимально возможной при данных условиях) влажности осад-
ка (она может колебаться, например, при отстойном центрифу-
гировании от 10 до 30%). Это и будет являться целью управ-
ления.
В реальных условиях производства в центрифугу поступают
многочисленные возмущения в виде изменения гранулометриче-
ского состава твердого вещества, начальной концентрации era
в суспензии, вязкости жидкой фазы и т. д. Наиболее сильным
возмущающим воздействием является изменение подачи суспен-
зии. В частности, увеличение расхода суспензии ведет к вымы-
ванию части осадка из центрифуги и повышению его влажности,
а уменьшение расхода нарушает равномерность слоя осадка и
приводит к сильной вибрации ротора.
Для того чтобы при наличии многочисленных возмущений
достигалась цель управления, устанавливают центрифуги с вы-
сокой разделяющей способностью. Разделяющая способность оп-
ределяется фактором разделения Ф:
ф к nsrns/900g
где г — радиус барабана центрифуги (постоянная величина); и — частота
вращения ротора (число оборотов в единицу времени); g— ускорение сво-
бодного падения.
Анализ формулы показывает, что изменением числа оборо-
тов п в объект можно вносить сильные регулирующие воздейст-
вия. Однако в современных центрифугах в качестве привода ис-
пользуют, как правило, асинхронные электродвигатели с посто-
янным числом оборотов вала. К тому же в настоящее время от-

Рис. 4.10. Типовая схема
автоматизации процесса
центрифугирования;
1 — барабан центрифуги; Б —
момент на валу электродвигате-
ля; Z — уровень вибрации.
10—581
145
сутствуют высококачественные датчики влажности конечного
продукта. В связи с этим выбирают электродвигатель с таким
числом оборотов п, при котором даже при значительных возму-
щающих воздействиях центрифуга обеспечивала бы заданную
влажность осадка.
Для компенсации сильных возмущений, вызванных измене-
нием расхода суспензии, предусматривается узел стабилизации
этого параметра. Для поддержания материального баланса в
центрифуге не требуется установка регуляторов, так как уро-
вень фугата и осадка поддерживается путем их свободного уда-
ления из аппарата. Стабилизация расхода суспензии и соблюде-
ние баланса обеспечивают постоянную производительность цент-
рифуги.
В связи с высокими скоростями вращения центрифуг, боль-
шим потреблением энергии, а также возможностью неравномер-
ного распределения материала в барабане центрифуги особое
внимание уделяется контролю, сигнализации и защите парамет-
ров центрифугирования. Контролируются расходы суспензии и
фугата, мутность фугата, количество потребляемой электродви-
гателем энергии. При перегрузке электродвигателя срабатывает
сигнализация. Контролю и сигнализации подлежат также давле-
ние масла в системе смазки и температура подшипников, при-
чем при резком падении давления и повышении температуры
должны сработать устройства защиты, отключающие центрифу-
гу. Отключение должно производиться и в случае вибрации ба-
рабана, являющейся признаком неравномерного распределения
материала в центрифуге.
Регулирование отстойных центрифуг. Изменяя продолжи-
тельность отстаивания и осушки осадка в отстойных центрифу-
гах, в объект можно вносить сильные регулирующие воздейст-
вия. В соответствии с результатами лабораторных анализов
влажности осадка производят изменение длительности указан-
ных операций путем изменения числа ходов поршня при выгруз-
ке осадка пульсирующим поршнем или же изменения числа обо-
ротов шнека в шнековых центрифугах. Реже регулирующие воз-
действия вносятся изменением степени открытия разгрузочных
окон.
Управление центрифугами периодического действия. Центри-
фуги периодического действия в связи с простотой конструкции
находят широкое применение в промышленности. Регулирующие
воздействия в них могут быть внесены путем изменения про-
должительности отдельных операций в зависимости от влажно-
сти осадка. Однако на практике ввиду отсутствия датчиков
влажности процесс ведут по жесткой временной программе
с помощью командного прибора (рис. 4.11). На него поступают
сигналы от датчика загрузки 6 барабана 1 центрифуги и конеч-
ных выключателей положений ножа 2, служащего для срезания
осадка и приводимого в движение масляным исполнительным
механизмом 3. При срабатывании датчика загрузки командный
146
Рис. 4.11. Система управления пе-
риодической центрифугой:
1 — барабан; 2 — нож; 3 — исполнительный
механизм; 4 — маслораспределитель; 5 —
переключающее устройство; 6 — датчик за-
грузки; 7, 8 — запорные клапаны.
прибор формирует сигнал ма
закрытие клапана 7; операция
загрузки при этом прекраща-
ется. Длительность следующих
операций (подсушки и про-
мывки) устанавливается вруч-
ную с помощью задатчиков времени командного прибора и обес-
печивается срабатыванием клапана 8. На некоторых центрифу-
гах поочередно осуществляется несколько операций подсушки
и промывки с различной выдержкой. Заданные последователь-
ность и длительность их также выдерживается командным при-
бором. По завершении этих операций прибор выдает импульс
на переключающее устройство 5 маслораспределителя 4, кото-
рый с помощью исполнительного механизма 3 приводит в дви-
жение нож 2. Начинается операция выгрузки твердого продукта
из барабана 1. Движение ножа продолжается до крайнего по-
ложения, что обеспечивается конечным выключателем КВ1. По
его команде происходит обратное движениэ ножа до срабаты-
вания второго конечного выключателя — КВ2; начинается но-
вая загрузка или же вновь открывается магистраль промывной
воды для регенерации сетки барабана 1. Далее цикл повторя-
ется.
В качестве параметра, характеризующего степень загрузки,
может использоваться уровень суспензии в барабане. Чувстви-
тельным элементом уровня является пластинка, контактирующая
с верхним слоем жидкости в нем. При изменении положения
этого слоя пластинка поворачивается вместе с валом, на кото-
ром установлен кулачок. Положение последнего преобразуется
в аналоговый или дискретный сигнал, соответствующий уровню
жидкости. Таким же способом можно контролировать и уровень
твердого осадка; тогда в качестве чувствительного элемента ис-
пользуется гребенка, представляющая собой сопротивление
только для твердой фазы.
В промышленности для контроля загрузки используют так-
же емкостные датчики, измеряющие электрическую емкость
между датчиком и уровнем суспензии в барабане или его стен-
кой, датчики скорости вращения барабана и мощности привод-
ного электродвигателя.
Регулирование скорости вращения центрифуг периодического
действия. Значительного улучшения эксплуатационных характе-
ристик центрифуг периодического действия можно добиться
путем изменения скорости вращения ротора при осуществлении
различных операций, так как каждой из них соответствует своя
10*
147
Рис. 4.12. Типовая схе-
ма автоматизации про-
цесса фильтрования жид-
ких систем:
1 — барабан (диск); 2 —ван-
на; Б — момент на валу
электродвигателя.
оптимальная скорость. Для этой цели в качестве привода цент-
рифуги применяют специальные электродвигатели и командные
устройства, работающие по жесткой программе.	'
Фильтрование жидких систем
Типовое решение автоматизации. При исследовании процесса
фильтрования жидких. неоднородных систем рассмотрим в ка-
честве объекта управления барабанный (дисковый) вакуум-
фильтр (рис. 4.12). Фильтровальные аппараты устанавливают,
как правило, с той же целью, что и центрифуги, поэтому и цели
управления в обоих случаях совпадают. То же можно сказать
и о возмущающих воздействиях, а также о выборе таких техно-
логических и конструктивных параметров установки, которые
обеспечили бы минимально возможную (для конкретных усло-
вий) влажность осадка. Устройства регулирования устанавлива-
ют на данном объекте только для обеспечения определенной про-
изводительности по осадку. Эта производительность для вы-
бранного типа фильтра может быть выражена следующим об-
разом:
..	„ 1 Г[Ст.с/(1 Ст.сСж.о)]	I
где К — постоянный коэффициент; ДР — разность давлений до и после фильт-
ровальной ткаии; Ст. с — масса твердых частиц иа единицу объема жидкости
исходной суспензии; Ст. 0 — объем жидкости в осадке на единицу массы
твердых частиц; п — частота вращения барабана (диска); I — часть барабана
(диска), погруженная в жидкость (определяется уровнем суспензии в ван-
не); т] — кинематическая вязкость жидкости; а —среднее удельное сопротив-
ление осадка.
Как следует из уравнения, производительность VT пропорцио-
нальна (APnZ)0>5. Параметры АР и и не изменяются при исполь-
зовании асинхронных двигателей в качестве привода вакуум-на-
соса и барабана (диска). Поэтому единственным параметром,
который следует стабилизировать, будет I, т. е. уровень суспен-
зии в ванне. Регулирующим воздействием в данном случае слу-
жит изменение расхода суспензии.	j
148
Серьезной опасностью при работе вакуум-фильтров являет-
ся прорыв фильтровальной ткани, так как через отверстия в ней
будет теряться целевой продукт. Для предотвращения таких
ситуаций устанавливают датчики мутности фильтрата, а также
устройства сигнализации и защиты. Кроме того, на вакуум-
фильтре устанавливают еще один датчик сигнализации и защи-
ты— датчик перегрузки электродвигателя барабана.
Контролю подлежат расходы суспензии и фильтрата, уро-
вень жидкости в ванне, разрежение в вакуум-линии, перепад дав-
ления до и после фильтровальной ткани, мутность фильтрата,
мощность электродвигателя.
Регулирование толщины осадка. Толщина осадка является
важнейшим режимным параметром. Увеличение толщины при-
водит к значительному повышению влажности осадка, поэтому
целесообразна стабилизация данного параметра. С этой целью
регулирующие воздействия могут быть внесены как изменением
вакуума, так и изменением скорости вращения барабана. Необ-
ходимо отметить узкий диапазон возможных регулирующих воз-
действий в последнем варианте, что связано с увеличением
влажности осадка при значительном повышении скорости вра-
щения.
Фильтрование газовых систем
Типовое решение автоматизации рассматривается на примере
рукавного фильтра с импульсной продувкой (рис. 4.13). Рукав-
ные фильтры устанавливают, как правило, для полной очистки
Рис. 4.13. Типовая схема автоматизации процесса фильтрования газовых си-
стем:
1 — корпус фильтра; 2 — рукава; 3 — сопла импульсной продувки; 4 — шнек.
149


газа от твердых веществ, являющихся ценным продуктом. По-
этому показателем эффективности процесса будем считать кон-
центрацию твердого вещества ib газе на выходе из фильтра,
а целью управления — поддержание его на заданном (минималь-
но возможном для данных условий) значении.
Процесс фильтрования газовых сред во многом аналогичен
процессу фильтрования жидких систем. В частности, аналогич-
ны возмущающие воздействия и возможности их ликвидации.
В рукавные фильтры дополнительно могут поступать возмуще- (
ния по каналу сжатого воздуха, подаваемого в сопла для реге-
нерации. Определенные сложности при автоматизации рукавных
фильтров создает отсутствие в настоящее время надежных кон-
центратомеров пыли. В связи с этим регулируют перепад дав-
ления ДР в камерах загрязненного и очищенного газа, который
наиболее полно отражает ход процесса:
ДР= ДРТ + Gp>7(Kpg)
где ДРТ — перепад давления, обусловленный фильтрующей тканью и неуда-
ляемыми частицами пыли; G — масса пыли, осевшей на единице площади
фильтра за определенный промежуток времени; ц — вязкость газа; W — ско-
рость газа; К — проницаемость слоя пыли на ткани; р — плотность пыли;
g — ускорение свободного падения.
Из уравнения следует, что регулировать перепад ДР можно
лишь изменением массы пыли G, так как остальные параметры
обусловлены ходом предыдущего технологического процесса. Ре-
гулирование осуществляется следующим образом. При достиже-
нии максимального перепада позиционный регулятор выдает „
сигнал на электромагнитные клапаны, установленные на магист-
рали сжатого воздуха. Клапаны открываются, импульсы сжа-
того воздуха через сопла поступают в рукава и деформируют
ткань, сбивая при этом пыль. Регенерация ткани происходит да
достижения минимального перепада давления.
Качественная регенерация фильтрующей ткани рукавов бу-
дет осуществляться только при определенном значении давления
сжатого воздуха, подаваемого на продувку. Для стабилизации 1
этого давления устанавливают регулятор.
Контролю и сигнализации подлежат следующие параметры:
температура загрязненного газа (фильтровальная ткань рас-
считана только на определенные температуры), давление сжа-
того воздуха, перепад давления. При критических значениях
давления сжатого воздуха и перепада давления (превышение
критического значения перепада приводит к разрыву ткани)
срабатывает устройство защиты, отключающее рабочий фильтр
и включающее резервный. Контролю подлежит расход газово-
го потока.
Регулирование по жесткой временной программе. Измере-
ние давления газовых пылевых потоков связано с определенны-
ми трудностями, так как импульсные трубки забиваются пылью
и искажают показания приборов. С другой стороны, при ста-
150
Рис. 4.14. Типовая схема автоматизации мокрой очистки газов:
1 — корпус трубы Вентури; 2 — форсунки; 3 — регулируемая горловина.
Сильном технологическом режиме появляется возможность от-
казаться от регулирования по перепаду ДР и перейти на управ-
ление по жесткой программе, в которой задается определенная
длительность импульсов сжатого воздуха и пауз между ними.
Для реализации такой программы устанавливают командный
прибор, который управляет объектом по временной программе
независимо от состояния фильтра.
Мокрая очистка газов
Типовое решение автоматизации. В качестве объекта управле-
ния рассмотрим форсуночную трубу Вентури, в которой жид-
кость под небольшим давлением подается через распылитель,
установленный параллельно газовому потоку, движущемуся с
большой скоростью (рис. 4.14). Цель управления данным про-
цессом аналогична цели управления процессом фильтрования
газовых систем.
Проведем анализ технологических особенностей мокрых пы-
леочистителей. Движение газового потока в трубе Вентури мож-
но представить как движение газа через слой капель жидкости
со скоростью, равной относительной скорости фаз. Из этого
следует, что конечная концентрация пыли будет зависеть, во-
первых, от числа и размера капель, определяющих качество
«фильтра», и, во-вторых, от количества газа, движущегося че-
рез «фильтр», т. е. от расхода газа.
Жидкость дробится на капли в трубе Вентури дважды: на
крупные — при истечении жидкости из форсунки и на более
мелкие — под действием энергии газового потока. Конечный
размер капель и их число определяются обоими процессами.
Средний диаметр капель после форсунки при распыливании
определенной жидкости в газовый поток с малоизменяющими-
ся свойствами зависит от геометрических размеров форсунки и
151
давления жидкости. Для одного из типов форсунок получено,
например, следующее уравнение:
dK = k (0,307 + 17,6dc) Рж~°>в
где dK—средний диаметр капель; dc—диаметр соплового отверстия; Рж —
давление перед форсункой; k — постоянный коэффициент.
Таким образом, для стабилизации диаметра dK достаточно
поддерживать давление Рт постоянным. Этим же будет обеспе-
чиваться и постоянное число капель, так как расход жидкости
через форсунку определяется в основном перепадом давле-
ния ДРж на форсунке:
,, _ , -I Л 2bPxg
ж-5р 4 V рж
где — коэффициент расхода (изменяется незначительно); ДРж=Рж—Рг. н!
Рг. н — давление газа в начале трубы, где установлен распылитель (мало из-
меняется) ; рж — плотность жидкости (мало изменяется).
Дисперсность вторичного распыла — при контактировании
капель жидкости после форсунки с газом — зависит в основном
от скорости газового потока 1Гг:
U7r=gc/2APrg/pr
где — коэффициент скорости (мало изменяется); ДРГ — перепад давления
в начале и в конце трубы Вентури (ДРГ=РГ. н—Рг. к), Рг. к — давление в кон-
це трубы; рг — плотность газа (мало изменяется).
Из уравнения следует, что для постоянства скорости Wr до-
статочно стабилизировать перепад давления на трубе Вентури.
Регулирующее воздействие при этом вносится изменением попе-
речного сечения горловины трубы.
Перепад давления на трубе является движущей силой про-
цесса перемещения газа, поэтому его стабилизация обеспечива-
ет не только качественную дисперсность распыла, но и постоян-
ство расхода газа — второго режимного параметра процесса
мокрой очистки, определяющего показатель эффективности.
Итак, для эффективного применения труб Вентури необходи-
мо регулировать давление жидкости перед форсункой и перепад
давления газа.
Мокрые пылеочистители склонны к забиванию, поэтому о
достижении предельного значения перепада давления следует,
кроме того, сигнализировать. При критическом значении пере-
пада ДР устройство защиты включает резервный пылеочисти-
тель и отключает рабочий. Контролю в данном процессе под-
лежат расходы жидкости и газа.
Электрическая очистка газов
Типовое решение автоматизации рассмотрим на примере сухого
электрофильтра (рис. 4.15). В связи с тем что электрические
аппараты пылеочистки решают задачи, аналогичные задачам
152
Рис. 4.15. Типовая схема авто-
матизации электрической очи-
стки газа:
1 — трансформатор; 2 — высоко-
вольтиый выпрямитель; 3 — электро-
фильтр; 4 — короннрующий элект-
род; 5 — реле максимального тока;
6 — реле минимального напряжения;
7 — автоматическое устройство уп-
равления; 8 — исполнительный ме-
ханизм.
для фильтров и мокрых пылеочистителей, цели управления у
них совпадают.
Параметрами, от которых зависит концентрация пыли на вы-
ходе из электрофильтра, являются: напряжение питания U, на-
грузка 6, температура газа t, радиус частиц г, давление газа Р,
влажность т, удельное электрическое сопротивление Р.
Для сухих электрофильтров получено уравнение, дающее
представление о зависимости конечной концентрации Ск от ука-
занных параметров: **'
Ск= Сн(—0,741^ + 0,5996—0,21Р +0,025/—0,226г)
где Сн — начальная концентрация пыли.
Из уравнения следует, что наиболее сильно на концентрацию
Ск влияют начальная концентрация Сн, напряжение U и рас-
ход О; параметры Р, t, г влияют меньше, они определяются хо-
дом предыдущего технологического процесса, и с их изменением
в объект будут поступать возмущающие воздействия. То же
можно сказать и о концентрации Сн. Расход газа с целью уст-
ранения возмущений нужно и можно стабилизировать. Напря-
жение U для высококачественной очистки должно поддержи-
ваться на максимально высоком уровне, близком к 'критическо-
му. Для этого устанавливают автоматическое устройство, кото-
рое периодически осуществляет плавное повышение напряжения
до возникновения пробоя (дугового разряда) в межэлектродных
промежутках. В момент возникновения пробоя срабатывают ре-
ле максимального тока и минимального напряжения; они дают
команды автоматическому устройству на быстрое снижение на-
пряжения U до значения, обеспечивающего гашение дуг
(«10%). Через некоторый промежуток времени устройство
вновь начинает повышать напряжение до предельного пробив-
ного значения. Затем цикл повторяется.
При обрыве коронирующих электродов сигнальное устройст-
во через 5—10 циклов понижения напряжения дает импульс в
схему сигнализации и защиты.
153
Рис. 4,16. Зависимость эффективно*
сти очистки от числа искровых раз-
рядов.
Контролю в данном процессе подлежат расход, температура
и влажность газового потока, напряжение и сила тока, темпе-
ратура масла трансформаторно-выпрямительного блока.
Регулирование по искровому принципу. Типовое регулирова-
ние электрофильтра по дуговому пробою имеет существенный
недостаток — среднее значение рабочего напряжения оказыва-
ется ниже оптимального вследствие его периодического сниже-
ния. Более перспективным является регулирование по числу ис-
кровых разрядов, которые предшествуют пробою и определяют
степень очистки (рис. 4.16). Оптимальная частота искровых раз-
рядов может быть рассчитана заранее (как задание регулято-
ру) по разрядному расстоянию, сочетанию электродов, свойст-
вам очищаемых газов и другим параметрам процесса. Для
контроля за текущим значением частоты искрений во вторичной
цепи трансформатора устанавливают специальное устройство,
реагирующее на импульсы напряжения, которые вызываются
скачкообразными изменениями тока при искрении.
2.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Нагревание и охлаждение жидкостей
Типовое решение автоматизации процесса нагревания. Основ-
ные принципы управления процессом нагревания рассмотрим
на примере поверхностного кожухотрубчатого теплообменника
(рис. 4.17), в который подают нагреваемый продукт и теплоно-
ситель. Показателем эффективности данного процесса является
температура Л/' продукта на выходе из теплообменника, а це-
лью управления — поддержание этой температуры на опреде-
ленном уровне.
Зависимость температуры ta" от параметров процесса может
быть найдена из уравнения теплового баланса:
ОпСп (Ai tn)= GTcT (// t-c)
где Gn, GT расходы соответственно продукта и горячего теплоносителя; сп,
ст — удельные теплоемкости продукта и горячего теплоносителя; tn', tT'—
температуры продукта и горячего теплоносителя на входе в теплообменнику
Аг" — температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника.
,1
Решая данное уравнение относительно ta", получим:
/п ~ (GiC^/GnCn) (tT' —/т") tn'
154
Рис. 4.17. Типовая схема автомати-
зации процесса нагревания.
Расход теплоносителя GT
можно легко стабилизировать
или использовать для внесе-
ния эффективных регулирую-
щих воздействий. Расход про-
дукта Gn определяется други-
ми технологическими процес-
сами, а не процессом нагрева-
ния, поэтому он не может быть
ни стабилизирован, ни исполь-
зован для внесения регулиру-
ющих воздействий; при изменении Gn в теплообменник будут
поступать сильные возмущения. Температуры fn и t'T, а также
удельные теплоемкости сп и ст определяются технологическими
режимами других процессов, поэтому стабилизировать их при
ведении процесса нагревания невозможно. К неликвидируемым
возмущениям относятся также изменение температуры окружа-
ющей среды и свойств теплопередающей стенки вследствие от-
ложения солей, а также коррозии.
Анализ объекта управления показал, что большую часть
возмущающих воздействий невозможно устранить. В связи с
этим следует в качестве регулируемой величины брать темпе-
ратуру ta", а регулирующее воздействие осуществлять путем из-
менения расхода GT.
Теплообменники как объекты регулирования температуры
обладают большими запаздываниями, поэтому следует уделять
особое внимание выбору места установки датчика и закону ре-
гулирования. Для уменьшения транспортных запаздываний
датчик температуры необходимо помещать как можно ближе к
теплообменнику. Для устранения запаздывания значительный
эффект может дать применение регуляторов с предварением и
исполнительных механизмов с позиционерами.
В качестве контролируемых величин следует принимать рас-
ходы теплоносителей, их конечные и начальные температуры,
давления. Знание текущих значений этих параметров необходи-
мо для нормального пуска, наладки и эксплуатации процесса.
Расход GT требуется знать также для подсчета технике-эконо-
мических показателей процесса, а расход Gn и температуру
tn" — для оперативного управления процессом.
Сигнализации подлежат температура tn" и расход продукта.
В связи с тем что резкое падение расхода Gn может послужить
причиной выхода из строя теплообменника, устройство защиты
в этом случае должно перекрывать линию горячего теплоноси-
теля.
155
Продукт
Продукт
Продукт
Рис. 4.18. Двухконтурные системы регулирования процесса нагревания с ис-
пользованием в качестве вспомогательной регулируемой величины расхода
теплоносителя (а), давления пара (б) и давления в межтрубном простран-
стве (в).
Все рассуждения в отношении процесса нагревания справед-
ливы и для процесса охлаждения. Объектом управления в этом
случае будет являться кожухотрубный теплообменник, в кото-
рый подается холодоноситель и охлаждаемый продукт; показа-
телем эффективности — конечная температура продукта, а
целью управления — поддержание этой температуры на задан-
ном значении. Основным узлом управления будет регулятор
конечной температуры охлаждаемого продукта, регулирование
же будет осуществляться путем изменения расхода холодоно-
сителя.
Каскадно-связанное регулирование. Использование двухкон-
турных САР значительно улучшает качество регулирования ко-
нечной температуры продукта (основная регулируемая вели-
чина), если вспомогательной величиной выбрать параметр, из-
менение которого будет сильным возмущением для процесса
теплообмена. Часто в качестве вспомогательного параметра вы-
бирают расход теплоносителя (рис. 4.18,а); если теплоносите-
лем служит пар с переменным давлением, то предпочтительнее
брать давление теплоносителя (рис. 4.18,6) или давление в
межтрубном пространстве (рис. 4.18,в). Последний вариант
схемы следует использовать при переменных расходе и темпе-
ратуре нагреваемого продукта, так как давление в межтрубном
пространстве является гораздо менее инерционным параметром,
чем конечная температура продукта.
Регулирование процесса байпасированием продукта. Для
регулирования систем, в которых изменение расхода теплоноси-
теля недопустимо, используют метод байпасирования. Регули-
рующее воздействие в этих случаях осуществляется изменением
расхода байпасируемого продукта (рис. 4.19,а).
Поскольку перемещение регулирующего органа на байпас-
ной линии все же приводит к некоторому изменению расхода
156
Рис. 4.19. Схема регулирования температуры изменением расхода продукта в
байпасном .трубопроводе:
а — с помощью одного клапана; б — с помощью двух клапанов; в —с помощью треххо-
дового клапана.
продукта, при высоких требованиях к постоянству этого расхо-
да устанавливают два мембранных исполнительных механизма
разных типов (НО и НЗ, рис. 4.19,6). Аналогичный эффект до-
стигается при установке "трехходового смесительного клапана
(рис. 4.19,в).
Регулирование методом байпасирования, улучшает динами-
ческую характеристику системы, так как при этом из цепи ре-
гулирования исключается теплообменник.
Регулирование процесса изменением расхода конденсата гре-
ющего пара. Если теплообменник работает при частичном зали-
ве конденсата, регулирующие воздействия можно вносить изме-
нением расхода конденсата. Это влечет за собой изменение
уровня конденсата в теплообменнике. При этом перераспреде-
ляются поверхности теплообмена между конденсирующимся
паром и продуктом, с одной стороны, и конденсатом и продук-
том — с другой. Интенсивность теплообмена, а затем и темпера-
тура продукта на выходе теплообменника меняются. Такая си-
стема позволяет повысить эффективность работы теплообменни-
ка на 6—7% благодаря полному использованию тепла пара и
конденсата. Однако вследствие больших запаздываний эта си-
стема может быть рекомендована лишь при условии отсутствия
резких возмущающих воздействий.
Регулирование процесса изменением температуры горячего-
теплоносителя. Если насос теплоносителя установлен после теп-
лообменника, то стабилизировать конечную температуру про-
дукта можно путем изменения начальной температуры горяче-
го теплоносителя за счет рециркуляции части отработанного-
теплоносителя. Достоинством данного метода является посто-
янство расхода и скорости теплоносителя в теплообменнике,
что обеспечивает высокие и стабильные значения коэффициен-
та теплоотдачи.
157
Теплоноситель
Рис. 4.20. Схемы регулирования процесса нагревания:
а — со стабилизацией расхода продукта; б — с изменением расхода продукта в зависи-
мости от конечной температуры продукта.
Регулирование процесса изменением расхода продукта. Если
для качественного управления процессом теплообмена допусти-
мо изменение или стабилизация расхода продукта, то в зави-
симости от возможных возмущающих воздействий может быть
принят один из вариантов схем регулирования, показанных на
рис. 4.20. Стабилизирующие регуляторы расхода теплоносите-
ля и расхода продукта ликвидируют возмущения до поступле-
ния их в систему.
Регулирование процесса в теплообменниках смешения. Ма-
лейшие изменения параметров теплоносителя при непосредст-
венном смешении двух и более жидкостей приводят к значи-
тельным и быстрым изменениям конечной температуры продук-
та, поэтому при управлении теплообменников смешения часто
применяют связанное регулирование и регулирование соотноше-
ния расхода теплоносителя и продукта с коррекцией по темпе-
ратуре продукта.
Регулирование работы трубчатых печей. В нефтеперераба-
тывающей и нефтехимической промышленности широкое при-
менение находят трубчатые печи, в которых продукт, непрерыв-
но прокачиваемый через змеевик, нагревается за счет тепла,
выделяющегося при сжигании топлива. Трубчатая печь являет-
ся сложным объектом регулирования; стабилизацию конечной
температуры продукта в ней необходимо обеспечить при значи-
тельно изменяющихся температуре и расходе продукта. Посто-
янно изменяется также состояние змеевика и тепловой изоля-
ции.
Компенсация всех воздействий осуществляется изменением
количества подаваемого в печь топлива.
158
a	ff
Рис. 4.21. Схемы связанного регулирования процесса в трубчатой печи.
В связи с тем что для трубчатой-печи характерны большие
запаздывания (20—30 мин по каналу «расход топлива — конеч-
ная температура продукта»), целесообразно использовать свя-
занное регулирование. На рис. 4.21, а представлена схема регу-
лирования расхода топлива с коррекцией по температуре нагре-
ваемого продукта на выходе из печи. Качество регулирования
заметно улучшается при введении вспомогательного контура
регулирования температуры топочных газов над перевальной
стенкой. Это улучшение сильно влияет на температуру продукта
на выходе из печи. Схема на рис. 4.21,6 обеспечивает регули-
рование температуры продукта на выходе из печи с учетом из-
менений температуры над перевальной стенкой и расхода на-
греваемого продукта.
Качество регулирования можно улучшить также, введя до-
полнительно регулятор расхода нагреваемого продукта.
Регулирование процесса в топках. При сушке, выпаривании,
обжиге и других процессах в качестве теплоносителя часто ис-
пользуют топочные газы, получаемые в топках в результате
сжигания топлива. В зависимости от требований, предъявляе-
мых к топочному газу, в промышленности используют топки
разных конструкций. Наиболее простой является топка с ин-
жекционными горелками (рис. 4.22,а). Расход топлива в этом'
случае изменяется в зависимости от температуры (или какого-
либо другого параметра) того процесса, в котором используют
полученные топочные газы. Соотношение расходов топлива и
воздуха, подсасываемого из атмосферы, поддерживается посто-
янным за счет изменения инжекционной способности горелки
при изменении расхода топлива. Температуру топочных газов
сразу после топки регулируют изменением расхода вторичного
воздуха.
При использовании горелок с принудительной подачей пер-
вичного воздуха возникает необходимость в регуляторе соотно-
шения топливо-первичный воздух (рис. 4.22, б).
В отдельных случаях разбавляющий воздух подается одно-
временно в охлаждающую рубашку топки и в смесительную ка-
159
a
Топливо
вторичный воздух
б
Топливо
Первичный воздух
Вторичный воздух
Рис. 4.22. Схемы регулирования топок:
а —с инжекционной горелкой; б — с принудительной подачей первичного воздуха; 1 —
топка; 2 — смесительная камера; 3 — технологический аппарат; 4 — инжекционная го-
релка.
меру. Расход вторичного воздуха при такой технологии изменя-
ется в зависимости от температуры во внутренней футеровке
топки или температуры в топке вблизи футеровки, а расход
третичного воздуха — от температуры после смесительной ка-
меры.
Регулирование работы парокотельных установок. На многих
химических предприятиях имеются свои парокотельные уста-
новки, предназначенные для получения пара заданных парамет-
ров. Основной регулируемой величиной парокотельной установ-
ки является давление получаемого пара. Заметим, что для на-
сыщенного пара существует определенная зависимость между
давлением и температурой, поэтому стабилизация давления
обеспечит и постоянство температуры.
Одной из серьезных задач при регулировании процесса го-
рения в топках парокотельных установок является экономичное
сжигание топлива благодаря подаче определенного количества
воздуха. Показателем соответствия расходов воздуха и топли-
ва может служить коэффициент избытка воздуха a=GB. Д/Ов. т>
>1 (где GB. д — действительное значение расхода воздуха;
GB. т — теоретическое значение расхода воздуха, обеспечиваю-
щего полное сжигание топлива). При постоянной теплотворной
способности топлива заданное значение коэффициента а («1,1)
может обеспечить простой регулятор соотношения расходов
топлива и воздуха (рис. 4.23).
Если же качество топлива изменяется, то требуется более
сложная система регулирования, позволяющая непрерывно оп-
160
Рис. 4.23. Схема регулирования ра-
боты парокот.ельной установки.
ределять оптимальное значе-
ние «опт по содержанию кис-
лорода в топочных газах.
Схема регулирования пост-
роена таким образом, что из-
менение давления пара вызы-
вает одновременно изменение
подачи топлива и воздуха.
Изменение разрежения в топке отражается на расходах топ
лива и воздуха. Для компенсации этого возмущающего воздей-
ствия устанавливают регулятор разрежения в топке.
Поддержание материального баланса в схеме обеспечивает-
ся регулятором уровня, при этом регулирующее воздействие
вносится изменением расхода питательной воды.
Искусственное охлаждение
Типовое решение автоматизации рассмотрим на примере уста-
новки охлаждения, состоящей из поршневого компрессора 1,
конденсатора 2, испарителя 3 (с кипящим хладоагентом в меж-
трубном пространстве) и дросселирующего элемента 4 (рис.
4.24). В качестве показателя эффективности примем конечную
температуру охлаждаемого продукта tK (часто рассола). Под-
держание ее на постоянном значении путем корректировки
технологических режимов аппаратов, входящих в объект управ-
ления, и будет являться целью управления процессом искусст-
венного охлаждения..
Конечная температура продукта определяется параметрами
охлаждаемого продукта и хладоагента, поступающих в испари--
тель. Параметры продукта зависят от хода технологического
процесса, для проведения которого применяется данная уста-
новка охлаждения. С их изменением, а также с изменением па-
раметров воды, подаваемой в конденсатор, в объект будут по-
ступать внешние возмущения; температура tK при этом будет от-
клоняться от заданного значения. С другой стороны, варьируя
параметры хладоагента (в частности, его расход), сравнитель-
но легко управлять процессом искусственного охлаждения. Из
сказанного следует, что основным узлом регулирования процес-
са искусственного охлаждения должен быть регулятор темпера-
туры /к, а регулирующие воздействия целесообразно вносить из-
менением расхода хладоагента, используя метод пуска и оста-
нова поршневого компрессора, вошедшего в типовой объект
управления. При этом холодопроизводительность установки бу-
дет изменяться так, что возмущающие и регулирующие воздей-
ствия полностью компенсируются.
Одним из сильных возмущений, которые могут поступать в
испаритель через дросселирующий элемент 4, является измене-
11—581
161
Рис. 4.24. Типовая схема автоматизации процесса искусственного охлажде-
ния:
/ — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — испаритель; 4 — дросселирующий элемент; 5 — вы-
носная камера.
ние давления в конденсаторе 2. Последнее может произойти, на-
пример, при колебаниях параметров прямой воды. Для ликви-
дации таких возмущений давление конденсации стабилизируют,
изменяя расход воды, подаваемой в испаритель.
Работа испарителя в значительной мере определяется также
степенью заполнения его жидким хладоагентом. Для большин-
ства испарителей существует оптимальная степень заполнения,
при отклонении от которой эффективность процесса снижается
вследствие неполного использования теплопередающей поверх-
ности испарителя или из-за «влажного» хода компрессора. Оп-
ределенная степень заполнения поддерживается стабилизацией
уровня, который измеряется в выносной камере 5. Регулятор
уровня воздействует на регулирующий орган, помещенный меж-
ду конденсатором и испарителем. Причем в случае непрерыв-
ного дросселирования хладоагента, что обеспечивают все регу-
ляторы, кроме позиционных, регулирующий орган будет одно-
временно служить и дросселирующим элементом 4, изменяю-
щим давление хладоагента с величины, соответствующей давле-
нию конденсации, до значения, соответствующего давлению ки-
пения.
Для безаварийной работы установки следует сигнализиро-
вать о повышении уровня хладоагента выше предельного зна-
чения для предотвращения «влажного» хода компрессора, а
также о понижении давления паров хладоагента после испари-
теля ввиду возможности замерзания продукта. В случае дости-
жения этими параметрами предельно допустимых значений
срабатывают устройства защиты, отключающие компрессор.
При искусственном охлаждении контролю подлежат расхо-
ды продукта и охлаждающей воды, а также их начальные и ко-
162
Рис. 4.25. Терморегулирующий вентиль:
/ — мембрана; 2 — термобаллон; 3 — трубка; 4— ис-
паритель; 5 — клапан; 6 — шток; 7 — пружина; 8 —
сальник.
печные температуры. Сигнализации и
контролю, кроме того, подлежат все
параметры компримирования газов.
Регулирование компрессоров уста-
новок искусственного охлаждения.
В зависимости от типа компрессора
регулирование его работы может про-
изводиться различными способами
(см. с. 136).
В наиболее мощных холодильных
установках используют
винтовые компрессоры, снабженные специальным золотником
(ползуном). Перемещаясь параллельно осям винтов под дейст-
вием исполнительного механизма регулятора, золотник изменя-
ет их ход сжатия и тем самым — производительность компрес-
сора.
Регулирование перегрева паров после испарителя. При ис-
пользовании хладоагентов с низкой теплотой парообразования,
например фреонов, нельзя принимать уровень хладоагента в ка-
честве параметра, характеризующего степень заполнения испа-
рителя (ввиду бурного вспенивания). Кроме того, точность ра-
боты уровнемера с выносной камерой часто недостаточно вы-
сока, так как уровень жидкости в этой камере может отличать-
ся от уровня в самом испарителе. Это обусловливается различ-
ной степенью насыщения кипящей жидкости паром и, следо-
вательно, различным значением плотности кипящей жидкости.
Косвенным параметром, по значению которого судят о сте-
пени заполнения испарителя, служит перегрев паров на выходе
из испарителя: чем больше перегрев, тем меньше заполнение,
т. е. больше теплопередающая поверхность, и наоборот. В за-
висимости от разности температур кипящего хладоагента и пе-
регретых паров позиционный регулятор открывает или закрыва-
ет клапан на линии жидкого хладоагента.
Для плавного регулирования перегрева разработан специ-
альный терморегулирующий вентиль (рис. 4.25), основным эле-
ментом которого является мембрана 1. Ее положение соответст-
вует разности давлений в термобаллоне 2 и паровой линии, а
эти давления в свою очередь определяются температурами пе-
регретого пара и кипения хладоагента.
Выпаривание
Типовое решение автоматизации. Основные принципы управле-
ния .процессом выпаривания рассмотрим на примере однокор-
пусной выпарной установки естественной циркуляции (рис.
11*
163
4.26). Показателем эффективности процесса является концент-
рация упаренного раствора, а целью управления — поддержа-
ние определенного значения этой концентрации.
Уравнения материального баланса выпарной установки по
растворенному веществу и по всему количеству вещества имеют
соответственно следующий вид:	<
Gc.PGc.p = 6y.pCy.pj Ср.р = Gyp Gn
где Gc. р, Gy. р—расход свежего и упаренного растворов; Сс. р — концентра-
ция растворенного вещества в свежем растворе; Су. р — концентрация рас-
творенного вещества в упаренном растворе (показатель эффективности);
Gn — расход паров растворителя.
Решая совместно эти уравнения, получим:
„ 6с.рСс.р Gc.pCc.p
у-р~ 6у.р - Gc.p-Gn
Расход Gc. р можно стабилизировать или изменять для до-
стижения цели управления процессом выпаривания, так как
этот процесс в большинстве случаев является основным на хи-
мических производствах. Так, его уменьшение приводит к сни-
жению скорости движения раствора по аппарату, а следователь-
но— к увеличению концентрации Су.р. То же можно сказать
и о расходе Gy.p.
Концентрация Сс. р определяется предшествующими техно-
логическими процессами; ее изменения будут сильными возму-
щениями для процесса выпаривания.
Расход Gn определяется параметрами исходного раствора,
а также режимными параметрами в аппарате: температурой,
давлением, концентрацией раствора и интенсивностью подвода
тепла.
Если предположить, что цель управления достигнута, т. е.
концентрация Су. р на выходе из аппарата постоянна и соот-
ветствует заданной, то между температурой и давлением в ап-
парате будет соблюдаться определенная зависимость. Поэтому
достаточно стабилизировать только один из этих параметров.
В большинстве случаев это — давление в аппарате, которое
можно регулировать изменением отбора пара из аппарата.
Интенсивность подвода тепла к кипятильнику определяется
параметрами теплоносителя: расходом, температурой, давлени-
ем и энтальпией.
К наиболее сильным возмущающим воздействиям относятся
изменения расхода теплоносителя. Эти возмущения компенси-
руют установкой стабилизирующего регулятора расхода. При
целенаправленном изменении расхода теплоносителя в объект
могут вноситься и регулирующие воздействия. Однако при этом
может возникнуть «пленочное кипение», что неэкономично.
С изменением других параметров теплоносителя в объекте бу-
дут иметь место другие возмущения.
164
Лары растворителя
Рис. 4.26. Типовая схема автоматизации процесса выпаривания:
1 — кипятильник; 2 — выпарной аппарат; 3 — устройство для измерения температурной
депрессии.
Анализ возмущающих воздействий в объекте управления
показал, что часть параметров, определяющих концентрацию
Су.р, будет изменяться. Сильным возмущением процесса выпа-
ривания, как правило, является и «засоление» греющей камеры
теплообменника. Чтобы при наличии возмущающих воздействий
цель управления была достигнута, следует в качестве главной
регулируемой величины брать концентрацию Су. р, а регулирую-
щее воздействие вносить изменением расхода Gc. р.
Концентрацию Су. р в настоящее время определяют по раз-
ности между температурами кипения раствора и растворителя
(по температурной депрессии). О концентрации Су.р можно
судить и по другим косвенным параметрам: плотности, удельной
электропроводности, показателю преломления света или тем-
пературе замерзания упаренного раствора.
Итак, для достижения цели управления процессом следует
регулировать температурную депрессию (изменением расхода
Gc. р); давление в аппарате (изменением расхода 6П) и расход
теплоносителя.
Для поддержания материального баланса в аппарате необ-
ходимо регулировать уровень раствора изменением расхода
упаренного раствора Gy.p.
В процессе выпаривания контролируют расходы Gc. р, Gy.p,
Gn; температуры свежего и упаренного растворов; температуру,
давление и расход теплоносителя; давление, температуру и уро-
вень в аппарате; температурную депрессию. Сигнализации под-
165
•лежат отклонение концентрации Су.р от заданного значения и
прекращение подачи раствора. В последнем случае устройство
защиты должно отключить линию теплоносителя для предотвра-
щения порчи продукта и аварии.
Регулирование концентрации упаренного раствора изменени-
ем его расхода. В отдельных случаях для предотвращения ого-
ления греющих труб кипятильника предъявляют повышенные
требования к узлу регулирования уровня в выпарном аппарате.
Качество регулирования уровня можно улучшить, внося регу-
лирующие воздействия изменением расхода свежего раствора.
Концентрацию Су. р в этих случаях стабилизируют изменением
расхода упаренного раствора, а узлы регулирования расхода
теплоносителя и давления в аппарате остаются прежними.
Такая схема предпочтительнее и при частых «засолениях»
поверхности теплообмена и связанных с ними промывках теп-
лообменника, так как регуляторы могут быть включены сразу
после промывки. При регулировании концентрации в соответст-
вии с типовым решением включение выпарного аппарата произ-
водится вручную.
Регулирование концентрации упаренного раствора измене-
нием расхода теплоносителя. Если расход свежего раствора оп-
ределяется ходом предшествующего технологического процесса,
то этот параметр нельзя использовать для регулирования кон-
центрации или уровня. В этих случаях концентрацию упаренно-
го раствора регулируют изменением расхода теплоносителя.
Аналогичная ситуация возникает и в случае, если следующим
процессом определяется расход упаренного раствора. Тогда
расход свежего раствора следует использовать для стабилиза-
ции уровня и единственным регулирующим воздействием при
стабилизации концентрации будет изменение расхода теплоно-
сителя.
Регулирование при постоянной концентрации растворенного
вещества в свежем растворе. Если отсутствует одно из самых
сильных возмущающих воздействий — изменение концентрации
вещества в свежем растворе, целесообразно вместо сложного и
ненадежного узла регулирования концентрации Су.р установить
регулятор расхода свежего раствора. При этом концентрацию
Су.р только контролируют и по ее значению периодически про-
изводят перенастройку регуляторов системы.
При сильно изменяющихся расходах свежего раствора и
теплоносителя качество регулирования показателя эффективно-
сти можно улучшить (уменьшить запаздывание), регулируя со-
отношение этих расходов изменением расхода теплоносителя.
Регулятор соотношения будет реагировать и на другие возму-
щения, так как они приведут в конечном итоге к срабатыванию
регулятора концентрации раствора и изменению расхода све-
жего раствора.
Регулирование с помощью двухконтурных систем. Улучшить
качество регулирования можно, используя многоконтурное регу-
166
Рис. 4.27. Схема регулирования си-
стемы создания вакуума:
/ — выпарной аппарат; 2 — барометриче-
ский конденсатор; 3 — вакуум-насос (паро-
вой эжектор).
лирование расхода свежего
раствора, упаренного раствора
и паров растворителя с кор-
рекцией соответственно по тем-
пературной депрессии, уровню
и давлению в аппарате.
Регулирование разрежения
Воздух из аттсшеры
в вакуум-выпарных аппаратах. Разрежение при вакуум-выпарке
создается с помощью барометрических конденсаторов и вакуум-
насосов, служащих для отсоса смеси несконденсировавшихся
газов с воздухом. Регулирование разрежения может осуществ-
ляться изменением расхода и температуры воды, расхода паров
растворителя, поступающих в барометрический конденсатор,
расхода воздуха, подсасываемого вакуум-насосом из атмосферы.
Все эти способы нашли применение в промышленности. Наибо-
лее часто применяют последний способ (рис. 4.27). Расход во-
ды при этом изменяется в зависимости от температуры стоков
из барометрического конденсатора. В качестве регулируемой
величины можно .использовать также перепад температур воды
на входе и выходе конденсатора.
Управление выпарными аппаратами периодического дейст-
вия. Операция выпарки здесь осуществляется при стабилиза-
ции уровня изменением расхода свежего раствора до момен-
та достижения температурной депрессией заданного значения.
При срабатывании реле температурной депрессии устройство
управления дает сигнал на открытие магистрали упаренного
раствора и закрытие магистралей свежего раствора и теплоно-
сителя путем прекращения питания регуляторам уровня и дав-
ления (давление в аппаратах периодического действия регули-
руется изменением расхода теплоносителя). Начинается опе-
рация выгрузки. При полном опорожнении аппарата по сигна-
лу от реле уровня вновь начинается операция загрузки и вы-
парки.
Можно осуществлять и полупериодический режим работы,
когда выпарной аппарат опорожняется лишь частично. Для этой
цели регулятор уровня должен быть дополнен логическим уст-
ройством, которое при достижении уровнем какого-то промежу-
точного значения срабатывает и дает сигнал на открытие кла-
пана свежего раствора. Добавляемый в аппарат свежий раствор
снижает концентрацию раствора, срабатывает реле температур-
ной депрессии, и выгрузка продукта прекращается.
Регулирование работы многокорпусных и многоступенчатых
установок. При управлении процессом выпаривания в установ-
167
ках такого типа стабилизируют концентрацию Су.р в последнем
корпусе изменением расхода упаренного раствора. Уровень во
всех корпусах при таком способе стабилизации концентрации
регулируется изменением расхода раствора, (подаваемого в кор-
пус.
В промышленности реализованы также схемы стабилизации
концентрации Су.р изменением расхода раствора, подаваемого
в последний корпус. Соответственно изменится способ регулиро-
вания уровня.
Стабилизация давления в корпусах установки обеспечивает-
ся самостоятельными регуляторами давления путем сброса ча-
сти пара в общую линию паров растворителя. В том случае, ес-
ли весь пар из предыдущего корпуса направляется в кипятиль-
ник следующего, стабилизируют давление только в последнем
корпусе изменением расхода выводимых из него паров раство-
рителя.
Расход теплоносителя, поступающего в кипятильник, стаби-
лизируется регулятором расхода.
Регулирование работы теплообменника свежего раствора.
Нормальный технологический режим выпарного аппарата воз-
можен лишь при температуре свежего раствора, близкой к тем-
пературе кипения. Если температура раствора будет значитель-
но ниже, нарушится циркуляция раствора и снизится коэффи-
циент теплопередачи; перегрев раствора приведет к вскипанию
его на входе в аппарат, что сопровождается выделением крис-
таллов соли, забивающей трубопроводы. В связи с этим при на-
личии теплообменника на линии свежего раствора температуру
раствора на его выходе регулируют изменением расхода тепло-
носителя.
Кристаллизация
Типовое решение автоматизации. Основные принципы управле-
ния процессом кристаллизации рассмотрим на примере кристал-
лизатора с выносным холодильником (рис. 4.28). Показателем
эффективности процесса является размер полученных кристал-
лов. Для обеспечения текучести и неслеживаемости кристалли-
ческих веществ необходимо получать кристаллы одинакового
размера, что и является целью управления. Размер кристаллов,
с одной стороны, определяется условиями, при которых про-
водится процесс (температурой в аппарате,, интенсивностью
охлаждения и перемешивания раствора), а с другой — свойст-
вами поступающего на кристаллизацию раствора (степенью на-
сыщения твердой фазой, т. е. начальной концентрацией, а так-
же температурой, содержанием примесей и т. д.).
Температура в аппарате будет постоянной при соблюдении
теплового баланса процесса:
брСр/р -р Gxcx/x' ~р GKprкр = См.рСм р/м-Р -р Gccc/c -р Gxcx/x
где Gp, GM. р, Gc, Gx — расходы соответственно раствора, маточного раство-
168
Исходный растСор
Рис. 4.28. Типовая схема автоматизации процесса кристаллизации:
1 — холодильник; 2 — кристаллизатор; 3 — насос суспензии; 4 — циркуляционный насос.
ра, суспензии, хладоиосителя; GKP — количество образующихся кристаллов в
единицу времени; ср, см. Р, сс, сх — удельные теплоемкости соответственно
раствора, маточного раствора, суспензии, хладоиосителя; tp, tu. р, tc — соот-
ветственно температуры раствора, маточного раствора, суспензии; tx, tx" —
соответственно начальная и конечная температуры хладоиосителя; гир — теп-
лота кристаллизации.
Многие из этих параметров (fp, tx', сх, GKP и др.) изменяют-
ся во времени, поэтому для обеспечения постоянства температу-
ры в аппарате необходимы соответствующие регулирующие воз-
действия. Наиболее удобным из них является изменение расхо-
да хладоиосителя Gx-
Интенсивность охлаждения раствора при постоянной тем-
пературе в аппарате будет определяться скоростью прохож-
дения раствора через аппарат. Для поддержания ее постоянной
стабилизируют расход раствора.
Интенсивность перемешивания раствора в кристаллизаторе
при использовании насоса с постоянными характеристиками
можно считать постоянной.
Концентрация твердой фазы в исходном растворе, темпера-
тура его и наличие примесей являются начальными параметра-
ми процесса, определяемыми предыдущим технологическим
процессом. Их изменения будут приводить к нарушению техно-
логического режима кристаллизации.
В связи с тем что в кристаллизаторе возникают многочис-
ленные возмущения, в качестве регулируемой величины следо-
вало бы взять размеры кристаллов. Однако в настоящее время
отсутствуют датчики как непосредственного, так и косвенного
измерения размеров кристаллов, поэтому ограничиваются ста-
билизацией температуры в аппарате (изменением расходов Gx
или Gp). Для поддержания материального баланса кристалли-
затора следует стабилизировать уровень в аппарате. Регулиру-
ющим воздействием при этом может быть изменение расхода
169
Рис. 4.29. Схема ре-
гулирования односту-
пенчатого кристалли-
затора выпарного ти-
па:
/ — верхняя камера; 2 —
нижняя камера; 3 — ки-
пятильник.
суспензии. Маточный раствор выводится из аппаратов за счет
перелива, поэтому его расход не регулируется. Стабилизация
всех этих параметров обеспечивает, как правило, заданные
размеры кристаллов.
Контролировать следует расходы поступающего раствора,
маточного раствора, суспензии и хладоносителя, их температу-
ру, уровень и температуру в кристаллизаторе. Контролируются
и сигнализируются, кроме того, параметры насосов раствора и
суспензии.
Регулирование концентрации кристаллов в суспензии. В от-
дельных случаях параметром, характеризующим процесс крис-
таллизации, является концентрация кристаллов в суспензии.
Тогда требуется управлять процессом таким образом, чтобы
концентрация кристаллов была постоянной, максимально воз-
можной для данных условий. Концентрация кристаллов в сус-
пензии в некоторой степени характеризует и их размеры; напри-
мер, чем больше концентрация, тем интенсивнее процесс крис-
таллизации и тем больше кристаллы. На практике концентра-
цию кристаллов определяют по плотности суспензии. Регули-
рующие воздействия следует вносить путем изменения расхода
исходной смеси; все остальные узлы регулирования остаются
теми же, что и в типовом решении.
Регулирование кристаллизатора выпарного типа. Кристал-
лизация за счет испарения части растворителя проводится в ап-
паратах выпарного типа, поэтому регулирование процессов в
таких аппаратах аналогично регулированию процесса выпари-
вания (см. с. 163). На рис. 4.29 показана схема регулирования
испарителя-кристаллизатора с естественной циркуляцией, ко-
торая нашла применение при кристаллизации сульфата кальция
из фосфорной кислоты. Особенностью схемы является регули-
рование перепада уровней в верхней и нижней камерах выпар-
ного аппарата.
170
3.	АВТОМАТИЗАЦИЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Ректификация
Типовое решение автоматизации. В качестве объекта управле-
ния при автоматизации процесса ректификации примем уста-
новку для разделения бинарной смеси, состоящую из тарель-
чатой ректификационной колонны, выносного кипятильника,
дефлегматора и теплообменника для подогрева исходной смеси
(рис. 4.30). Процесс ректификации относится к основным про-
цессам химической технологии. Показателем эффективности его
является состав целевого продукта. В зависимости от техноло-
гических особенностей в качестве целевого продукта могут вы-
ступать как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание
постоянного состава целевого продукта и будет являться целью
управления. Состав другого продукта при этом может колебать-
ся в определенных пределах вследствие изменения состава ис-
ходной смеси. В дальнейшем будем считать целевым продуктом
дистиллят.
Ректификационная установка является сложным объектом
управления со значительным временем запаздывания (напри-
мер, в отдельных случаях выходные параметры процесса нач-
нут изменяться после изменения параметров сырья лишь через
Рис. 4.30. Типовая схема автоматизации процесса ректификации:
1 — теплообменник исходной смеси; 2— ректификационная колонна; 3 — дефлегматор;
4 — кипятильник.
171
1—3 ч), с большим количеством параметров, характеризующих
процесс, многочисленными взаимосвязями между ними, распре-
деленностью их и т. д.
Трудность регулирования процесса объясняется еще часто-
той и амплитудой возмущений. В объекте имеют место такие
возмущения, как изменения начальных параметров исходной
смеси, а также тепло- и хладоносителей, изменения свойств
теплопередающих поверхностей, отложение веществ на стенках
и т. д. Кроме того, на технологический режим ректификацион-
ных колонн, устанавливаемых под открытым небом, влияют ко-
лебания температуры атмосферного воздуха.
Уравнение зависимости показателя эффективности от пара-
метров процесса (выведено из уравнений материального ба-
ланса) выглядит следующим образом:
C0Gc — COGO
Gc —Go
где сЯ1 Сс, Со—концентрация искомого компонента соответственно в дистил-
ляте, исходной смеси, остатке Gc, Go — расход соответственно исходной сме-
си и остатка.	____
Анализ уравнения показывает, что концентрация Сд зависит
непосредственно от начальных параметров исходной смеси.
С их изменением в процесс могут поступать наиболее сильные
возмущения, в частности по. каналу состава исходной смеси,
тдк как состав определяется предыдущим технологическим про-
цессом.
Расход Gc может быть стабилизирован с помощью регулято-
ра расхода. Диафрагма и исполнительное устройство этого ре-
гулятора должны быть установлены до теплообменника, так
как после нагревания смеси до температуры кипения в этом
теплообменнике поток жидкости может содержать паровую фа-
зу, что нарушает работу автоматических устройств.
Большое значение для процесса ректификации имеет темпе-
ратура исходной смеси. Если смесь начинает поступать в колон-
ну При температуре меньшей, чем температура кипения, она
должна нагреваться до этой температуры парами, идущими из
нижней части колонны. Конденсация паров при этом увеличи-
вается, что нарушает весь режим процесса ректификации. По-
этому температуру исходной смеси стабилизируют изменением
расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник; тем са-
мым ликвидируют одно из возмущений.
Рассмотрим возможности регулирования режимных парамет-
ров верхней (укрепляющей) части ректификационной колонны,
которые непосредственно определяют состав дистиллята.
Зависимость состава паров, выходящих из укрепляющей ча-
сти колонны (а значит, и состава дистиллята), от других пара-
метров процесса можно проследить по диаграмме (рис. 4.31).
Анализ диаграммы показывает, что концентрация У (показа-
172
Рис. 4.31. Диаграмма температура (t)—концент-
рация низкокипящего компонента в жидкости (х)
и парах (у).
тель эффективности) определяется кон-
центрацией х, температурой кипения t
жидкости и давлением паров Р над жид-
костью. Для получения определенной
концентрации, например У3, в соответст-
вии с правилом фаз следует поддержи-
вать на определенном значении только два из перечисленных
параметров, например давление Р и концентрацию хз.
Давление Р легко стабилизировать .изменением расхода па-
ра из колонны. Исполнительное устройство при этом устанавли-
вают не на шлемовой трубе, соединяющей верхнюю часть рек-
тификационной колонны с дефлегматором, а на линии хладоно-
сителя, поступающего в дефлегматор. Это вызвано, в частности,
тем, что при дросселировании пара в шлемовой трубе дефлег-
матор начинает работать в режиме переменного давления, а
это неблагоприятно влияет на процесс конденсации.
Стабилизация давления в верхней части колонны необходи-
ма не только для поддержания заданного состава целевого
продукта, но и для обеспечения нормального гидродинамиче-
ского режима колонны, так как при уменьшении давления мо-
жет произойти «захлебывание» колонны (восходящий поток
пара начинает препятствовать стеканию жидкости по тарелкам
вниз), а при его увеличении снижается скорость парового по-
тока, что связано с уменьшением производительности установки.
Сравнительно просто регулировать также и концентрацию х
изменением расхода флегмы: чем выше этот расход, тем боль-
ше низкокипящего компонента будет в жидкости, и 'Наоборот.
На практике часто регулируют состав паров (а в’ отдельных
случаях и непосредственно состав дистиллята) изменением рас-
хода флегмы. Регулирующий орган во всех случаях может быть
установлен как на линии флегмы, так и на линии дистиллята,
что равноценно. В качестве анализаторов состава в промышлен-
ности используют хроматографы и газоанализаторы.
Итак, для достижения цели управления необходимо стабили-
зировать давление и состав жидкости в верхней части колонны
путем изменения расхода хладоносителя, поступающего в деф-
легматор, и расхода флегмы. Качество регулирования этих па-
раметров зависит от состава и скорости паров, движущихся из
нижней исчерпывающей части колонны и определяемых ее тех-
нологическим режимом — главным образом давлением, темпе-
ратурой и составом жидкости в кубе колонны.
Необходимость стабилизации давления паров в кубе отпа-
дает, так как ректификационная колонна обладает хорошо вы-
раженными свойствами самовыравнивания по этому параметру
173
и регулирование давления в укрепляющей части колонны при-
ведет к тому, что давление в кубе через несколько минут при-
мет определенное (несколько большее, чем вверху колонны)
значение.
Этого нельзя сказать о температуре (составе) жидкости в
кубе (как и в верхней части колонны, в кубе, кроме давления,
достаточно регулировать лишь один параметр). Изменение рас-
хода флегмы с целью регулирования второго параметра приво-
дит к изменению параметров в кубе колонны лишь через не-
сколько часов. В связи с этим для поддержания нормального
режима в кубе возникает необходимость независимого регули-
рования одного из этих параметров. Обычно стабилизируют
температуру, поскольку, с одной стороны, датчик температуры
значительно проще и надежнее, чем анализаторы состава, а с
другой стороны, если целевым продуктом является дистиллят,
то требования к технологическому режиму низа колонны менее
жесткие, чем к верхней части. Итак, в кубе колонны следует
регулировать температуру.
Регулирующие воздействия в нижней части колонны могут
осуществляться изменением расходов кубового остатка и тепло-
носителя, подаваемого в кипятильник. Если учесть, что один из
них, а именно расход остатка, следует использовать для под-
держания материального баланса, т. е. для стабилизации
уровня жидкости в кубе, то единственным регулирующим воз-
действием при регулировании температуры является изменение
расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник.
Таким образом, если целевым продуктом является дистил-
лят, то для достижения цели управления следует регулировать
расход исходной смеси, температуру исходной смеси, давление
в верхней части колонны, состав жидкости в верхней части ко-
лонны, температуру и уровень жидкости в кубе. Контролю под-
лежат: расход исходной смеси, дистиллята, флегмы, остатка,
тепло- и хладоносителей; состав и температура конечных про-
дуктов; температура исходной смеси, тепло- и хладоиосителя;
уровень в кубе колонны; температура по высоте колонны, дав-
ления в верхней и нижней частях колонны, а также перепад
этих давлений.
Сигнализации подлежат значительные отклонения состава
целевого продукта, уровня и давления в колонне от заданных
значений. При давлении в колонне выше допустимого, а также
при прекращении поступления исходной смеси должны срабо-
тать автоматические устройства защиты, отключающие ректи-
фикационную установку. При этом магистрали теплоносителей,
остатка и дистиллята перекрываются, а магистрали хладоноси-
теля и флегмы полностью открываются.
Регулирование процесса при использовании кубового остат-
ка в качестве целевого продукта. Кубовый остаток используют
в качестве целевого продукта не реже, чем дистиллят. В этих
случаях более жесткие требования предъявляют к поддержанию
174
Рис. 4.32. График изменения соста-
ва целевого продукта по высоте ко-
лонны до изменения расхода флег-
мы (1) и после его изменения (2).
технологического режима в
нижней части колонны, поэто-
му в кубе колонны устанавли-
вают датчик состава, а в верх-
ней части — датчик температу-
ры. Остальные узлы регулиро-
вания типовой схемы остаются
неизменными.
Регулирование параметров на контрольных тарелках. Ос-
новными регулирующими воздействиями, с помощью которых
компенсируются возмущения и достигается цель управления,
являются изменения расхода флегмы в верхней части колонны
и расхода теплоносителя, подаваемого в кипятильник, — в ниж-
ней. От правильности выбора параметров, значения которых
влияют на эти расходы, во многом зависит решение задачи при
использовании ректификационной установки.
Если запаздывания в колонне невелики (колонна имеет не-
большое число тарелок, температуры кипения разделяемых
компонентов сильно различаются и т. п.), то в качестве регули-
руемых величин могут быть взяты непосредственно составы ди-
стиллята и остатка. При больших запаздываниях этот вариант
неприемлем, так как регулирующие воздействия начнут реали-
зовываться только после того, как режим всей колонны будет
серьезно нарушен. Восстановление же режима произойдет лишь
после значительного промежутка времени. Гораздо удобнее в
этих случаях использовать в качестве регулируемой величины
состав на промежуточной тарелке, который изменяется значи-
тельно быстрее и сильнее (в 20—50 раз), чем состав на выхо-
де колонны.
График изменения состава по высоте ректификационной ко-
лонны при скачкообразном изменении расхода флегмы (рис.
4.32) показывает, что состав конечных продуктов изменяется
слабо (кривые 1 и 2 в начальных точках почти совпадают) при
значительных изменениях состава (точки и Л2, Б1 и Ь2) на
средних контрольных тарелках укрепляющей и исчерпывающей
частей колонны. Здесь и следует устанавливать датчики соста-
ва. Заметим, что все сказанное в отношении составов продуктов
справедливо и для температур.
Не рекомендуется производить регулирование на контроль-
ной тарелке при сильных изменениях параметров исходной
смеси, поскольку каждому значению параметров смеси соответ-
ствует свое значение состава на контрольной тарелке, которое
следовало бы поддерживать для достижения цели управления.
Регулирование физико-химических переменных целевых про-
дуктов. При разделении многокомпонентных смесей находят
175
Рис. 4.33. Схема регулирования состава це-
левого продукта по разности температур
кубового остатка и эталонной жидкости:
/ — ректификационная колонна; 2 — кипятильник;
3 — камера конденсации.
применение регуляторы физико-химических переменных этих
продуктов. К таким переменным относятся разность парциаль-
ных давлений паров продукта и эталонной жидкости, плотность,
температура вспышки, разность температур кипения продукта
и эталонной жидкости, начало и конец кипения и др. Особенно
предпочтительны приборы, которые на выходе имеют сигнал,
пропорциональный разности значений параметров эталонной
жидкости и продукта, так как их выход может непосредствен-
но использоваться в схемах регулирования.
На рис. 4.33 показан, в частности, узел регулирования со-
става по разности температур кипения продукта и эталонной
жидкости при постоянном давлении в исчерпывающей части ко-
лонны.
В куб колонны непрерывно подается небольшое количество
насыщенных паров эталонной жидкости — кубового остатка за-
данного состава. В камере 3 они Конденсируются; температура
их измеряется термопарой. Другой термопарой измеряется тем-
пература кипящей жидкости в колонне. Термопары соединены
по дифференциальной схеме; разность их термоэлектродвижу-
щих сил подается на регулирующий прибор. Равенство давле-
ний в кубе колонны и в камере 3 обеспечивается небольшой
длиной и достаточно большим диаметром (10—15 мм) трубки,,
соединяющей камеру конденсации с колонной.
Регулирование температуры. Температура в колонне обла-
дает значительно меньшим запаздыванием, чем состав. К тому
же датчики температуры проще и надежнее. Поэтому если к
чистоте целевого продукта не предъявляются очень высокие
требования, то расход флегмы (или теплоносителя в кипятиль-
ник) изменяется не по составу, а по температуре в верхней
(нижней) части колонны.
Если возмущения в колонну будут поступать по многим ка-
налам (с изменением параметров исходной смеси, теплоносите-
лей, хладоносителей и т. д.), то улучшения качества регулиро-
вания составов целевых продуктов добиваются стабилизацией
перепада температур на двух рядом лежащих контрольных та-
релках, так как перепад температур в среднем быстрее будет
реагировать на возмущения, чем температура.
Регулирование давления в верхней части колонны. Типовой
метод регулирования давления изменением расхода хладоноси-
теля, подаваемого в дефлегматор, связан с большими запазды-
176
Рис. 4.34. Схемы регулирования давления в верхней части колонны:
/ — колонна; 2 — дефлегматор; 3 — эжектор; 4 — емкость.
ваниями, поэтому нашли применение и другие способы регули-
рования.
Если в парах, выходящих из верхней части колонны, содер-
жатся неконденсирующиеся в дефлегматоре компоненты, при-
меняют схему регулирования давления сбросом этих компонен-
тов из сепаратора. Роль сепаратора может играть и флегмовая
емкость (рис. 4.34,а). Она обеспечивает запас флегмы, необхо-
димый для стабилизации состава дистиллята при значительных
возмущениях. Для поддержания материального баланса в этой
емкости следует регулировать уровень изменением расхода ди-
стиллята. Стабилизация уровня, кроме того, обеспечивает по-
стоянное гидростатическое давление перед клапаном на линии
флегмы, а следовательно, улучшает качество регулирования
состава.
Улучшение качества регулирования давления в верхней ча-
сти колонны с отдувкой может быть достигнуто установкой
двух исполнительных устройств — на линиях хладоносителя и
отдувки. Область работы этих исполнительных механизмов
должна быть различной.
Для регулирования давления используют и метод байпаси-
рования (рис. 4.34, б). В этом случае часть паров из колонны
(«10%) перепускается помимо дефлегматора во флегмовую
емкость и конденсируется там. Если запаздывание в системе
* регулирования давления надо свести к минимальному, дроссе-
лируют пары, выходящие из колонны. Оба способа требуют ис-
177
12—581
пользования крупногабаритных паровых регулирующих орга-
нов, что является их недостатком.
,В случае полного отсутствия неконденсирующихся паров
применяется метод регулирования давления изменением вели-
чины поверхности конденсации в дефлегматоре. При уменьше-
нии давления в колонне регулятор давления прикрывает кла-
пан на линии слива конденсата из дефлегматора. При этом уро-
вень конденсата повышается, поверхность конденсации уменьша-
ется, и давление принимает заданное значение.
Если конденсация паров в дефлегматоре осуществляется за
счет испарения хладоагентов (аммиака, фреона и т. п.), то
улучшение качества регулирования давления может быть до-
стигнуто изменением расхода отводимых из дефлегматора па-
ров хладоагента. Это приводит к быстрому изменению давления
и температуры кипения хладоагента и, следовательно, интен-
сивности испарения. Расход жидкого хладоагента может из-
меряться или по уровню в дефлегматоре (рис. 4.34,в), или по
перегреву паров с помощью терморегулирующего вентиля (см.
рис. 4.25).
Разрежение в вакуумных колоннах обычно регулируется из-
менением подачи воздуха или инертного газа в линию между
дефлегматором и паровым (водяным) эжектором (рис. 4.34,г).
Необходимо заметить, что, если возможны сильные измене-
ния расхода хладоносителя, подаваемого в дефлегматор, во
всех приведенных выше схемах наряду с узлом регулирования
давления следует предусмотреть узел стабилизации расхода
хладоносителя.
Регулирование давления в кубе колонны. При значительном
гидравлическом сопротивлении колонны стабилизация давления
в верхней части ее не обеспечивает постоянство давления в ниж-
ней. Если в колонне разгоняется смесь, состав которой более
чувствителен к изменению давления, чем к изменению темпера-
туры, то стабилизируют давление не только в верхней части
колонны, но и в нижней части изменением расхода теплоноси-
теля в кипятильник.
При ректификации ряда жидких смесей к гидродинамическо-
му режиму колонны предъявляются повышенные требования:
в процессе работы должны быть исключены как режим захле-
бывания, так и режим уноса капель жидкости паровым пото-
ком. В этих случаях стабилизируют перепад давления по вы-
соте колонны.
Регулирование расхода флегмы. В отдельных случаях целе-
сообразно не изменять расход флегмы по составу или темпера-
туре в верхней части колонны, а стабилизировать его. Предпо-
сылками для такого регулирования служит следующее: отсут-
ствие приборов для непрерывного автоматического определения
состава дистиллята, в то время как температура в верхней ча-
сти колонны при сравнительно больших изменениях состава
меняется в очень узких пределах; значительная связь между ре-
.178
гуляторами температуры в верхней и нижней частях колонны;
наличие в исходной смеси примесей компонента с температурой
кипения ниже температуры кипения основного низкокипящего
компонента; большие запаздывания в массо- и теплопередаче
при большой высоте тарельчатых колонн.
Как правило, стабилизация расхода флегмы связана с пе-
рерасходом теплоносителя, подаваемого в/кипятильник, так как
флегма подается заведомо в избытке из расчета компенсации
самого сильного возмущения.
Регулирование энтальпии исходной смеси. При значительных
изменениях состава исходной смеси регулирование температуры
не дает нужного эффекта, так как заданное регулятору значение
температуры не всегда будет соответствовать температуре ки-
пения. В этих случаях целесообразнее поддерживать постоян-
ную энтальпию смеси. Для расчета энтальпии устанавливают
вычислительное устройство, на вход которого подаются значе-
ния состава, температуры и давления исходной смеси. Регули-
рующее воздействие вносится путем изменения расхода тепло-
носителя, подаваемого в теплообменник исходной смеси.
Регулирование температуры паров, возвращаемых из кипя-
тильника в колонну. Если основные возмущения связаны с из-
менением параметров теплоносителя, подаваемого в кипятиль-
ник, а не с изменением параметров исходной смеси, то датчик
температуры нижней части колонны следует устанавливать на
линии пара, движущегося из кипятильника. При этом резко
уменьшаются запаздывания в системе.
Перекрестное регулирование температуры и уровня з кубе
ректификационной колонны. Такое регулирование применяется
при разделении смесей сжиженных газов, а также низкокипя-
щих жидкостей с близкими температурами кипения. При уве-
личении содержания низкокипящего компонента в кубе колон-
ны температура уменьшается. Регулятор температуры прикры-
вает клапан на линии отбора остатка, а связанное с этим уве-
личение уровня в кубе заставляет регулятор уровня увеличи-
вать подачу пара. Начинается брлее интенсивное испарение
жидкости из куба колонны преимущественно за счет низкокипя-
щего компонента. Температура и уровень возвращаются к за-
данным значениям. Таким образом, остаток выводится из куба
в большом количестве только в том случае, если его состав со-
ответствует заданному. При обычном же способе регулирования
температуры и уровня в кубе возможен значительный расход
кубовой жидкости с большим содержанием низкокипящего ком-
понента.
Регулирование процесса отбора промежуточной фракции
(рис. 4.35). При ректификации многокомпонентных смесей ряд
компонентов отбирается из промежуточной части колонны в ви-
де пара. Затем пар конденсируется в дефлегматоре. Конденсат
собирается в емкости, откуда возвращается в колонну, а час-
тично отбирается в виде одного из целевых продуктов. Для то-
12*
179
Рис. 4.35. Схема регулиро-
вания процесса ректифика-
ции при отборе промежу-
точной фракции:
1 — колонна; 2 — дефлегматор;
3 — емкость.
го, чтобы обеспечивался заданный состав промежуточной фрак-
ции, на тарелке отбора этой фракции необходимо поддерживать
постоянный состав или температуру жидкости (постоянство дав-
ления пара над тарелкой поддерживается регулятором давле-
ния верхней части колонны). Какой из этих параметров следу-
ет брать в качестве регулируемого, определяется требованиями
к чистоте промежуточной фракции (на схеме регулируется тем-
пература). Наиболее часто регулирующее воздействие осуществ-
ляется изменением расхода промежуточной фракции, возвра-
щаемой в колонну. Если к составу верхнего продукта не предъ-
являются высокие требования, то регулирующие воздействия
могут реализоваться изменением расхода флегмы, так как
уменьшение расхода флегмы приводит к уменьшению концент-
рации низкокипящего компонента в целевой промежуточной
фракции, и наоборот. Для соблюдения материального баланса
по промежуточной фракции уровень в емкости регулируют.
Каскадно-связанное регулирование. Ректификационные ко-
лонны являются объектами управления с большими запаздыва-
ниями, поэтому возмущения успевают существенно изменить
режим всей колонны прежде, чем изменится состав целевых
продуктов и начнется их компенсация основными регулятора-
ми схемы. Улучшения качества управления процессом можно
добиться введением дополнительных контуров регулирования.
Каскадно-связанное регулирование почти всегда применяют
при регулировании состава конечных продуктов, что объясня-
ется невысокой надежностью анализаторов состава. В качестве
вспомогательного параметра при регулировании состава в верх-
ней части колонны (или на контрольной тарелке) используют
расход флегмы (рис. 4.36,а). Если регулируют состав дистилля-
та, то вспомогательным параметром лучше брать температуру
на контрольной тарелке. Можно использовать и трехконтурную
систему (рис. 4.36,6), в которой первым вспомогательным кон-
туром будет регулятор температуры, а вторым — регулятор
расхода.
180
Рис. 4.36. Схемы регулировании состава дистиллята с помощью многоконтур-
ных систем регулирования:
1 — колонна; 2 — дефлегматор.
Хладоноситель
При регулировании состава кубового остатка вспомогатель-
ными параметрами могут быть расход теплоносителя (либо его
давление, если в качестве теплоносителя используют пар), или
температура в нижней части колонны, или же оба параметра.
Когда расход исходной смеси определяется предыдущим
технологическим процессом и сильно изменяется во времени,
большой эффект могут дать регуляторы соотношения расходов
исходной смеси и флегмы (или исходной смеси и теплоносите-
ля, подаваемого в кипятильник) с коррекцией по составу дис-
тиллята (или остатка). Если же сильным изменениям подвер-
жен и состав исходной смеси, то целесообразно установить вы-
числительное устройство (ВУ), которое по текущим значениям
параметров исходной смеси и с учетом состава целевых про-
дуктов будет рассчитывать значения расходов флегмы и тепло-
носителя и корректировать работу соответствующих регулято-
ров (рис. 4.37).
В последнее время находит применение способ автоматиче-
ского изменения точки ввода исходной смеси в колонну. Для
этого устанавливают специальное устройство, которое в зави-
симости от состава переключает линии подачи питания на соот-
ветствующие тарелки.
Во всех приведенных выше схемах вследствие недостаточной
надежности анализаторов состава целесообразно вводить огра-
ничения на корректирующий сигнал по составу, что устраняет
нежелательные последствия, возможные при выходе анализато-
ра из строя.
При регулировании температуры в верхней и нижней частях
колонны в качестве вспомогательных параметров обычно берут
расходы соответственно флегмы и теплоносителя, подаваемого
в кипятильник, при регулировании давления — расход хладоно-
оителя, подаваемого в дефлегматор.
Регулирование процесса в колонне с дефлегматором и кон-
денсатором. Если температуры кипения компонентов смеси
близки, конденсация паров, выходящих из колонны, осуществ-
181
Рис. 4.37. Схема регулирования соотношения расходов с коррекцией по со-
ставу целевых продуктов:
1 — колонна; 2 — дефлегматор; 3 — кипятильник.
ляется раздельно. В дефлегматоре конденсируется только вы-
сококипящий компонент, конденсат отделяется в сепараторе от
паро-жидкостной смеси и возвращается в колонну. Пары низко-
кипящего компонента проходят через дефлегматор и затем кон-
денсируются в конденсаторе.
Для того чтобы в дефлегматоре конденсировался только вы-
сококипящий компонент, необходимо поддерживать на опреде-
ленном уровне температуру парожидкостной смеси, выходящей
из дефлегматора. Для этого устанавливают регулятор темпера-
туры (рис. 4.38, а), воздействующий на расход хладоносителя,
подаваемого в дефлегматор. Давление в колонне стабилизиру-
Рис. 4.38. Схемы регулирования процесса в верхней части колонны с дефлег-
матором и конденсатором:
1 — колонна; 2 — дефлегматор; 3 — конденсатор; 4 — сепаратор.
182
ется в этих случаях 'путем изменения расхода хладоносителя,
поступающего в конденсатор.
В некоторых ректификационных установках дефлегматоры
размещают непосредственно на колонне (рис. 4.38,6). Пары,
идущие из колонны, конденсируются в такой степени, чтобы
обеспечить заданное орошение. При этом расход хладоносите-
ля в дефлегматоре должен соответствовать составу или темпе-
ратуре продукта в верхней части колонны.
Регулирование при использовании экстремальных регулято-
ров и вычислительных машин. При управлении процессом рек-
тификации могут ставиться задачи получения продуктов макси-
мально возможной чистоты, достижения максимальной произ-
водительности колонны, получения минимальной себестоимости
целевого продукта и т. п. В этих случаях возникает необхо-
димость в применении экстремальных регуляторов или управ-
ляющих вычислительных машин.
Экстремальный регулятор, например, служит для изменения
расхода флегмы с целью получения максимально возможной
чистоты дистиллята. На работу такого регулятора накладыва-
ются ограничения по расходу флегмы.
Процесс ректификации является одним из самых сложных
процессов химической технологии, поэтому применение простых
регуляторов, как правило, не исчерпывает всех возможностей
увеличения производительности и уменьшения себестоимости
продукции. Большой эффект может дать применение управля-
ющих машин, на которые возлагаются следующие функции: вы-
числение оптимальной нагрузки колонны и установление Зада-
ния регулятору расхода смеси; вычисление оптимальных соот-
ношений расходов смеси и флегмы, смеси и теплоносителя и
установление задания регуляторам расхода флегмы и теплоно-
сителя; корректировка вычисленных соотношений расходов по
составу целевого продукта; вычисление номера оптимальной та-
релки питания и переключение устройств ввода питания на эту
тарелку; вычисление оптимального значения энтальпии исход-
ной смеси и установление задания регулятору расхода теплоно-
сителя, подаваемого в теплообменник для нагревания смеси;
переход от одного алгоритма управления к другому при измене-
нии цели управления, при переходе с пускового режима на нор-
мальный и с нормального режима на останов (алгоритм маши-
ны включает ограничения, например, по качеству целевых про-
дуктов) и т. д.
Если ректификации подвергается многокомпонентная смесь,
управляющая машина рассчитывает номер тарелки для отбора
промежуточного продукта и производит переключение уст-
ройств отбора на нужную тарелку.
Регулирование периодической ректификации. Схемы регули-
рования периодически действующих ректификационных колонн
значительно отличаются от приведенных выше. Кроме введения
дополнительного программного устройства, которое осуществ-
Рис. 4.39. Регулирование колонны периодического действия:
а — функциональная схема; б — график определения экономически выгодной продолжи-
тельности процесса; / — стоимость дистиллята; //—производственные затраты; А — мо-
мент окончания процесса; / — колонна; 2 — дефлегматор; 3— кипятильник.
ляет переключение ректификационной установки с одной опера-
ции на другую, видоизменяются следующие узлы регулирования
(рис. 4.39,а).
Регулятор состава (температуры) в нижней части колонны
заменяется регулятором расхода теплоносителя. Это объясня-
ется тем, что время, необходимое для разделения исходной сме-
си в таких колоннах, обратно пропорционально скорости под-
вода тепла в куб колонны. Поэтому расход теплоносителя целе-
сообразно поддерживать на постоянном, максимально возмож-
ном для данных технологических условий, значении.
Регулятор давления в периодических колоннах отсутствует,
а регулятор температуры в верхней части колонны снабжается
специальным. блоком. Этот блок получает информацию о сте-
пени открытия клапана на магистрали флегмы и настраивается
на определенное значение, соответствующее минимальному рас-
ходу отбираемого дистиллята, ниже которого процесс стано-
вится экономически невыгодным, так как произведение себе-
стоимости дистиллята на его количество, уменьшаясь, достига-
ет уровня эксплуатационных затрат (рис. 4.39,6). В этот мо-
мент заканчивается отбор дистиллята и начинается следующая
операция — отбор остатка.
Регулирование процесса экстрактивной ректификации. Осо-
бенностью данного вида ректификации является введение в
верхнюю часть колонны растворителя, снижающего парциаль-
ное давление одного из компонентов. Растворитель должен по-
даваться в строгом соотношении с расходом исходной смеси,
184
Рис. 4.40. Типовая схема автоматизации процесса абсорбции:
J, 3 — холодильники; 2 — абсорбционная колонна.
так как в противном случае происходит или неоправдан1ное
увеличение нагрузки колонны или же некачественное разделе-
ние компонентов смеси. С целью поддержания соотношения рас-
ходов исходной смеси и растворителя устанавливают регулятор
соотношения. Остальные узлы регулирования экстракционной
колонны и колонны регенерации растворителя аналогичны при-
веденным выше.
Абсорбция
Типовое решение автоматизации. В качестве объекта управле-
ния процессом абсорбции примем абсорбционную установку, со-
стоящую из абсорбционной колонны и двух холодильников —
на линиях абсорбента и газовой смеси (рис. 4.40). Показателем
эффективности процесса является концентрация Y извлекаемого
компонента в обедненной смеси, а целью управления — дости-
жение определенного (минимально возможного для данных
производственных условий) значения этой концентрации.
Концентрация Ук определяется разностью количеств извле-
каемого компонента, поступающего с газовой смесью и погло-
щаемого из нее абсорбентом.
Количество компонента, поступающего в колонну, рассчиты-
вается по уравнению M = GCYB, т. е. однозначно определяется
расходом газовой смеси Gc и начальной концентрацией в ней
извлекаемого компонента Ув.
185
Количество же компонента, который переходит из газовой
фазы в жидкую, определяется следующим образом:
М' = КГ Д
где К — коэффициент массопередачи; F — поверхность контакта; Д — средняя
движущая сила процесса.
Если учесть, что для конкретной колонны коэффициент К и
поверхность F — величины малоизменяющиеся, то количество
М' в основном будет зависеть от движущихся сил на входе в
аппарат 1Л1 и на выходе из аппарата Д2, т. е. от положения ра-
бочей и равновесной линий процесса (рис. 4.41). Положение
равновесной линии определяется температурой и давлением про-
цесса (рис. 4.42), а положение рабочей линии — начальной и ко-
нечной концентрациями компонента в обеих фазах. Если цель
управления достигнута, концентрация Ук будет постоянной;
в жидкой фазе (Хк) она определяется удельным расходом жид-
кости Ga/Gc (где Ga — расход абсорбента).
Таким образом, концентрация Ук зависит от расхода газовой
смеси, концентраций Хи Ун, отношения расходов Ga/Gc, темпе-
ратуры и давления в аппарате.
Изменения расхода газовой смеси могут быть сильными воз-
мущениями, поэтому расход газа следует стабилизировать. Из-
менять же его с целью регулирования показателя эффективно-
сти нецелесообразно, так как при этом производительность аб-
сорбера может оказаться ниже расчетной, и, следовательно,
экономичность процесса снизится.
Концентрации Хн и Ун определяются режимами других тех-
нологических процессов; с их изменением в объект регулиро-
вания будут вноситься возмущающие воздействия.
Отношение расходов Ga/Gc можно поддерживать постоянным
путем стабилизации обоих расходов. Это отношение можно ис-
пользовать также для регулирования процесса, причем изме-
нять его следует путем изменения расхода Ga.
Температура в абсорбере зависит от многих параметров:
температуры, теплоемкости и расхода газовой и жидкой фаз,
интенсивности массообмена
между фазами (процесс аб-
сорбции экзотермичен), по-
терь тепла в окружающую сре-
ду. Часть этих параметров
обычно подвержена значитель-
ным колебаниям во времени;
это относится, например, к ин-
тенсивности массообмена, ко-
торая для достижения цели
Рис. 4.41. Диаграмма х — у:
х и у — содержание поглощаемого компо-
нента в жидкости н газе.
186
Рис. 4.42. Влияние давления (а) и температуры (б) на процесс абсорбции:
х и у — содержание поглощаемого компонента в жидкости и газе.
управления должна быть переменной при изменяющихся кон-
центрациях Хн, Кн. Такие возмущения приводят к нарушению
теплового баланса и, следовательно, к изменению температу-
ры в абсорбере. Чтобы этого не происходило, температуру сле-
довало бы регулировать, однако в рассматриваемом абсорбе-
ре нет внутреннего охлаждения, поэтому ограничиваются ста-
билизацией температур абсорбента и газовой смеси на входе
в абсорбер путем изменения расходов хладоносителей.
Давление в абсорбере целесообразно стабилизировать путем
изменения расхода обедненной смеси.
Итак, стабилизировать все параметры, влияющие на пока-
затель эффективности, практически невозможно. {Поэтому в ка-
честве регулируемой величины следует взять концентрацию Ук,
а регулирующие воздействия реализовать изменением отноше-
ния расходов Ga/Gc. Для улучшения качества регулирования по-
казателя эффективности надо предусмотреть узлы регулирова-
ния расхода Gc, температур tc и давления в колонне.
В нижней части абсорбера должно находиться некоторое ко-
личество жидкости, обеспечивающее гидравлический затвор,
что исключает поступление газовой смеси из абсорбера в линию
насыщенного абсорбента и позволяет регулировать давление в
абсорбере. Постоянное количество этой жидкости поддержива-
ется регулированием уровня в абсорбере путем изменения рас-
хода насыщенного абсорбента.
>В качестве параметров, которые необходимо контролировать,
следует выбрать расход и температуру исходного и насыщенно-
го абсорбентов, исходной и обедненной газовой смеси, хладоно-
сителей, а также концентрацию извлекаемого компонента в
обедненной смеси, уровень в нижней части колонны, температу-
ру по высоте колонны, давление и перепад давления в ней. Сиг-
нализации подлежат отклонения давления в колонне от пре-
дельных значений.
Схемой автоматизации должно быть предусмотрено устрой-
ство защиты, исключающее значительное повышение давления
в колонне. Это устройство при определенном значении давления
обеспечивает прекращение питания регуляторов воздухом. Вы-
187
i
бор регулирующих органов (НО или НЗ), установленных на
магистралях, должен производиться так, чтобы регулирующий
орган на магистрали обедненной смеси открылся, а на всех ос-
тальных — закрылся.
Регулирование концентрации извлекаемого компонента в на-
сыщенном абсорбенте. Такая цель управления часто ставится
при проведении процесса абсорбции в производстве кислот.
В этом случае из газовой смеси необходимо поглощать такое
количество компонента, которое бы обеспечило постоянство
концентрации Хк.
В качестве основного регулируемого параметра здесь сле-
дует брать эту концентрацию (часто используется также плот-
ность продукта), а регулирующее воздействие должно осуществ-
ляться применением расхода абсорбента. При этом датчик со-
става с целью уменьшения запаздывания может быть установ-
лен не на линии насыщенного абсорбента, а в кубе колонны.
Регулирование состава при переменном расходе газовой сме-
си. Если расход газовой смеси определяется технологическим
режимом предшествующего процесса, то стабилизировать его
нельзя, а изменения его являются для абсорбера сильными
возмущениями. Для качественного регулирования процесса эти
возмущения следует компенсировать до распространения их в
объекте. Эту задачу решает регулятор соотношения расходов
газовой смеси и абсорбента с коррекцией по концентрации Ук.
Регулирование процесса при постоянной концентрации из-
влекаемого компонента в газовой смеси. Если на установку по-
ступает смесь постоянного состава, то исключается одно из
сильных возмущающих воздействий. Тогда достаточно вместо
регулирования концентрации Ук ограничиться стабилизацией
расходов газовой смеси и абсорбента.
Если при этом расход газовой смеси изменяется во времени,
устанавливают регулятор соотношения расходов газовой смеси
и абсорбента без коррекции по концентрации.
Регулирование процесса изотермической абсорбции. Неко-
торые процессы абсорбции протекают с большим выделением1
тепла, что ухудшает массопередачу. В связи с этим возникает
необходимость в отборе части тепла из абсорбера, для чего ус-
танавливают охлаждающие змеевики непосредственно в колон-
не. Расход хладоносителя, подаваемого в змеевик, должен оп-
ределяться тепловым режимом всего абсорбера. Если змеевики
установлены по всей высоте абсорбера, то параметром, характе-
ризующим тепловой режим абсорбера, является температура
хладоносителя на выходе из абсорбера. Если же змеевики
установлены только в нижней части абсорбера, регулируемой
величиной является температура насыщенного абсорбента.
Регулирование перепада давления в колонне. Некоторые кон-
струкции абсорбционных колонн очень чувствительны к нару-
шению гидродинамического режима: даже незначительные из-
менения скорости газа в колонне ведут к неустойчивым режи-
188
Рис. 4.43. Схема регулирования со-
става абсорбента, поступающего в
колонну.
мам ее работы. В этих случа-
ях следует стабилизировать не
давление, а перепад давления
в колонне изменением расхода
обедненной газовой смеси.
Регулирование процесса при рецикле абсорбента. В некото-
рых случаях абсорбент, выходящий из куба колонны, лишь час-
тично отбирается с установки, большая же часть его возвра-
щается в колонну в качестве рецикла. Уровень в колонне при
такой технологии регулируют изменением расхода насыщенно-
го абсорбента, выводимого с установки, а концентрацию Ук —
изменением расхода свежего абсорбента.
Регулирование состава абсорбента, поступающего в абсорб-
ционную колонну (рис. 4.43). Абсорбент, возвращаемый с уча-
стка десорбции, может содержать некоторое количество компо-
нентов газовой смеси, что значительно ухудшает процесс аб-
сорбции. В этом случае необходимо постоянно выводить часть
отработанного абсорбента из системы и вводить такое же коли-
чество свежего. Это осуществляется в специальной емкости»
устанавливаемой между абсорбером и десорбером. При этом
состав абсорбента на входе в абсорбер стабилизируется путем
изменения расхода свежего абсорбента. Баланс между расхода-
ми свежего и отработанного абсорбента, выводимого из систе-
мы, поддерживается с помощью регулятора уровня, воздейству-
ющего на расход сливаемого абсорбента.
Регулирование по возмущению (использование многоконтур-
ных систем). Если в объект будут поступать возмущения в виде
изменения состава м расхода исходной смеси, то расход абсор-
бента целесообразно изменять в зависимости от этих парамет-
ров, т. е. использовать регулирование по возмущению. На схе-
ме показана двухконтурная система, осуществляющая такое
регулирование (рис. 4.44).
Благодаря использованию многоконтурных систем можно
значительно улучшить качество регулирования процесса и при
наличии других возмущений. В качестве вспомогательных па-
раметров выбирают расход абсорбента—при регулировании
концентрации извлекаемого компонента в обедненной смеси;
расход хладоносителя — при регулировании температур газовой
смеси и абсорбента, выводимых из холодильников; расход на-
сыщенного абсорбента — при регулировании уровня.
Регулирование нескольких последовательно установленных
абсорбционных колонн. Система автоматического регулирования
последовательно установленных абсорберов принципиально не
отличается от систем регулирования одного абсорбера. Кон-
189
Рис. 4.44. Контур регулирования по возмущению прн переменных расходе и
составе исходной смеси.
Рнс, 4.45. Типовая схема автоматизации процесса адсорбции:
/ — адсорбционная колонна; 2 — тарелки; 3 — дозатор.
центрацию Ук регулируют изменением подачи абсорбента, по-
ступающего в первый по ходу абсорбента аппарат. Стабилизи-
руются уровни в каждом абсорбере, температуры газовой сме-
си и абсорбента на входе в установку и давление в последнем
по ходу газа абсорбере. В тех случаях, когда между абсорбера-
ми установлены промежуточные холодильники для охлаждения
абсорбента, необходимо предусмотреть регулирование темпера-
туры абсорбента перед абсорберами путем изменения расхода
хладоносителей.
Адсорбция
Типовое решение автоматизации (рис. 4.45). В качестве объек-
та управления возьмем противоточный непрерывнодействующий
аппарат 1 с кипящим слоем мелкозернистого адсорбента на та-
релках 2. На верхнюю тарелку такого аппарата подается ад-
сорбент с помощью дозатора 3. Под действием силы тяжести
адсорбент проваливается с тарелки на тарелку и выводится из
нижней части адсорбера; газ же движется снизу вверх и выво-
дится из верхней части аппарата. Показатель эффективности,
цель управления и закономерности такого процесса адсорбции
аналогичны процессу абсорбции, поэтому типовые решения ав-
томатизации этих процессов одни и те же. Основным контуром
регулирования является регулятор концентрации адсорбируе-
мого компонента в отходящем газе, а регулирующее воздействие
осуществляется изменением расхода адсорбента (корректиров-
кой работы дозатора 3). Для устранения возмущения по каналу
расхода газовой смеси этот расход стабилизируется.
190
Контролю подлежат расход газовой смеси, конечная кон-
центрация адсорбируемого компонента, температуры газовой
смеси и адсорбента, температуры по высоте адсорбера, давле-
ние в верхней и нижней частях колонны, перепад давления
между ними. Сигнализации подлежат концентрация адсорби-
руемого компонента в отходящем газе и давление в колонне;
при резком возрастании последнего должно сработать устрой-
ство защиты.
Регулирование гидравлического сопротивления колонны. Од-
ним из важных параметров процесса адсорбции в кипящем слое
является перепад давлений в верхней и нижней частях колонны.
При постоянном расходе газовой смеси этот параметр опреде-
ляется массой адсорбента на тарелках, поэтому регулирующее
воздействие при стабилизации перепада давления осуществля-
ется корректировкой работы дозирующего устройства. При ис-
пользовании такой схемы обычно отпадает необходимость в ре-
гулировании конечной концентрации адсорбируемого компонен-
та. Можно использовать двухконтурную систему, основным
параметром которой будет конечная концентрация, а вспомо-
гательным — перепад давлений.
Перепад давления по всей колонне в конечном счете опре-
деляется количеством адсорбента, поступающего на верхнюю
тарелку, т. е. перепадом давления на ней. В связи с этим можно
идти по пути стабилизации этого параметра, так как он значи-
тельно менее инерционен, чем перепад по всей колонне.
Регулирование аппаратов с провальными тарелками пере-
менного сечения. Если конструкция таре-лок позволяет изменять
их проходное сечение, появляется еще один канал регулирую-
щего воздействия. Обычно поперечное сечение тарелок поддер-
живают на таком значении, чтобы перепад давления на отдель-
ных тарелках был постоянным.
Работа тарелок такой конструкции может быть настроена и
на дискретный режим, когда порция адсорбента единовременно
подается на верхнюю тарелку и остается там в течение задан-
ного времени; затем проходное сечение тарелки открывается,
И адсорбент проваливается на нижележащую тарелку и т. д.
Для управления такими тарелками устанавливается про-
граммное устройство, которое в соответствии с жесткой вре-
менной программой открывает и закрывает проходные сечения
тарелок. Это же устройство при сбрасывании адсорбента с
верхней тарелки выдает сигнал дозатору на начало загрузки
ее свежим адсорбентом. Загрузка продолжается до того момен-
та, когда перепад давления на верхней тарелке становится рав-
ным заданному.
Регулирование десорберов с кипящим слоем. Выделение из
адсорбента поглощенного вещества проводится в кипящем слое
противоточных тарельчатых сорбционных аппаратов. Адсорбент
после адсорбера (рис. 4.46) подается на верхнюю тарелку, а в
нижнюю часть после калорифера поступает нагретый воздух.
191
после Рис. 4.46. Схема регулирования про-
цесса десорбции в кипящем слое:
1 — калорифер; 2 — десорбционная колон-
на; 3 — тарелки; 4 — дозатор.
Как и для процесса адсорбции,
система регулирования де-
сорбера включает узлы регу-
лирования перепада давления
в колонне и расхода воздуха.
Кроме того, для лучшего вы-
деления поглощенного вещест-
ва стабилизируют температу-
ру воздуха после калорифера
изменением расхода теплоносителя.
Регулирование адсорберов с неподвижным слоем адсорбента
{рис. 4.47). Адсорберы этого типа относятся к периодически
действующим аппаратам. Для управления ими устанавливает-
ся программное устройство, которое по жесткой временной
программе осуществляет следующие операции: открывает кла-
паны 1 и 2 и закрывает клапаны 3—8 (операция адсорбции);
открывает клапаны 3 и 6 и закрывает клапаны 1, 2, 4, 5, 7, 8
(операция десорбции); открывает клапаны 4 и 7 и закрывает
клапаны 1—3, 5, 6, 8 (операция сушки адсорбента), открывает
клапаны 5 и 7 и закрывает клапаны 1—4, 6, 8 (операция охлаж-
дения адсорбента); открывает клапан 8 и закрывает клапаны
1—7 (операция слива конденсата).
Рис. 4.47. Схема регулирования адсорбера с неподвижным слоем адсорбента.
192
Рис. 4.48. Типовая схема автоматизации процесса сушки:
1 — топка; 2 — смесительная камера; 3 — барабан; 4 — бункер; 5 — циклон; 6 — вентиля-
тор; 7 — автоматический дозатор; 8 — электродвигатель барабана.
Сушка
Типовое решение автоматизации (рис. 4.48). В качестве объек-
та управления при автоматизации процесса сушки возьмем ба-
рабанную прямоточную сушилку, в которой сушильным аген-
том служат дымовые газы, получаемые в топке. Показателем
эффективности данного процесса является влажность ак мате-
риала, выходящего из сушилки, а целью управления — поддер-
жание этого параметра па определенном значении.
Влажность сухого материала определяется, с одной стороны,
количеством влаги, поступающей с влажным материалом, а с
другой — количеством влаги, удаляемой из него в процессе
сушки. Количество влаги, поступающей с влажным материалом,
зависит от расхода этого материала и его влажности ®н.
Расход материала определяется производительностью су-
шилки, которая, как правило, должна быть постоянной. Поэто-
му следует идти по пути стабилизации расхода влажного ма-
териала, что обеспечивает заданную производительность и уст-
раняет возмущения по данному каналу. Для этой цели устанав-
ливают автоматические дозаторы.
Влажность сон-Зависит от технологического режима предыду-
щих процессов. С изменением этого параметра в объекте будут
иметь место сильные возмущающие воздействия.
Количество влаги W, которое поглощается сушильным аген-
том, определяют по формуле
w = KF&
где К — коэффициент массопередачи (величина мало изменяющаяся); F —
13—581	193
поверхность контакта сушильного агента и материала; Д — средняя движу-
щая сила процесса.
Поверхность F зависит от толщины слоя материала и его
гранулометрического состава. Толщина слоя определяется на-
личием материала в барабане и при постоянных расходе ма-
териала и скорости вращения барабана (в практике для вра-
щения используют асинхронные двигатели с постоянным чис-
лом оборотов рабочего вала) будет постоянна. Гранулометри-
ческий состав определяется ходом предыдущих технологиче-
ских процессов; с его изменением в объект вносятся возмуще-
ния.
'Средняя движущая сила А определяется движущими сила-
ми в начале Ai и в конце Да процесса (рис. 4.49). Положение
точки А зависит от значений влажности материала w и сушиль-
ного агента <рн, которые определяются предшествующими про-
цессами. Стабилизировать их сложно; по этим каналам будут
поступать возмущения.
Положение точки Б определяется значениями влажности
материала ®к (сок задается, исходя из цели управления) и
сушильного агента <рк. Величина влажности <рк зависит от рас-
хода сушильного агента, проходящего через сушилку; чем он
больше, тем меньше <рк и тем левее располагается точка Б на
линии влажности ®K- С изменением расхода сушильного агента
в объект могут вноситься действенные регулирующие воздейст-
вия.
Положение точек Г и Д определяется положением кривой
равновесной влажности. Положение этой кривой зависит от
температуры и разрежения в барабане сушилки. Разрежение
легко стабилизируется путем изменения расхода сушильного
агента, выводимого из сушилки. Температура же определяется
всеми начальными параметрами, а также интенсивностью про-
цесса испарения влаги из материала. Стабилизировать ее мож-
но, в частности, путем изменения расхода или температуры су-
шильного агента. Необходимо отметить, что диапазон измене-
ния последнего параметра существенно ограничен, что объясня-
ется требованиями техники безопас-
ности и возможностью разложения
высушиваемого материала.
Таким образом, все параметры,
влияющие на показатель эффектив-
ности, стабилизировать невозможно.
Рис. 4.49. Диаграмма о—<р:
О В — кривая равновесной влажности; сон, ик —
влажность материала на входе в сушилку н вы-
ходе из нее; (рн, <рк — влажность сушильного аген-
та на входе в сушилку и выходе из нее.
194
В частности, возмущения будут возникать в результате изме-
нения начальной влажности материала и сушильного агента сон
и фн, гранулометрического состава материала и т. д.
В барабане может изменяться распределение материала, а
также гидродинамические условия его обтекания сушильным
агентом. В связи с этим в качестве основного регулируемого
параметра целесообразно взять влажность ®к (используются
влагомеры кондуктометрические, оптические, радиационные,
электротермические, комбинированные), а регулирующее воз-
действие осуществлять изменением расхода сушильного агента.
Если сушильный агент готовится в топке, то регулирующий кла-
пан устанавливают на линии топлива (см. с. Г59). Соответствие
между, расходами топлива и воздуха обеспечивается регулято-
ром соотношения.
Температура сушильного агента на входе в барабан должна
быть стабилизирована путем изменения расхода вторичного
воздуха. Необходимо регулировать также расход влажного
материала и разрежение в сушилке изменением расхода ото-
бранного сушильного агента.
При управлении процессом сушки следует контролировать
расход топлива, первичного и вторичного воздуха, влажного и
сухого материала, температуру сушильного агента на входе в
сушилку и на выходе из нее, температуру в сушилке, разреже-
ние в смесительной камере.
При значительном отклонении показателя эффективности от
заданного значения, опасном повышении температуры сушиль-
ного агента на входе в сушилку и остановке электродвигателя
барабана должен быть подан сигнал обслуживающему персона-
лу. Кроме того, при остановке электродвигателя должна быть
прекращена подача материала в сушилку.
Регулирование температуры сушильного агента в сушилке.
При отсутствии надежного прибора для непрерывного измере-
ния влажности материала, а также при больших запаздывани-
ях в сушилке в качестве основного регулируемого параметра
следует брать температуру сушильного агента в барабане. Дат-
чик регулятора температуры следует ставить на расстоянии
VaJ длины сушилки от места ввода материала, где запаздывание
мало и уже испарилась значительная часть влаги. В связи с
тем что температура является распределенным параметром,
правильнее было бы вести регулирование по средней темпера-
туре по длине сушилки. Однако осуществить многоточечное из-
мерение температуры во вращающемся барабане сложно.
Более перспективным является использование двухконтур-
ных систем регулирования, где в качестве основного параметра
взята температура сушильного агента на выходе из барабана
(или влажность его), а в качестве вспомогательного — темпе-
ратура в середине сушилки. Можно построить двухконтурную
систему также следующим образом: основной параметр—тем-
пература в середине сушилки, вспомогательный — параметр,
13*
195
ВОЗдуХ
Теплонс-
СИГГОЛо
Рис. 4.50. Схема ре-
гулирования противо-
точной барабанной
сушилки:
/ — транспортер влажно-
го материала; 2— бара-
бан-. 3 — воздухонагрева-
тель.
характеризующий загрузку барабана, например расход влаж-
ного материала или ток электродвигателя привода барабана.
В качестве основной регулируемой величины может ис-
пользоваться и температура материала на выходе из сушилки.
Однако измерение этого параметра представляет значительные
трудности ввиду неравномерности температурного поля в ма-
териале, налипания частиц на датчик и т. п.
Регулирование противоточных барабанных сушилок (рис.
4.50). В противоточных сушилках для предотвращения разло-
жения материала под действием высоких температур в каче-
стве основной регулируемой величины нужно использовать тем-
пературу материала на выходе из сушилки и вносить регули-
рующие воздействия изменением расхода сушильного агента.
Температура воздуха на входе в барабан регулируется изме-
нением расхода теплоносителя, подаваемого в воздухоподогре-
ватель, а влажность — изменением расхода рециркулирующего
воздуха. Узлы регулирования расхода влажного материала и
разрежения остаются такими же, как и в прямоточных сушил-
ках.
Рис. 4.51. Схема регулирования ленточной (конвейерной) сушилки:
1 — калорифер; 2 — сушилка; 3 — дополнительный подогреватель; 4 — вентилятор; 5 «= пи-
татель.
196
Рис. 4.52. Схема регулирования струйной сушилки:
/ — топка; 2 — сушилка; 3— теплообменник суспензии; 4 — сепаратор; 6 — размеры ча-
стиц.
Следует отметить, что изменение расхода сушильного аген-
та в противоточной сушилке может быть осуществлено и в за-
висимости от влажности <ок, а также от температуры в самом
барабане.
Регулирование ленточных и конвейерных сушилок (рис.
4.51) подобно барабанным. Стабилизации подлежат влажность
сухого материала или конечная температура сушильного аген-
та, температура сушильного агента на входе в сушилку, раз-
режение в сушилке. ’
Конструкции ленточных и конвейерных сушилок позволяют
принимать и особые решения по их автоматизации. При ис-
пользовании ленточного транспортера (конвейера) появляется
возможность регулирования влажности сок изменением скоро-
сти транспортера. При наличии дополнительного подогревателя
под транспортером расход теплоносителя в подогреватель ста-
билизируется, а при рецикле части сушильного агента ее рас-
ход изменяется в зависимости от влажности <рн (на схеме этот
узел не показан).
Регулирование струйных распылительных сушилок (рис.
4.52). В сушилках этого типа осуществляется сушка суспензий
различных неорганических соединений (предварительно нагре-
тых в теплообменнике) за счет распиливания их сушильным
агентом. В струйных (и других) распылительных сушилках, как
правило, требуется получить продукт не только заданной влаж-
ности, но и постоянного гранулометрического состава.
Дисперсность распыла в струйных сушилках определяется
в основном соотношением расходов сушильного агента и сус-
пензии. Поэтому к уже известным решениями по автоматизации
добавляется, в частности, узел регулирования размеров частиц
197
Рис. 4.53. Схема регулирования
распылительной сушилки с
механическими распылителями:
1 — вентилятор; 2 — теплообменник;
3 — сушилка; 4 — мешочный фильтр;
5 — встряхивающее устройство; 6 —
механические распылители (форсун-
ки); 7 — питательный насос.
изменением соотношения
расхода суспензии и сум-
марного расхода воздуха,
поступающего в топку.
Если допустима ста-
билизация подачи суспен-
зии, то в схему дополни-
тельно вводится регуля-
тор суспензии.
Теплоноситель
В настоящее время при автоматизации струйных сушилок в
качестве основной регулируемой величины часто используют не
влажность сок, а температуру или влажность отработанного су-
шильного агента. Регулирование этих параметров в струйных
сушилках можно осуществлять и изменением расхода влажного
материала, так как продолжительность переходного процесса
при изменении расхода распиливаемой суспензии невелика (2—
3 мин).
Регулирование сушилок с механическими распылителями.
В таких сушилках суспензия распыливается за счет давления
перед механическим распылителем (форсункой), которое и сле-
дует стабилизировать. Все остальные узлы регулирования та-
кие же, как и у струйных сушилок.
В отдельных случаях идут по пути корректирования давле-
ния суспензии перед форсункой по основному показателю про-
цесса. Такими показателями могут быть влажность высушенно-
го продукта, его гранулометрический состав, температура отра-
ботанного сушильного агента. Выбор основного регулируемого
параметра определяется целью управления и свойствами сус-
пензии.
На рис. 4.53 показана одна из таких схем с использованием
двухконтурной системы регулирования. Регулирующее воздей-
ствие осуществляется байпасированием части суспензии с вы-
хода насоса суспензии на его вход. В приведенной конструкции
сепарация высушенного продукта производится непосредственно
в корпусе сушилки мешочными фильтрами. Для регенерации их
предусмотрен встряхивающий механизм, который управляется
командным устройством по жесткой временной программе.
Регулирование сушилок с дисковыми распылителями. В ди-
сковых распылительных сушилках диспергирование суспензий
производится с помощью вращающихся дисков. Число оборотов
дисков существенно влияет на процесс сушки, поэтому данный
параметр необходимо стабилизировать. В случае применения
198
асинхронных двигателей эта задача решается выбором двига-
теля с соответствующим числом оборотов вала; в случае же
применения турбопривода — использованием центробежного ре-
гулятора прямого действия, изменяющего подачу пара к нему.
Главный регулируемый параметр таких сушилок — темпе-
ратура отработанного сушильного агента. Регулирующее воз-
действие вносится изменением расхода суспензии, так как за-
паздывания по этому каналу незначительны. Так, влажность
высушенного материала и температура отработанного сушиль-
ного агента при изменении расхода суспензии изменяются че-
рез 30 с, а при изменении расхода и начальной температуры су-
шильного агента — через 130 с. Для ликвидации возмущений от
изменения начальной температуры и расхода сушильного аген-
та эти параметры стабилизируют. Чувствительный элемент ре-
гулятора расхода устанавливают после пылеочистных устройств,
так как сушильный агент в сушилках этого типа содержит
большое количество твердой фазы.
Во всех схемах управления дисковыми сушилками необходи-
мо контролировать число оборотов диска. Для этого можно при-
менить устройства с постоянным магнитом, установленным на
рабочем валу диска. Сигнал от такого устройства может быть
использован для регулирования или блокировки, например для
прекращения подачи суспензии при уменьшении числа оборотов
ниже предельного.
Регулирование сушилок кипящего слоя (КС). При автома-
тизации сушки в кипящем слое основным показателем процесса
является температура в слое, и только в случае крупных устано-
вок, когда температура по высоте слоя меняется, лучше в каче-
стве такого показателя брать температуру сушильного агента
Рнс. 4.54. Схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем:
1 — сушилка; 2 — кипящий слой; 3 — решетка; 4 — топка; 5 — промежуточный бункер; 6 —
пнтатрли; 7 — вариаторы; 8 — электродвигатели; 9 — циклон.
199
на выходе, которая соответствует средней температуре материа-
ла в слое. Регулирующие воздействия при стабилизации тем-
ператур могут осуществляться изменением расхода влажного
материала или сушильного агента, а также изменением темпе-
ратуры последнего. Более предпочтителен первый вариант
(рис. 4.54), так как изменение параметров сушильного агента
можно производить только в определенном, довольно узком диа-
пазоне (температуры — ввиду терморазложения материала,
расхода — вследствие повышенного уноса частиц с сушильным
агентом). Первый способ предполагает наличие между сушил-
кой и предыдущим технологическим процессом промежуточного
бункера с определенным запасом материала. Для предотвра-
щения сводообразования и зависания материала в бункере
предусматривают автоматические устройства, которые осуществ-
ляют встряхивание через определенные промежутки времени.
Нормальная работа сушилок КС возможна только при опре-
деленной высоте кипящего слоя. С целью поддержания задан-
ного значения этого параметра стабилизируется гидродинами-
ческое сопротивление слоя, т. е. перепад давлений до и после
решетки, воздействием на вариатор электродвигателя питателя
сухого материала. Можно регулировать перепад давлений и из-
менением расхода сушильного агента, однако при этом темпе-
ратура в кипящем слое будет сильно колебаться.
Кроме этих регуляторов предусматриваются стандартные
узлы регулирования разрежения, начальной температуры су-
шильного агента, его расхода, соотношения расходов топлива
и первичного воздуха.
Регулирование вихревых и аэрофонтанных сушилок. По гид-
родинамическим и тепловым режимам этот тип сушилок подо-
бен сушилкам КС, поэтому регулирование их аналогично. Ос-
новными регуляторами, в частности, являются регулятор тем-
пературы фонтанирующего слоя и регулятор перепада давле-
ния.
Регулирование контактных (барабанных и вальцовых) су-
шилок. Процесс сушки в аппаратах такого типа обусловлен
температурой греющей поверхности, которую и используют в ка-
честве основной регулируемой величины. Если невозможно из-
мерить влажность (Ок, то измеряют температуру- вращающейся
теплопередающей поверхности с помощью специальных кон-
тактных устройств.
Регулирующее воздействие в контактных сушилках может
вноситься изменением расхода теплоносителя или исходного ма-
териала, а также изменением скорости вращения барабана. Бо-
лее предпочтителен второй способ вследствие больших запаз-
дываний при изменении расхода теплоносителя и ограниченного
применения регулируемого привода барабана. Температуру
теплоносителя стабилизируют.
Иногда одноконтурное регулирование процесса контактной
сушки только по температуре поверхности или по конечной
200
Рис. 4.55. Блок-схема свя-
аанной системы регулиро-
вания вальцовой сушилки:
/ — барабан; 2 — лента сухого
материала; И — измеритель
влажности; ТГ — тахогенератор;
РУ — регулирующее устройство.
влажности материала недостаточно. Тогда используется свя-
занное регулирование.
На рис. 4.55 представлена структурная схема многоконтур-
ной системы регулирования вальцовой сушилки, в которой
управляющее воздействие — изменение скорости вращения ба-
рабана — формируется в зависимости от влажности материа-
ла (ок, скорости вращения барабана V и их производных по
времени.
Регулирование радиационных сушилок. При регулировании
процесса сушки в радиационных сушилках в качестве основной
регулируемой величины используется косвенный показатель:
температура поверхности излучателя или же температура отра-
ботанного сушильного агента. На рис. 4.56 показан один из ва-
риантов регулирования процесса. .Кроме регулятора темпера-
туры излучателя в схеме предусмотрены регулятор соотноше-
ния расходов топлива и воздуха и регулятор влажности отра-
ботанного сушильного агента.
Радиационные сушилки работают при высоких температу-
рах, что повышает требования к ним в отношении техники без-
опасности. Система автоматического управления этими сушил-
ками должна обеспечивать автоматическое зажигание горелоч-
ных устройств топки, определенную последовательность пуска
и остановки отдельных устройств установки и т. д.
Регулирование сушилок при использовании токов высокой
частоты. При сушке токами высокой частоты в качестве регу-
лируемой величины целесообразно брать температуру материа-
ла. Термоэлектрический термометр вводится внутрь материа-
ла. Для предохранения измерительного прибора от воздействия
Рис. 4.56. Схема регулиро-
вания радиационной сушил-
ки:
/ — топка; 2 — излучатель; 3 ~
конвейер; 4 — корпус.
201
токов высокой частоты в соединительных проводах термочувст-
вительного элемента устанавливают высокочастотные фильтры.
Регулирующее воздействие вносится изменением напряжения
на рабочем конденсаторе.
Регулирование сушилок периодического действия. Оконча-
ние процесса сушки можно легко определить по достижению
равновесного значения влажности материала, что характеризу-
ется равенством температур материала и сушильного агента.
Для измерения этих температур устанавливают два термочув-
ствительных элемента, включают их по дифференциальной схе-
ме и при достижении разности между ними заданного значе-
ния осуществляют при помощи переключающего устройства
смену операции сушки на операцию разгрузки.
Оптимизация процесса сушки с помощью вычислительной
техники. Оптимизирующие управляющие системы целесообраз-
но применять в сушилках с высокоэффективными способами
сушки, например с сушкой в кипящем слое. В сушилках с боль-
шой инерционностью поиск экстремальных значений затягива-
ется, а качество регулирования не улучшается по сравнению с
регулированием по обычным схемам.
В качестве критерия оптимальности сушки выбирают, как
правило, количество влаги W, удаляемой из материала в едини-
цу времени:
= бм (<0н — (0к)
Текущие значения расхода сухого материала GM и влажностей
Ын и (Ок подаются на вычислительное устройство, рассчитываю-
щее критерий оптимальности. Выходной сигнал с этого устрой-
ства поступает на экстремальный регулятор, который изменяет
поочередно расходы сушильного агента и влажного материала,
отыскивая оптимальные значения критерия. При работе экст-
ремального регулятора вводится ограничение по минимальной
влажности (Ок-
4.	АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Перемещение твердых материалов
Типовое решение автоматизации (рис. 4.57). В качестве объек-
та управления процессом перемещения твердых материалов
примем ленточный транспортер, перемещающий сыпучий мате-
риал. Показателем эффективности этого процесса является
расход транспортируемого материала, а целью управления бу-
дем считать поддержание заданного значения расхода. В связи
с тем что все возмущения на входе в объект (изменение гра-
нулометрического состава материала, его влажности и насып-
ной массы, проскальзывание ленты транспортера и т. п.) уст-
ранить невозможно, расход материала следует принять в каче-
202
Рис. 4.57. Типовая схема авто-
матизации процесса перемеще-
ния сыпучих материалов:
/ — бункер; 2 — дозатор; 3 — вариа-
тор; 4 — ленточный транспортер;
Б — наличие материала иа ленте.
стве регулируемой вели-
чины и регулировать его
корректировкой работы
дозировочных устройств
(см. с. 208).
Контролю подлежат
расход перемещаемого
материала и количество
потребляемой приводом электроэнергии. При резком возраста-
нии тока электродвигателя транспортера, например в случае
заклинивания ленты, должны сработать устройства сигнализа-
ции и защиты. Последние отключают электродвигатель.
В связи с возможностью засорения отдельных участков
транспортной системы посторонними включениями (комками, на-
липшим материалом) и опасностью выхода из строя отдельных
элементов транспортера контролируется и сигнализируется так-
же наличие потока материала с помощью специального дат-
чика.
Необходимо заметить, что типовые решения автоматизации
ленточного транспортера при перемещении штучных грузов
аналогичны, но в качестве регулируемой величины в этом слу-
чае следует принять число единиц груза в единицу времени, а
регулирующее воздействие осуществлять корректировкой рабо-
ты погрузочных устройств.
Различные цели управления процессом перемещения. В за-
висимости от требований, предъявляемых следующим по ходу
Рис. 4.58. Схема весоизмерительных
транспортеров:
/ — транспортер; 2 — щуп; 3 — чувствительный
элемент; 4 — рама; 5 — неподвижные вспомо-
гательные ролики; 6 — измерительный ролик.
203
перемещаемого материала технологическим процессом, перед
транспортным устройством могут ставиться разные задачи.
1.	Стабилизация усредненного во времени расхода. Эта за-
дача ставится наиболее часто и решается применением сравни-
тельно простых устройств.
На рис. 4.58 показаны схемы, обеспечивающие измерение
среднего расхода за определенный промежуток времени. Прин-
цип действия указанных устройств основан на измерении уси-
лий, возникающих под действием веса материала. Усилия F,
воспринимаемые щупом от транспортера и передающиеся на
преобразователь, могут быть рассчитаны по уравнению
F == VpgT = VpgL/v
tjir V — объемный расход материала; р — плотность материала; g — ускоре-
ние свободного падения; т — время усреднения; <L — длина воспринимающей
усилие ленты; v — скорость ленты.
В промышленности используют несколько вариантов конст-
рукций приборов измерения усредненного за определенный про-
межуток времени расхода: с установкой всей рамы транспорте-
ра на чувствительном элементе (рис. 4.58,а); с размещением
одного конца рамы на элементе, а другого — на подвижной
опоре, которая может перемещаться вдоль рамы и тем самым
изменять усилие, поступающее на элемент (рис. 4.58,6); с вы-
делением на транспортере расходно-измерительного участка,
длину которого можно менять перемещением роликов (рис.
4.58, в).
2.	Поддержание заданного мгновенного значения расхода.
Эту задачу решить значительно труднее, во-первых, вследствие
флуктуаций расхода, вызванных изменением проходного сече-
ния дозатора при прохождении через него материала, и, во-вто-
рых, ввиду сложности измерения мгновенного расхода. Для из-
мерения мгновенного расхода используются сложные устройст-
ва, в которые входят элементы вычислительной техники.
3.	Обеспечение определенного суммарного количества мате-
риала за определенный цикл работы. Такую задачу требуется
решать, например, при составлении шихты, упаковке опреде-
ленных порций материала и т. д. В качестве устройств, приме-
няемых для отвешивания определенной порции материала, ис-
пользуют автоматические весы, обеспечивающие взвешивание
материала, загрузку и разгрузку бункера.
Внесение регулирующих воздействий изменением скорости
транспортера. Когда между бункером и транспортером отсутст-
вует дозатор, режим работы которого определяет поступление
материала на ленту, расход материала будет зависеть от ско-
рости ленты. При такой технологической схеме регулирующие
воздействия могут быть реализованы изменением скорости лен-
ты. Самым распространенным способом изменения скорости яв-
ляется использование электромагнитных муфт, систем с преоб-
разованием частоты тока и двигателей постоянного тока.
204
Рис. 4.59. Электрическая
схема управления электро-
двигателем пульсирующего
транспортера.
Системы автоматического управления транспортерами. Авто-
матические устройства управления транспортерами должны
обеспечить не только регулирование расхода перемещаемого
груза, но и автоматический пуск, остановку, а в отдельных слу-
чаях и реверсирование электродвигателей этих транспортеров.
Сигналы на осуществление той или иной операции могут по-
ступать от командного прибора или от путевых выключателей
и реле скорости. Применяют и комбинированные системы, на-
пример систему управления пульсирующим транспортером.
Пульсирующий транспортер должен доставить изделие к аппа-
рату, прекратить работу на некоторый промежуток времени,
необходимый для загрузки изделия в аппарат, включиться
вновь и работать до того момента, пока следующее изделие не
достигнет аппарата. Электрическая схема, с помощью которой
автоматически производится смена операций, представлена на
рис. 4.59.
Первоначальный пуск транспортера осуществляется нажати-
ем кнопки S2. Цепь катушки К1 магнитного пускателя замыка-
ется. Своим контактом К 1.4 он блокирует кнопку S2, а контак-
тами К1.1 — К1-3 замыкает силовую цепь электродвигателя
транспортера М. Двигатель начинает работать, транспортер
приходит в движение. При достижении изделием аппарата сра-
батывает конечный выключатель, на который воздействует упор
ходовой части транспортера. Положение упора на ленте строго
соответствует положению изделия. Контакт S4.1 конечного вы-
ключателя разрывает цепь пускателя К1, и двигатель М вы-
ключается; контакт конечного выключателя S4.2 замыкает цепь
реле времени К4. Таким образом, останов транспортера может
произойти только в том случае, если изделие будет находиться
напротив аппарата, т. е. управление осуществляется в зависи-
мости от состояния объекта.
По истечении определенного промежутка времени контакт
К.4.2 реле замкнется, и катушка пускателя К1 вновь попадет
205
под напряжение, так как контакт S4.1 блокирован контактом
К.4.1. В данном случае пуск транспортера осуществляется по
заранее заданной программе путем соответствующей настройки
реле времени независимо от того, успели загрузить изделие в
аппарат или нет.
Управление поточно-транспортными системами. Для обслу-
живания одного технологического процесса часто необходимо
установить несколько транспортных устройств. Комплекс меха-
низмов и машин, предназначенных для транспортировки мате-
риалов в едином технологическом процессе, называется поточ-
но-транспортной системой (ПТС). В связи с тем что работа
всех транспортных установок ПТС подчинена одной цели —
обеспечению непрерывного и бесперебойного протекания основ-
ного процесса, — автоматизацию их следует вести по общей
схеме. Естественно, что системы управления комплексом меха-
низмов строятся с учетом всех требований, предъявляемых к
схемам отдельных транспортных установок, и, кроме того,
должны удовлетворять ряду дополнительных требований. При-
ведем основные из них.
Схему управления следует составлять не для всей ПТС (ко-
торая может включать несколько десятков механизмов), а для
отдельных трактов или участков. Участком называется часть
ПТС, предназначенная для выполнения отдельного технологи-
ческого процесса; границами участка обычно являются емкости.
Тракт — это часть участка, механизмы которого могут быть
включены независимо от остальных механизмов участка. Схе-
ма управления трактом должна быть автономной: пуск отдель-
ного тракта не должен отражаться на работе соседних. Внутри
тракта выбирается головной механизм, который должен вклю-
чаться первым. Пуск его — единственная ручная операция при
управлении трактом. В качестве головного выступает последний
по потоку материала механизм. Все остальные механизмы
должны включаться автоматически в такой последовательно-
сти, чтобы не было завалов механизмов транспортируемым ма-
териалом. Последнее условие соблюдается с помощью блоки-
ровочных связей, обеспечивающих последовательность пуска
механизмов в направлении, обратном потоку материалов, а ос-
тановку какого-либо механизма — только после остановки
предшествующих механизмов (по потоку материала).
Электрическая схема управления ПТС должна обеспечивать
три режима работы механизмов. Основным является централи-
зованный сблокированный режим. Централизованное управле-
ние крайне затруднено, так как механизмы участков не видны
из помещения операторной. В связи с этим появляется необхо-
димость в установке автоматических устройств, по показаниям
которых оператор может судить о ходе технологического про-
цесса и состоянии оборудования. Непосредственно на механиз-
мах устанавливают датчики, которые контролируют их состоя-
ние (пущены ли они, в каком режиме работают, в каком поло-
206
женин находятся их рабочие органы, есть ли материал на
транспортерах и в бункерах, какова скорость вращения рабо-
чих валов). В качестве датчиков используются магнитные пу-
скатели, реле скорости, ваттметры, тахогенераторы, уровнеме-
ры, реле наличия и движения материала, путевые и конечные
выключатели. Информация от датчиков поступает в оператор-
ную на вторичные приборы и лампочки, которые вводятся, как
правило, в мнемосхему ПТС.
Механизмы перед включением должны быть приведены в го-
товность, поэтому схему управления ПТС следует построить
так, чтобы централизованный пуск ее можно было осуществ-
лять только после разрешения из цеха.
При местном несблокированном режиме пуск и останов ме-
ханизмов может быть-произведен в цехе с помощью кнопки, не-
зависимо от состояния соседних механизмов. Такой режим на-
зывают также ремонтным, так как он используется в основном
для опробования механизмов после ремонта.
При местном сблокированном режиме пуск и останов меха-
низмов также может быть произведен в цехе, но с обязательным
соблюдением блокировочных связей. Необходимость в этом ре-
жиме появляется в момент наладки технологического процесса
и во время выхода из строя аппаратуры централизованного ре-
жима.
Автоматизация процессов распределения грузов. Поточно-
транспортная система современных химических предприятий,
как правило, очень сложна вследствие большого числа отправи-
телей и получателей грузов, связанных определенными адрес-
ными связями. Автоматизация операций нанесения адресов,
считывания их, выдачи сигналов на разгрузочное устройство,
снятия адреса и переадресования требует применения специаль-
ных автоматических устройств.
В качестве признаков, по которым производится транспорти-
рование грузов и их распределение по определенным адресам,
могут использоваться отличительные характеристики грузов, на-
пример их габаритные размеры, цвет, температура и другие па-
раметры. Однако на химических производствах часто разные
продукты и полуфабрикаты перемещаются в одинаковой таре,
что исключает такое различие. Поэтому идут по пути использо-
вания искусственного признака — набора щупов, штырей и дру-
гих устройств, которые закрепляют на самом грузе или на его
грузонесущем органе. Этот адрес считывается у получателя с
помощью электромеханических, электроконтактных, фотоэлект-
рических или индуктивных устройств.
Автоматизация операций регистрации и анализа параметров
ПТС. Для централизованного автоматического контроля и ре-
гистрации числа переданных и хранящихся на различных ста-
диях производства единиц сырья, полуфабрикатов и готовой
продукции используются машины централизованного контроля
'{«Марс», «Зенит», «Румб»). Если требуется не только регистри-
207
ровать, но и анализировать результаты работы ПТС, а также
выдавать рекомендации по управлению отдельными транспорт-
ными установками или ПТС в целом и отыскивать оптимальные
'направления грузопотоков, то применяют специализированные
управляющие вычислительные машины, например «Автодис-
петчер».
Дозирование твердых материалов
Типовое решение автоматизации. В качестве объекта управле-
ния примем дозатор непрерывного действия с ленточным пита-
телем (рис. 4.60). Показателем эффективности процесса дози-
рования является расход дозируемого материала, а целью
управления — поддержание определенного значения этого рас-
хода.
Массовый расход материала через ленточный питатель оп-
ределяют по уравнению
С = Sup'
где S — площадь проходного отверстия; и — скорость движения материала;
р'— насыпная плотность материала.
ч
С изменением всех определяющих параметров в объекте мо-
гут появляться возмущающие воздействия.
Площадь S, равная произведению ширины ленты b (величи-
на постоянная) на высоту открытия заслонки h, периодически
сокращается при прохождении частиц ‘материала у кромки эле-
ментов, ограничивающих проходное сечение. Приняв, что час- ।
тицы (куски) материала имеют шаровую форму с эквивалент-
ным диаметром d9KB, получили уравнение, которое позволяет
рассчитать поправку К к высоте открытия Л, учитывающую
уменьшение площади S:
, , ^ЭКВ /, . 3 л \ 4экв
й = 8	+ 4	2,3
Таким образом, площадь S определяется по уравнению
S — b {h — </экв/2,3)
и зависит от высоты открытия заслонки h и диаметра частиц
d9KB. Высоту открытия заслонки h сравнительно просто стабили-
зировать или изменять при дозировании. Диаметр d9KB опреде-
ляется процессом измельчения, предшествующим процессу до-
зирования.
Скорость v тоже может изменяться при колебаниях напря-
жения и частоты тока в электрической сети двигателя дозатора,
а также при проскальзывании приводных ремней и ленты
транспортера на ведущем барабане. Путем целенаправленного
изменения скорости v с помощью вариатора или другого специ-
208
Рис. 4.60. Типовая схема автоматизации
процесса дозирования:
1 — бункер; 2 — заслонка; 3 — транспортер; 4 — ва-
риатор.
ального оборудования могут осу-
ществляться регулирующие воздей-
ствия.
Возмущения могут поступать в
объект не только с изменением раз-
меров частиц, но и при изменении
насыпной плотности р'. Она опреде-
ляется в основном предшествую-
щим технологическим процессом, но
может меняться также в зависимо-
сти от метеорологических условий и
влажности окружающей среды. Ко-
лебания влажности приводят и к
внутреннего трения, что является сильным возмущением.
Таким образом, в объект будут поступать возмущения, для
компенсации которых следует оказывать регулирующие воз-
действия изменением степени открытия заслонки или скорости*
перемещения материала. Регулируемой величиной будет слу-
жить расход дозируемого материала.
Контролировать следует расход материала и его количество,,
а сигнализировать — значительные отклонения расхода от за-
данного значения и состояние привода дозатора («Включен»,
«Выключен»). В случае полного прекращения поступления ма-
териала на ленту транспортера устройства защиты должны ав-
томатически прекратить работу дозатора и других механизмов.
Регулирование дозатора с ленточным питателем регулятора-
ми прямого действия (рис. 4.61). Регуляторы прямого действия
в виде системы рычагов нашли широкое распространение для
Рнс. 4.61. Схема прямого регулирования дозатора с ленточным питателем:
1 — бункер; 2 —заслонка; 3 —коромысло; 4 — лента; 5—подвижный груз (задатчик)- 6 —
рычаги; 7 — заслонка ручного управления.
Рис. 4.62. Схема регулирования
дозатора с разделением потока
дозируемого материала:
/ — бункер; 2 — ручные заслонки; 3 —
ленточный транспортер; 4 — вариатор;
5, 6 — шнековые питатели.
управления ленточными пи-
тателями благодаря просто-
те и надежности конструк-
ции. Рама питателя, слу-
жащая датчиком расхода,
в этих случаях связана че-
рез систему рычагов с за-
слонкой, изменяющей сече-
ние проходного отверстия
при изменении массы материала на ленте. Описанное устройст-
во относится к П-регуляторам.
Регулирование дозаторов с разделением потока дозируемого
материала (рис. 4.62). Поток дозируемого материала делится
на нерегулируемый (80—90% всего материала) и регулируе-
мый. Нерегулируемый поток поступает на транспортер, рама
которого воздействует «а преобразователь регулятора и в за-
висимости от массы поступившего материала изменяет расход
регулируемого потока таким образом, чтобы суммарный рас-
ход был равен заданному.
Способы внесения регулирующих воздействий при использо-
вании питателей различных типов. Большое разнообразие дози-
руемых материалов привело к созданию питателей различных
типов (рис. 4.63). Рассмотрим их характеристики с целью вы-
явления возможных регулирующих воздействий.
Вибропитатель применяют для дозирования различных мате-
риалов. Движение материала по наклонному лотку обеспечи-
вается благодаря возвратно-поступательным движениям лотка,
создаваемым электромагнитным виброприводом. Характеристи-
ка вибропитателя имеет следующий вид:
0= KAfb(h-d3KB/2,3)p
где К — коэффициент; K=f(a); а — угол наклона лотка; А — амплитуда ко-
лебаний; f — частота колебаний; b — ширина лотка (постоянная величина);
h — высота подъема заслонки.
Из уравнения следует, что регулировать производительность
можно путем изменения амплитуды и частоты колебаний пи-
тателя, угла наклона лотка и степени открытия заслонки. Ши-
рокое распространение получило регулирование путем измене-
ния амплитуды колебаний. Объясняется это простотой способа
изменения амплитуды: она находится в прямой зависимости от
подводимого к обмоткам электромагнитов напряжения, а между
напряжением и расходом материала существует пропорциональ-
210
Рис. 4.63. Типы питателей:
а — вибрационный; б — тарельчатый; в — шнековый; г — секторный: д — гравитационный;
е — аэрационный; 1 — внбропривод; 2 — автоматическая заслонка; 3—манжета; 4 — нож;
5 — вариатор; 6— тарелка; 7— пористая перегородка; 8 — шланговый клапан.
ная зависимость, что дает возможность устойчивого и плавного
регулирования расхода дозируемого материала в широких пре-
делах. Этот способ отличается еще одним существенным досто-
инством — быстротой протекания переходных процессов: новое
значение амплитуды устанавливается через 0,04—0,05 с после
изменения напряжения.
Воздействовать на скорость прохождения материала можно
также путем изменения угла наклона лотка а, при этом произ-
водительность питателя изменяется в значительных пределах.
Реже используется метод регулирования производительности
путем изменения высоты подъема заслонки 2.
Тарельчатый питатель предназначен для дозирования мелко-
зернистых и мелкокусковых материалов. Он представляет собой
круглую тарелку, устанавливаемую под бункером и вращаемую
приводом. Между бункером и тарелкой помещаются манжета и
нож. Характеристика питателя выражается следующим уравне-
нием:
г . kcte<p \ /i2ctg<₽ ,
О = л I D Ц-----з---I----2----пР
где D — диаметр манжеты; п — частота вращения (число оборотов) тарелки;
<р — угол естественного откоса материала на тарелке, h — высота щели.
14*
211
Анализ уравнения показывает, что регулировать производи-
тельность тарельчатого питателя можно изменением частоты
вращения (числа оборотов) или высоты щели h. Наибольший
интерес представляет второй метод. Высоту щели h изменяют
перемещением манжеты 3. Однако таким образом можно до-
биться только грубого регулирования. Более точное регулиро-
вание достигается изменением положения ножа 4, вследствие
чего меняется толщина срезаемого слоя материала.
Установив регулируемый электропривод или вариатор 5
с реверсивным двигателем, можно регулировать расход G изме-
нением числа оборотов п.
Шнековый питатель применяют для выдачи порошкообраз-
ных и мелкозернистых материалов. Характеристика питателя
имеет вид:
G = (лО2/4) 1пр'
где D — диаметр желоба питателя; / — расстояние между лопастями; п — ча-
стота вращения вала питателя.
Как видно из уравнения, единственным регулирующим воз-
действием является изменение числа оборотов п. Для этого
устанавливают регулируемые электроприводы или вариаторы с
реверсивным двигателем.
Секторный питатель используют для дозирования порошко-
образных и мелкозернистых материалов. Такой питатель имеет
вращающийся барабан, разделенный радиальными стенками на
несколько отсеков. Его характеристика имеет вид:
C=kVnp'
где k — число секторов; V — емкость одного сектора; п — частота вращения
вала питателя.
Регулирующие воздействия могут вноситься изменением
числа оборотов вала питателя и емкости сектора. Последний
способ не нашел широкого применения ввиду его сложности.
Регулирование путем изменения скорости вращения тоже име-
ет недостаток — ограничение по предельному верхнему значе-
нию скорости, так как при большой скорости сектора заполня-
ются лишь частично.
Гравитационный питатель. Уравнение зависимости между
расходом дозируемого материала и другими параметрами про-
цесса имеет вид:
\	G=b(h— йэкв/2,3)р'/2^Я
где b — ширина отверстия в нижней части бункера; h — длина отверстия;
Н — высота установки питателя.-
Из уравнения следует, что регулировать производительность
питателя такого типа можно лишь изменением длины отверстия
с помощью автоматической заслонки.
Аэропитатель нашел применение для дозирования пылевид-
ных материалов. Материал в таких питателях приводится в
псевдоожиженное состояние подачей воздуха через пористую
212
Рис. 4.64. Типовая схема автома-
тизации процессов измельчения:
1 — ленточный питатель; 2 — барабан;
Б — амплитуда шума.
Материал
перегородку и движется за
счет силы тяжести по трубе
к потребителю. Изменение
расхода дозируемого мате-
риала легко осуществляет-
ся с помощью стандартных
регулирующих органов. Для
поддержания нормального режи-
ма псевдоожижения целесообразно регулировать давление воз-
духа.
Автоматизация дозаторов дискретного действия. Такие до-
заторы должны обеспечить подачу равных порций сыпучего
материала. Как правило, они представляют собой саморазгру-
жающийся ковш, который устанавливается под бункером мате-
риала. Бункер заканчивается гравитационным питателем с
быстродействующей автоматической заслонкой.
Системы автоматического управления такими дозаторами
выполняются на электрических или механических элементах.
В последнем случае они представляют собой систему рычагов с
грузом, месторасположение которого соответствует заданной
порции. Они выполняют следующие операции: открытие заслон-
ки; наполнение ковша до заданного значения массы; закрытие
заслонки; опорожнение ковша; возвращение ковша в исходное
положение. Сигнал на опорожнение ковша может подаваться
как по достижении нужной массы, так и по прошествии задан-
ного времени.
При повышенных требованиях к точности работы под ков-
шом устанавливают два гравитационных питателя, причем один
из них работает в режиме грубого дозирования, а другой —
в режиме точного. Система управления осуществляет в этом
случае следующие операции: одновременное открытие двух за-
слонок; наполнение ковша до определенного значения массы
несколько меньшего, чем заданное; закрытие большой заслонки;
досыпку материала через меньший питатель до точного значе-
ния заданной массы; закрытие малой заслонки; опорожнение
ковша, возвращение механизмов в исходное положение.
С помощью автоматических устройств точность взвешивания
дозаторов дискретного действия может быть доведена до
0,5-1%.
Другие цели управления процессом дозирования. Часто до-
зирование из соображений наилучшего хода последующего про-
цесса ведется с целью не стабилизации расхода, а поддержа-
ния постоянного значения какого-либо параметра этого процес-
са. Например, для поддержания материального баланса много-
численных бункеров корректировку режима работы дозаторов
213
осуществляют по уровню сыпучего материала в них; для опти-
мального ведения процесса сушки интенсивность подачи мате-
риала в сушилку определяют в зависимости от начальной
влажности материала; для поддержания определенной степе-
ни загрузки шаровых мельниц расход материала, подаваемого
в мельницу, изменяют в зависимости от величины загрузки
материала; дозирование мелкокускового топлива, подаваемого
в топку паровых котлов, должно соответствовать одному из вы-
ходных параметров получаемого в котле пара.
Измельчение твердых материалов
Типовое решение автоматизации (рис. 4.64). В качестве объек-
та управления при автоматизации процесса измельчения при-
мем барабанную мельницу сухого помола. Показателем эф-
фективности при управлении данным процессом является раз-
мер кусков измельченного материала (тонина помола), а целью
управления — поддержание определенного конечного грануло-
метрического состава материала.
Гранулометрический состав определяется, с одной стороны,
свойствами измельчаемого материала (твердостью, влажностью,
насыпной плотностью, размерами) и количеством его в бараба-
не, а с другой, — кинетической энергией, с которой шары воз-
действуют на материал.
На участок дробления, как правило, подается разнородный
материал, поэтому в объект управления будут поступать воз-
мущающие воздействия. Стабилизировать свойства материала,
подаваемого в мельницу, невозможно. Единственной возмож-
ностью уменьшить частоту и силу возмущений является пере-
мешивание различных партий сырья с целью усреднения их
характеристик. Количество материала М. в барабане будет оп-
ределяться расходом сырья и конечного продукта. Зависимость
между ними выражается уравнением
где К — коэффициент, учитывающий влияние свойств материала, частоты вра-
щения барабана, степени заполнения барабана мелющими телами и других
параметров; G — расход сырья или конечного продукта.
Зависимость коэффициента К от частоты вращения бара-
бана при постоянном расходе сырья показана на рис. 4.65, а.
Остальные параметры, влияющие на объем материала в мель-
нице, либо являются постоянными величинами, либо их невоз-
можно стабилизировать.
Таким образом, количество материала в барабане может
быть стабилизировано путем изменения расхода сырья или ко-
нечного продукта, а также частоты вращения барабана.
Кинетическая энергия, с которой шары воздействуют на ма-
териал, зависит от высоты падения отдельного шара и числа
ударов шаров в единицу времени. Естественно, что с увеличени-
214
Рис. 4.65. Зависимость коэффициента К (а) и числа падений шара Т)п (б) от
частоты вращения барабана п.
ем этих параметров интенсивность измельчения возрастает. Вы-
сота падения шара зависит ют частоты вращения барабана
мельницы; с увеличением частоты вращения до определенного
предела она возрастает, при более высокой скорости — начина-
ет уменьшаться.
Число ударов шаров можно определить по формуле
т = x\ntiN
где т]п — число падений шара за один оборот барабана; п—'частота враще-
ния барабана; N — число шаров в мельнице (величина постоянная).
Число т]п зависит также от частоты вращения п, что под-
тверждает график, представленный на рис. 4.65, б; с уменьше-
нием п значение т]п возрастает.
Высоту падения и число ударов шаров можно стабилизиро-
вать, поддерживая постоянное число оборотов п; изменением
этого параметра можно осуществлять регулирующие воздейст-
вия. Практика показала, что для поддержания заданных разме-
ров кусков измельченного материала изменение п не должно
превышать 20—30% от номинального значения.
В связи с наличием неустранимых возмущений по каналу
исходного материала в качестве основной регулируемой вели-
чины следовало бы принять гранулометрический состав конеч-
ного продукта, а регулирующие воздействия осуществлять из-
менением частоты вращения барабана. Расход материала при
этом следует стабилизировать, что обеспечит устранение воз-
мущений по этому каналу и постоянную производительность
дробилки.
В настоящее время в промышленности нет качественных,
непрерывнодействующих датчиков размеров твердых частиц,
поэтому стабилизируют количество материала в барабане. Оно
реагирует практически на все параметры, определяющие раз-
меры частиц. Необходимо учитывать и тот факт, что если мгно-
венное значение количества материала в барабане станет
215
Рис. 4.66. Схема регулирования работы
классификатора:
1 — мельница; 2 — классификатор.
меньше объема пустот между ша-
рами, то большая часть кинетиче-
ской энергии шаров будет расходо-
ваться не на измельчение материа-
ла, а на нагрев и взаимное раска-
лывание шаров и футеровки мель-
ницы. Поэтому объем материала
должен быть всегда больше объема
пустот или равен ему. С экономи-
ческой точки зрения такой режим тоже более выгоден по сле-
дующей причине: центр тяжести внутримельничной загрузки
приближается к вертикальной оси мельницы, в результате ста-
тический момент внутримельничной загрузки уменьшается, что
снижает расход мощности на единицу объема материала.
Объем материала М не поддается непосредственному изме-
рению. На практике эта регулируемая величина определяется
косвенными методами: по силе тока электродвигателя мельни-
цы, по вибрации барабана или опоры мельницы, по амплитуде
шума, создаваемого мельницей. Наибольшее распространение
нашел последний метод.
Контролю в данном процессе подлежат расход материала;
амплитуда шума, создаваемого мельницей; количество потреб-
ляемой энергии. Сигнализируется состояние барабана, т. е.
включен он или выключен. Устанавливаются устройства пуска
и остановки двигателей дробилки.
Регулирование барабанных мельниц мокрого помола. Авто-
матизировать эти машины сложнее, чем мельницы сухого по-
мола, вследствие появления дополнительного жидкостного по-
тока. Расход воды, подаваемой в мельницу, следует стабилизи-
ровать или изменять в зависимости от количества материала
в мельнице. В качестве регулируемой величины можно выбрать
и плотность суспензии, которая довольно точно характеризует
тонину помола.
Регулирование объема материала изменением расхода сырья.
Если для следующего за процессом перемещения технологиче-
ского процесса не требуется постоянный расход измельченного
вещества, то регулирующие воздействия при стабилизации ко-
личества материала М можно осуществлять изменением рас-
хода сырья. Режим работы дозирующих устройств при этом
должен соответствовать заданному объему материала в бара-
бане мельницы, а все остальные параметры процесса следует
поддерживать постоянными.
При использовании мельниц мокрого помола можно стаби-
лизировать объем материала М изменением не только расхода
216
сырья, но и расхода суспензии. Для этого устанавливают ре-
гулятор, закрывающий или открывающий сливное отверстие
мельницы.
Регулирование мельниц, работающих по замкнутому циклу
(рис. 4.66). При работе мельницы в замкнутом цикле измель-
ченный материал или суспензия поступает в спиральный гид-
равлический классификатор, в котором производится сортиров-
ка зерен материала. Для классификации зерен туда подают во-
ду. Мелкие зерна материала удаляют из классификатора в
слив, а крупные (пески) возвращают в мельницу в качестве ре-
цикла.
Для поддержания нормального технологического режима
классификатора необходимо установить регулятор, обеспечива-
ющий возврат крупных зерен материала в мельницу. Косвенное
представление о крупности зерен после классификатора можно
получить по значению плотности суспензии.
Регулирующие воздействия при стабилизации плотности
суспензии можно вносить несколькими способами. Наиболее
простым и распространенным является изменение расхода во-
ды, подаваемой.в классификатор. Этот способ требует плавно-
го и медленного изменения скорости подачи воды, в противном
случае нарушается нормальный технологический режим класси-
фикатора. После резкого изменения расхода воды режим вос-
станавливается не раньше чем через 10 мин.
Можно регулировать плотность суспензии путем изменения
скорости вращения или величины подъема спирали классифика-
тора. Более эффективен последний метод; он позволяет изме-
нять расход рецикла от 0 при полном подъеме (спиралей до
100% при нижнем их положении. Этот метод легко осуществить
на классификаторах современных конструкций.
Регулирование щековых дробилок. При измельчении мате-
риала в щековых дробилках следует обеспечить прежде всего
их равномерную загрузку. Это достигается узлом корректиров-
ки работы питателей в зависимости от потребляемой мощности
привода дробилки. Выбор регулируемой величины обусловли-
вается наличием зависимости между производительностью дро-
билки и мощностью (током) ее электропривода.
ГЛАВА 5
АВТОМАТИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
1.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Производство серной кислоты
Технологическая схема производства. Колчедан в виде мелких гранул из бун-
кера 1 (рис. 5.1) тарельчатым питателем 2 подается в печь с кипящим сло-
ем 3. Для создания кипящего слоя под распределительную решетку печи по-
дается воздух. В кипящем слое происходит горение серного колчедана —
окисление серы кислородом воздуха — с образованием сернистого ангидрида
(12—14%). Реакция окисления протекает с выделением большого количест-
ва тепла, поэтому в зону реакции введены змеевики, по которым перемеща-
ется хладоноситель. Обжиговый газ при температуре 800—900 °C поступает
в котел-утилизатор 4, где за счет испарения воды охлаждается примерно до
450 °C. Затем он подвергается очистке от огарковой пыли в циклоне 5 и
электрофильтре 6 и подается в промывное отделение.
В промывном отделении обжиговый газ подвергается тонкой очистке от
примесей (селена, фтора, мышьяка), являющихся ядами для катализатора,
и от оставшейся в газе огарковой пыли.
Первоначально обжиговый газ промывается и охлаждается (за счет ис-
парения) серной кислотой концентрацией 40—50% в промывной колонне 7
распыливающего типа. Затем промывка осуществляется в насадочной ко-
лонне 9 кислотой меньшей концентрации (5—20%), отбираемой из емко-
сти 10 и охлажденной в холодильнике 11. Обе абсорбционные колонны ра-
ботают в замкнутом цикле по кислоте, поэтому концентрация кислоты по-
степенно повышается за счет испарения части воды и частичного улавлива-
ния сернистого ангидрида. Для поддержания постоянной концентрации кис-
лоты в емкости 8 в нее подается менее концентрированная кислота из емко-
сти 10, а в последнюю поступает вода. Пропорционально вновь вводимой во-
де из системы выводится кислота, которая после доведения ее концентрации
до 93% отправляется потребителям как товарный продукт. Вместе с кисло-
той из промывной системы выводятся уловленные селен, фтор, мышьяк, огар-
ковая пыль.
При охлаждении газа в колоннах 7 и 9 содержащийся в обжиговом га-
зе серный ангидрид, соединения мышьяка и селена частично переходят в ту-
манообразное состояние. Появившийся тумаи улавливается в мокром электро-
фильтре 12.
Пары воды, содержащиеся в газе, улавливаются в сушильной насадоч-
ной башне 13, орошаемой циркулирующей концентрированной серной кисло-
той (93—95%). Кислота отбирается из емкости 14, охлаждается в холодиль-
нике 15 и распыливается в верхней части колонны. Из куба колонны кис-
лота, разбавленная поглощенными парами воды, возвращается в емкость 14.
Для поддержания постоянства концентрации часть разбавленной кислоты за-
меняется более концентрированной, отбираемой из емкости 25; материаль-
ный баланс при этом поддерживается путем пропорционального отбора кис-
лоты с участка в виде конечного продукта. В верхней части сушильной ко-
лонны устанавливается брызгоуловитель 16 для сепарации капель жидкости,
унесенных газовым потоком.
Из сушильной колонны газ, разбавленный до определенной концентрации
сернистого ангидрида (7,5±0,2%) в отдувочной колонне 17, отбирается га-
зодувкой /8 и подается на участок окисления сернистого ангидрида в сер-
ный. Окисление проводится на пяти слоях катализатора в контактном аппа-
рате 21 при различных температурах слоев (430—440°C—1-й слой; 460—
480 °C —2-й слой; 450—460 —3-й; 430—435 — 4-й; 425—430—5-й слой).
218
Между слоями катализатора устанавливают теплообменники для отвода теп-
лоты реакции и охлаждения газа до оптимальной температуры. Для нагре-
вания газа перед первым слоем применяют выносные теплообменники 19 и
20, теплоносителем в которых являются газы окисления после второго и по-
следнего слоев катализатора. Концентрация сернистого ангидрида после кон-
тактного аппарата не должна превышать 0,15—0,17%, что соответствует мак-
симальной степени контактирования 98±0,2%.
Газ после контактного аппарата подается на абсорбцию SOs, в процессе
которой получают конечный продукт производства — серную кислоту. Перво-
начально абсорбция осуществляется в олеумном абсорбере 22, в котором
абсорбентом служит олеум с содержанием свободного серного ангидрида,
равным 19%. Затем газ подается в моногидратный абсорбер 23 (моногид-
рат-кислота концентрацией 98,3±0,5%). При поглощении серного ангид-
рида концентрация орошающей кислоты повышается; для поддержания по-
стоянства концентраций циркулирующих абсорбентов в емкость олеума 24
подается кислота из емкости 15, а в последнюю поступают олеум, вода и
разбавленная кислота из емкости 14. При поглощении серного ангидрида в
абсорберах выделяется тепло. Для отвода теплоты реакции установлены хо-
лодильники 26 и 27.
Таким образом на контактных сернокислотных заводах получают «про-
мывную» техническую кислоту (после очистки и укрепления концентрация ее
доводится до 93% или 75%), «сушильную» кислоту концентрацией 93—95%,
олеум с содержанием свободного серного ангидрида 19%.
Автоматизация процесса обжига колчедана*. Показателем
эффективности процесса является концентрация сернистого ан-
гидрида в обжиговом газе. Она должна поддерживаться на по-
стоянном значении, максимально возможном для данного
сырья. Концентрация SO2 зависит от того, какое количество
серы будет окислено и в каком количестве воздуха. Последний
параметр определяется расходом воздуха и может быть легко
стабилизирован. Сложнее стабилизировать количество окислен-
ной серы. С одной стороны, оно зависит от входных парамет-
ров процесса: расхода и состава колчедана, его влажности,
размеров гранул, причем только расход колчедана может быть
стабилизирован, а с изменением остальных параметров в объ-
екте будут появляться возмущающие воздействия. С другой
стороны, количество окисленной серы зависит от режимных па-
раметров процесса, определяющих процесс горения.
К режимным параметрам, которые в первую очередь опре-
деляют процесс горения, относятся температура горения (при
понижении температуры ниже предельного значения процесс
окисления вообще прекратится, а при повышении произойдет
спекание частичек колчедана в комья) и перепад давления в
верхней и нижней частях аппарата (так как он определяет вы-
соту кипящего слоя). Температура в аппарате стабилизирует-
ся на оптимальном значении изменением расхода хладоносите-
ля, а перепад давления — поддержанием постоянных значений
давления в верхней части аппарата и под распределительной
решеткой. Давление в верхней части аппарата стабилизируется
* Здесь и далее рассмотрены нанесенные на схему узлы регулирования
только химических процессов. Регулирование гидромеханических, тепловых,
массообменных и механических процессов изложено в гл. 4.
219

Рис. 5.1. Схема регулирования производства серной кислоты из колчедана
контактным методом:
1 — бункер; 2 — тарельчатый питатель; 3 — печь кипящего слоя; 4 — котел-утилизатор;
5 — циклон; 6 электрофильтр; 7, 9 — промывные колонии; 8, 10, 14, 24, 25 — емкости;
11, 15, 26, 27 — холодильники; 12 — мокрый электрофильтр; 13 — сушильная колонна; 16,
28 — каплеуловители; 17—отдувочная колоииа; 18— газодувка; 19, 20 — теплообменники;
21 — контактный аппарат; 22 — олеумиая абсорбционная колонна; 23 — моиогидратная аб-
сорбционная колоииа.
изменением расхода обжигового газа, а давление под распре-
делительной решеткой — изменением расхода огарка, выводимо-
го из печи. Для этой цели служит секторный затвор на магист-
рали выгрузки огарка, который состоит из двух последова-
тельных затворов, что способствует повышению надежности:
при перекрытии потока огарка один из затворов может быть за-
клинен, тогда функции регулирующего органа выполняет вто-
рой.
Таким образом, часть возмущающих воздействий может
быть ликвидирована путем установки стабилизирующих регуля-
торов расхода воздуха, давления под и над распределительной
решеткой, температуры в аппарате. С изменением же состава
колчедана (содержание серы в колчедане обычно колеблется от
35 до 50%), размера гранул (диаметр частиц колеблется от 1
до 6 мм) в процесс поступают сильные возмущения. В связи с
этим в качестве основной регулируемой величины выбирают
концентрацию сернистого ангидрида в обжиговом газе, а ре-
гулирование осуществляют изменением расхода колчедана, воз-
действуя на электропривод тарельчатого питателя.
Для обеспечения нормального технологического режима кот-
ла-утилизатора стабилизируют уровень жидкости и давление
пара в котле (первый — изменением расхода воды, второй —
изменением расхода пара).
Автоматизация процесса окисления. Показателем эффектив-
ности процесса окисления является степень конверсии (контак-
тирования) — количество сернистого ангидрида, окислившегося
в серный ангидрид (в процентах к общему первоначальному
количеству SO2 в газе, поступившем на контактирование). Сте-
пень контактирования должна поддерживаться на определен-
ном, максимально возможном значении. Она определяется ак-
тивностью катализатора, составом газа (соотношением сернисто-
го ангидрида и кислорода) и начальной температурой исходной
смеси. Для достижения цели управления эти параметры следует
поддерживать на значениях, соответствующих максимально
возможному значению степени контактирования.
Активность катализатора при качественной очистке газов
от селена, фтора, мышьяка поддерживается на заданном зна-
чении достаточно длительное время; специальных автомати-
ческих устройств в данном случае не требуется.
Состав газа стабилизируется специальным регулятором кон-
центрации сернистого ангидрида; регулирующее воздействие
221
осуществляется изменением расхода воздуха, подсасываемого в
отдувочную колонну 17.
Исследования зависимости степени контактирования от тем-
пературы показали, что достаточно стабилизировать темпера-
туру газа на входе в два последних (по ходу газа) слоя ката-
лизатора; регулирующие воздействия осуществляются измене-
нием расхода воды во внутренние теплообменники контактного
аппарата. Кроме того, для обеспечения устойчивой работы ап-
парата необходимо поддерживать температуру исходной смеси
перед первым слоем на значении не ниже температуры «зажи-
гания». Стабилизация начальной температуры исходной смеси
осуществляется изменением расхода газа, подаваемого в первый
слой помимо теплообменника 20.
Таким образом, для качественного управления процессом
контактирования необходимо установить регулятор концентра-
ции сернистого ангидрида в исходной смеси и регуляторы тем-
пературы газа, поступающего в первый, предпоследний и по-
следний слои катализатора.
Производство суперфосфата
Технологическая схема производства. Производство суперфосфата по су-
ществу состоит из одного процесса — разложения природных фосфатов сер-
ной кислотой. Фосфаты в виде мелких гранул подаются транспортером 1
(рис. 5.2) в бункер 2. Из него с помощью системы транспортных устано-
вок 3—5 сырье перемещается в бункер ленточного дозатора 7. Дозатор не-
Рис. 5.2. Схема регулирования производства суперфосфата:
/, 17 — транспортеры; 2 — приемный бункер; 3, 5— шнеки; 4— элеватор; 6 — обратный
шнек; 7 — ленточный дозатор; 8 — смеситель пульпы; 9— приемная емкость; 10— насос;
11, /3 — напорные емкости; 12 — смеситель; 14 — газ ©отделите ль; /5 — реакционная ка*
мера; 16—фрезер; 18— выгрузная труба.
222
прерывно подает фосфаты в смеситель пульпы 8. Избыток сырья возвраща-
ется обратным шнеком 6 в приемный бункер 2.
Серная кислота концентрацией 75% H2SO4 поступает в приемную ем-
кость 9, откуда откачивается насосом 10 в бак 11. В баке температура кисло-
ты поднимается острым паром до 40 °C. Нагретая кислота поступает в сме-
ситель 12, где разбавляется водой до концентрации 68% H2SO4, а оттуда че-
рез газоотделитель 14 направляется в смеситель пульпы 8.
Для непрерывного получения пульпы применяют камерные смесители,
представляющие собой две или три сообщающиеся камеры с быстро вращаю-
щимися мешалками. Время образования пульпы 5—6 мин. Из смесителя 8
пульпа непрерывно подается в реакционную камеру 15, представляющую со-
бой вертикальный цилиндр, медленна вращающийся вокруг неподвижной вы-
грузной трубы 18. Крышка камеры, на которой установлен смеситель 8, непо-
движна. Камера делает один оборот за 1,5—2,5 ч. Этого времени достаточно
для созревания суперфосфатной массы. Созревший суперфосфат срезается
ножами фрезера 16 и через выгрузную трубу попадает на транспортер 17.
Автоматизация процесса разложения. Показателем эффек-
тивности процесса разложения является «коэффициент разло-
жения», дающий представление о степени перехода нераствори-
мой формы пентоксида фосфора в растворимую форму. Значе-
ние его необходимо поддерживать максимальным, что умень-
шает время дозревания суперфосфата на складе (6—25 суток).
Основными факторами, определяющими «коэффициент разло-
жения», являются концентрация серной кислоты, поступающей
в смеситель пульпы, соотношение расходов сырья и разбавлен-
ной кислоты и температурный режим в реакционной камере.
Скорость реакции растет с повышением концентрации сер-
ной кислоты. Однако при высоких концентрациях на поверхно-
сти гранул сырья образуется плотная корка сульфата кальция,
которая не дает диффундировать фосфорной кислоте в частицы
сырья. Оптимальное значение концентрации серной кислоты,
при котором на поверхности частиц образуется пористый слой
сульфата кальция, равно 68% H2SO4. Для стабилизации кон-
центрации серной кислоты предусмотрен специальный регуля-
тор. В качестве регулируемой величины берется плотность кис-
лоты после газоотд ел ител я 14, а регулирующее воздействие
осуществляется изменением расхода воды, поступающей в сме-
ситель 12.
Соотношение расходов сырья и разбавленной кислоты, пода-
ваемых в смеситель пульпы, поддерживается постоянным с по-
мощью узлов стабилизации расходов сырья и кислоты. Стаби-
лизация расхода сырья осуществляется дозатором 7, который
обеспечивает постоянную производительность.
Температура в реакционной камере оказывает сильное влия-
ние на процесс разложения: с увеличением ее скорость реакции
возрастает. При концентрации H2SO4 68% процесс разложения
протекает наилучшим образом, если температура постоянна
и равна 110°С. Температура в камере в основном определяет-
ся количеством тепла, поступающим в камеру с сырьем и кис-
лотой, и количеством тепла, выделяющимся при разложении
сырья. При постоянном расходе сырья количество тепла, посту-
223
лающего с сырьем и выделившегося при реакции, можно счи-
тать постоянным. В связи с этим единственной возможностью
стабилизации температуры в реакционной камере является из-
менение количества тепла, поступающего в камеру с серной
кислотой. Это количество зависит от расхода ,и температуры
кислоты.
Изменением расхода кислоты стабилизировать температуру
в реакционной камере 15 нецелесообразно, так как при этом из-
меняется соотношение расходов сырья и кислоты. Единствен-
ная возможность для регулирования температуры в реакцион-
ной камере — изменение температуры поступающей серной кис-
лоты; регулирующее воздействие при этом осуществляется из-
менением расхода пара, поступающего в напорный бак. На
практике оказалось более целесообразным (из соображений
уменьшения запаздывания) стабилизировать температуру не в
реакционной камере, а в газоотделителе 14.
Для поддержания материальных балансов отделения по во-
де и кислоте установлены два узла регулирования уровней в
емкостях 9 и 13.
Производство аммиака
Технологическая схема производства. Азотоводородная смесь комприми-
руется до 0,32 МПа поршневым компрессором 1 (рис. 5.3) и подается в мас-
ляный фильтр 2, который служит для очистки сжатого газа от смазочного
масла. Там же производится очистка непрореагировавшей азотоводородной
смеси после компрессора 8. Смесь после фильтра подается в межтрубное
пространство конденсационного теплообменника 3. Охлаждение и конденсация
части аммиака, содержащегося в смеси, осуществляется встречным потоком
холодного газа из аммиачного испарителя 4. Сконденсировавшийся аммиак
собирается в емкости 9, а азотоводородная смесь поступает на синтез в ко-
Азотоводородная
смесь
Масло
Хлаионоситель
Жидкий аммиак
Регулятор
—»-*- Регулятор с коррекцией
-х- Регулирующий орган
с исполнительным
механизмом
Рис. 5.3. Схема регулирования производства аммиака:
1, 8- многоступенчатые поршневые компрессоры; 2 — фильтр; 3 — конденсационная ко-
лонна; 4 — аммиачный испаритель; 5 — колонна синтеза; 6 — холодильник; 7 — сепаратор;
9 — емкость.
224
лоину 5. Синтез протекает в присутствии катализатора по следующей схеме:
Na + 3Ha 2NHa + Q
Реакция образования аммиака обратима и идет с выделением тепла.
Обычно реакцию проводят при температуре 500 °C. Выход аммиака в этом
случае составляет 12—'18%.
Колонна синтеза состоит из катализатор ной коробки и трубчатого тепло-
обменника. Исходная азотоводородная смесь перед катализаторной коробкой
нагревается в трубчатом теплообменнике (до температуры, необходимой
для начала реакции) за счет тепла, выделившегося при синтезе смеси преды-
дущей порции. Часть исходной смеси может подаваться в нижнюю часть
колонны помимо теплообменника, что позволяет осуществлять регулирование
температуры.
Контактный газ после колонны синтеза поступает в водяной холодиль-
ник 6, где охлаждается до 30—35 °C. При этом аммиак, содержащийся в
газе, конденсируется. В сепараторе производится отделение жидкого аммиа-
ка от непрореагировавшей азотоводородной смеси, которая направляется в
линию всасывания циркуляционного компрессора 8, обеспечивающего компен-
сацию потерь давления в аппаратах 5—7 и возможность возврата смеси в
аппарат 2.
Жидкий аммиак дросселируется до 2—2,5 МПа и отводится в емкость 9,
где из него выделяются растворенные газы.
Автоматизация производства. Аппаратами производства ам-
миака необходимо управлять таким образом, чтобы выход ам-
миака поддерживался на постоянном, максимально возможном
для данных условий значении. Выход аммиака определяется
температурой и Давлением в зоне реакции, свойствами катали-
затора, составом исходной смеси, а также продолжительностью
пребывания газа в зоне катализатора.
Температура и давление в зоне реакции являются фактора-
ми, определяющими скорость прямой и обратной реакций в ре-
акторе. Так, понижение температуры и повышение давления
приводят к смещению равновесия реакции в левую сторону,
т. е. выход аммиака увеличивается. Однако при пониженных
температурах в значительной степени уменьшается скорость
образования аммиака, что при равных расходах азотоводород-
ной смеси приводит к уменьшению выхода. На рис. 5.4 показа-
ны зависимость выхода аммиака от температуры и давления.
Из графиков видно, что для поддержания выхода аммиака на
максимально возможном значении температуру и давление
нужно стабилизировать. Регулирующие воздействия при этом
следует вносить соответственно изменением расхода газа, пода-
ваемого в колонну синтеза 5 (см. рис. 5.3) по байпасной ли-
нии, и расхода газа, байпасируемого из выходной магистрали
компрессора во входную.
Основным свойством катализатора является его активность,
которая в процессе реакции понижается вследствие воздействия
на катализатор вредных примесей. К ним относятся сероводо-
род, диоксид и оксид углерода, пероксид углерода, пары воды и
масла. Для очистки азотоводородной смеси от этих компонен-
тов она подвергается тщательной обработке (аппараты очистки
на схеме не показаны). В частности, очистка от сероводорода и
15—581
225
-900 450 500 t°C 0 2040е0Р,МПа
Рис. 5.4. Зависимость выхода аммиа-
ка от температуры (а) и давления
(б) в зоне реакции.
оксида углерода осуществляется моноэтаноламином (автомати-
зацию этого процесса см. на с. 292), от оксида углерода — мед-
ноаммиачным раствором и т. д.
Время пребывания газа в контактной зоне определяется рас-
ходом азотоводородной смеси. Он поддерживается постоянным
на предшествующем участке. То же относится и к составу
смеси.
Для качественной сепарации жидкого аммиака от газовой
фазы стабилизируется, кроме того, температура охлажденного
газового аммиака после испарителя 4 и холодильника 6.
Выделение газов из жидкого аммиака в емкости 9 осуществ-
ляется при постоянном давлении; для этого устанавливают
регулятор давления, который изменяет соответствующим обра-
зом расход выделенных газов.
Материальный баланс в конденсаторе 3, сепараторе 7 и ем-
кости 9 поддерживается регуляторами уровня путем изменения
отбора веществ из этих аппаратов.
Производство аммиачной селитры
Технологическая схема производства. Аммиачная селитра — одно из наи-
более распространенных азотных удобрений. Получают ее нейтрализацией
разбавленной азотной кислоты (40—50%) газообразным аммиаком.
Азотная кислота из приемной емкости 1 (рис. 5.5) проходит через тепло-
обменник 2 и поступает в нейтрализатор 3. Туда же подается предваритель-
но нагретый в теплообменнике 5 газообразный аммиак. Основное количество
аммиака поступает в газообразном состоянии из цеха синтеза аммиака. До-
полнительно со склада подается жидкий аммиак, который испаряется в ап-
парате 4.
В нейтрализаторе 3 при атмосферном давлении и определенной темпера-
туре протекает процесс нейтрализации, параллельно с ним происходит ча-
стичное упаривание раствора за счет теплоты нейтрализации. Частично упа-
ренный слабокислый раствор аммиачной селитры концентрацией 60—80% (так
называемый слабый щелок) поступает в бак с мешалкой — доиейтрализа-
тор 6, где окончательно нейтрализуется аммиаком. Пар, образующийся при
выпаривании раствора (соковый пар), выводится из верхней части нейтрали-
затора. При неправильном ведении процесса из нейтрализатора с соковым
паром может уноситься часть аммиака и азотной кислоты.
Упаривание слабого щелока до 98,5% NH4NO3 осуществляется под вакуу-
мом в две ступени. Первоначально в выпарном аппарате 8 концентрация ще-
лока доводится до 82% NH4NO3, а затем и в выпарном аппарате 12 — до за-
данной.
Слабый щелок подается в нижнюю часть выпарного аппарата 8. В каче-
стве греющего агента в выпарном аппарате I ступени в основном использу-
ют соковый пар. Дополнительно к нему подают водяной пар. По мере уве-
личения концентрации сокового пара в греющей камере выпарного аппарата
накапливаются инертные газы, ухудшающие теплопередачу. Для обеспече-
226
15*
ния нормальной работы аппарата 8 предусмотрена продувка межтрубного
пространства с выбросом инертных газов в атмосферу.
Упаренный щелок из аппарата 8 перемещается в сборник 10. Здесь для
улучшения качества получаемой селитры к щелоку добавляют раствор доло-
мита, снижающего слеживаемость селитры.
Из сборника 10 щелок перекачивается в выпарной аппарат 12. В сепа-
раторе 13 производится разделение выпаренного раствора на соковый пар и
концентрированный раствор — плав. Соковый пар проходит в барометриче-
ский конденсатор 14, а плав подается в грануляционную башню 15. Грану-
лированная аммиачная селитра (конечный продукт) выводится из башни по
выходному патрубку 16 транспортером 17. ,
Автоматизация процесса нейтрализации. Показателем эф-
фективности этого процесса является количество удельных по-
терь сырья с соковым паром. Их необходимо поддерживать ми-
нимальными, что способствует снижению себестоимости про-
дукции. Потери сырья в основном зависят от соотношения рас-
ходов аммиака и азотной кислоты. Установлено, что потери
сырья будут минимальны, если обеспечить поддержание соот-
ношения расходов с точностью до 0,1—0,15%, или от 1 до
1,5 г/л избыточной кислотности. Такая точность регулирования
обеспечивается узлами регулирования соотношения расходов
азотной кислоты и аммиака, расхода аммиака и величины pH
в нейтрализаторе.
Регуляторы должны обеспечивать кроме минимальных по-
терь сырья еще и постоянство концентрации слабого щелока.
Эта концентрация зависит от температурного режима в нейт-
рализаторе, который определяется количеством тепла, выделяю-
щегося в процессе реакции, а также температурами аммиака и
азотной кислоты, поступающих в нейтрализатор. Количество
тепла, выделяющегося в процессе реакции, зависит от соотно-
шения расхода аммиака и азотной кислоты. Это соотношение
поддерживается постоянным, поэтому можно считать постоян-
ным количество выделившегося тепла. Для стабилизации тем-
ператур аммиака и азотной кислоты устанавливают регулято-
ры температуры.
Манометрический режим в магистралях газообразного ам-
миака поддерживается регуляторами давления. Давление ам-
миака, поступающего из цеха синтеза, стабилизируется путем
изменения расхода аммиака, подаваемого из испарителя 4, а дав-
ление аммиака, испаряющегося в аппарате 4, — путем измене-
ния расхода пара, поступающего в этот аппарат. Для поддер-
жания материальных балансов устанавливают регуляторы уров-
ня в приемной емкости 1 и испарителе 4.
Донейтрализация раствора в аппарате 6 проводится с по-
мощью регулятора нейтрализации в зависимости от pH раство-
ра. Регулирующее воздействие вносится изменением расхода
аммиака. Для поддержания материального баланса стабилизи-
руется уровень раствора аммиачной селитры в аппарате 6.
Концентрация раствора, упаренного в аппарате 8, поддер-
живается постоянной с помощью узлов регулирования давления
228
пара, подаваемого в аппарат 8, и температуры конденсата со-
кового пара. Концентрация раствора после выпарного аппара-
та 12 стабилизируется с помощью регуляторов температуры
раствора (путем изменения расхода раствора в этот аппарат) и
температуры конденсата сокового пара.
Удаление инертных газов из аппарата 8 осуществляется ко-
мандоаппаратом, который периодически подает импульсы на
открытие клапанов, установленных на магистралях продувки.
Для правильного ведения процесса смешения в сборнике 10
устанавливают регулятор соотношения расходов доломита и
щелока.
Выгрузка аммиачной селитры из грануляционной башни
осуществляется автоматически в зависимости от уровня селит-
ры регулирующей заслонкой в выходном патрубке 16.
2.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Производство ацетилена
Технологическая схема производства ацетилена пиролизом природного газа
состоит из следующих отделений.
Отделение компрессии и пиролиза. Природный газ предварительно на-
гретый в подогревателе 3, подается в реактор 4 (рис. 5.6). Высокая темпе-
ратура в реакторе (1400—1500°C), необходимая для разложения метана с
образованием ацетилена, достигается в результате сжигания части этого га-
за. Необходимый для горения кислород сжимается в турбокомпрессоре 1 и
нагревается в подогревателе 2. Для стабилизации процесса горения в реак-
тор дополнительно непрерывно вводят небольшое количество кислорода (ста-
билизирующий кислород). Реакция получения ацетилена при высоких темпе-
ратурах обратима. Чтобы избежать обратной реакции, понижают темпера-
туру в нижней части реактора введением холодной воды (закалка).
Газы пиролиза содержат ацетилен (7—8%) и ряд других продуктов.
Сажа из нижней части реактора 4 выводится с помощью отделителя сажи 5.
Из реактора 4 газы пиролиза поступают в скруббер, где проводится их
дальнейшее охлаждение и очистка от сажи. Электрофильтр тонкой очистки 7
обеспечивает практически полную очистку газов пиролиза от сажи.
Отделение компрессии газов пиролиза. Газы пиролиза, охлажденные в
холодильнике 8, подаются в шестиступенчатый компрессор 11, где сжимают-
ся до давления 0,9 МПа. В турбину компрессора, которая служит его приво-
дом, подается синтез-газ, отогнанный от газов пиролиза. Создание требуемо-
го запаса синтез-газа обеспечивается в газгольдере 9. Синтез-газ нагревается
в теплообменнике 10. После турбины он направляется к потребителю и «на
свечу»
Отделение концентрирования. Сжатый газ пиролиза поступает в абсорб-
ционную колонну 13, орошаемую диметилформамидом. .В колонне раствори-
тель поглощает весь диацетилен и небольшое количество ацетилена. Насы-
щенный абсорбент подается в десорбционную колонну 14, где в результате
снижения давления и отдувки синтез-газом выделяется растворенный ацети-
лен. Выделившийся газ (циркуляционный) направляется во всасывающую
линию компрессора.
Для отгонки оставшегося в растворителе диацетилена служит десорбци-
онная колонна 17. Процесс в этой колонне ведется при повышенной темпе-
ратуре в вакууме и при наличии синтеза-газа. Нужная температура в колон-
не достигается нагреванием насыщенного растворителя в теплообменнике 16
и нагреванием синтез-газа острым паром; вакуум создается вакуум-на-
сосом 18.
229
Рис. 5.6. Схема регулирования производства ацетилена:
1, Ц — турбокомпрессоры; 2, 3 — подогреватели; 4— реактор; 5— отделитель технического
16, 23 — теплообменники; 13, 19 — абсорбционные колонны; 14, 17, 20, 24, 25 — десорбци-
испаритель.
Газы пиролиза после отмывки от диацетилена направляются в абсорб-
ционную колонну 19, где диметилформамидом поглощаются ацетилен, выс-
шие ацетиленовые углеводороды, а также небольшое количество синтез-газа.
Основная часть синтез-газа выводится из верхней части колонны 19. Насы-
щенный абсорбент из колонны 19 подается в верхнюю часть десорбционной
колонны 20, где в результате снижения давления из раствора дим.етилформ-
амида выделяется большая часть плохо растворимых газов (циркуляционный
газ). Эти газы отводятся из верхней части колонны 20. Диметилформамид
стекает в куб колонны навстречу ацетилену-сырцу, который подается в сред-
нюю часть колонны.
Ацетилен-сырец состоит в основном из ацетилена с примесями высших
ацетиленовых углеводородов. Эти примеси поглощаются диметилформамидом.
Получаемый в результате поглощения ацетилеи-концентрат направляется в
промыватель 21, где от него водой отмываются пары диметилформамида.
Отводимый диметилформамид возвращается в колонну 20.
Растворитель из куба десорбера подается в теплообменник 23, где на-
гревается до 104 °C, и поступает в верхнюю часть десорбционной колон-
ны 24. За счет снижения давления и повышения температуры в этой колонне
происходит выделение ацетилена из диметилформамида. Ацетилен отводится
из верхней части колонны.
Из десорбера 24 растворитель стекает в вакуум-десорбциониую колон-
ну 25. Вакуум в этой колонне создается компрессором 26. Отсасываемый
компрессором ацетилен-сырец направляется в десорбер 20, а растворитель
из куба колонны стекает в испаритель 27. В этом аппарате из диметилформ-
амида испаряется вода. Парогазовая смесь, выводимая из испарителя, со-
230
Абсорбция Десорб-
диацети - ция аце-
лена тилена
Отделение концентрации
Десорбция
диацетилена
Абсорбция Основная
ацетиле- десорбция
на ацетилена
Тепловая
десорбция
вакуумная
десорбция и
испарение
углерода; 6 — скруббер; 7 — электрофильтр; 8, 12 — холодильники; 9 — газгольдер; 10,
онные колонны; 15, 22 — насосы; 18, 26 — вакуум-компрессоры; 21 — промыватель; 27,
стоит из паров воды и растворителя, а также высших ацетиленовых угле-
водородов. Она поступает на вспомогательную колонну (на схеме не пока-
зана) для разгонки.
Автоматизация процесса пиролиза. Показателем эффектив-
ности процесса пиролиза является выход ацетилена, а целью
управления — поддержание его па заданном значении. Выход
ацетилена определяется составом природного газа, температу-
рой в реакторе и временем пребывания природного газа в зоне
реакции. С изменением состава природного газа в объекте по-
являются возмущения. Для того чтобы при наличии этих воз-
мущений метан, содержащийся в природном газе, полностью
вступил в реакцию, температуру в реакторе не стабилизируют,
а изменяют в зависимости от концентрации метана в газах пи-
ролиза. Эта температура определяется количеством сжигаемого
газа, которое в свою очередь зависит от количества кислорода,
подаваемого в реактор. Для грубого регулирования соотноше-
ния расходов природного газа и кислорода устанавливают ре-
гулятор соотношения расходов природного газа и основного по-
тока кислорода. Точное регулирование осуществляется двух-
контурной системой, в которой основным является регулятор
231
концентрации метана в газе пиролиза, а вспомогательным —
регулятор расхода кислорода в байпасной линии.
Для стабилизации пламени в горелках реактора поддержи-
вают постоянный расход стабилизирующего кислорода с по-
мощью регулятора расхода. С этой же целью поддерживают
постоянными температуры природного газа и кислорода. Для
полного прекращения разложения ацетилена температуру газов
пиролиза стабилизируют изменением расхода холодной воды,
вводимой в реактор на закалку.
Время пребывания природного газа в зоне реакции зависит
от скорости прохождения газа через реактор, которая опреде-
ляется манометрическим режимом реактора. Для поддержания
нормального манометрического режима устанавливают регуля-
торы давления природного газа и кислорода. При этом давле-
ние кислорода в нагнетательной линии турбокомпрессора 1 ста-
билизируется дросселированием его из нагнетательной во вса-
сывающую магистраль.
Заданная степень очистки газов пиролиза от сажи в скруб-
бере 6 достигается установкой регулятора расхода воды, пода-
ваемой в скруббер.
Производство бутадиена-1,3 из н-бутана
Технологическая схема производства бутадиена-1,3 из н-бутана состоит
из нескольких участков.
Участок дегидрирования н-бутана в н-бутен (рис. 5.7). Жидкий н-бутаи
со склада подают в сепаратор 1 и испаритель 2. Полученные в испарителе
насыщенные пары н-бутана перегреваются в трубчатой печи 3 и направляют-
ся в аппарат, совмещающий в одном корпусе реактор 4 и регенератор 5. В ре-
акторе 4 под действием высоких температур («700 °C) и в присутствии ка-
тализатора происходит процесс дегидрирования 'н-бутана в н-бутен. Парал-
лельно идут и другие химические реакции, в результате которых получаются
метан, водород, углерод, диоксид углерода и т. п. Максимальный выход
н-бутена иа сырье составляет 70%. Часть н-бутана (до 65%) вообще не
вступает в реакцию. Образующийся при контактировании газ выводится из
верхней части реактора 4, охлаждается в холодильниках и котлах-утилиза-
торах (на схеме не показаны) и направляется на участок выделения бутан-
бутеновой фракции.
В процессе дегидрирования поры катализатора, представляющего со-
бой мелкие гранулы, забиваются углеродом (побочным продуктом реакции),
й активность катализатора падает. Отработанный катализатор током возду-
ха поднимается из реактора 4 по пневмотранспортной системе в регенера-
тор 5, где при высоких температурах углерод выжигается из пор катализа-
тора. Активность катализатора при этом восстанавливается. Под действием
собственного веса гранулы катализатора опускаются в нижнюю часть реге-
нератора и далее в реактор. Газы регенерации — продукты сжигания топлива
и углерода — выбрасываются из верхней части регенератора в атмосферу.
Участок выделения бутан-бутеновой фракции. Из буфера 6 контактный
газ забирается компрессором и подается последовательно в конденсаторы 7
и 8. Конденсация в аппарате 7 осуществляется за счет холодной воды, а
конденсация и охлаждение в аппарате 8 — в результате испарения жидкого
аммиака, поступающего из сепаратора 9. Конденсат, образующийся в конден-
саторах 7 и 8, собирается в емкости 10. Несконденсировавшийся газ после
сепаратора 11 направляется в абсорбционную колонну 12.
Несорбированная часть газа (метан, водород) выбрасывается в топлив-
ную сеть. Насыщенный углеводородами абсорбент из нижней части колон-
ны 12 направляется в десорбционную колонну 16. Отогнанный абсорбент иэ
232
куба колонны 16 через емкость 14 и холодильник 15 возвращается в абсорб-
ционную колонну. Углеводороды из сборника 19 поступают в ректификаци-
онные колонны (на схеме не показаны), где осуществляется выделение бу-
тан-бутеновой фракции.
Участок разделения. Насыщенные пары фракции С4 после сепаратора 22
и испарителя 23 поступают в колонну экстрактивной дистилляции 25. Рас-
творитель (ацетонитрил) подается в верхнюю часть колонны 25. В сред-
нюю часть колонны 21 для укрепления смеси м-бутенов и растворителя вво-
дят рециркулирующий н-бутен. Кроме того, для подавления гидролиза вод-
ного раствора ацетонитрила в куб колонны 21 подается аммиак.
Конечными продуктами процесса экстрактивной дистилляции являются
бутан из сборника 27 и раствор н-бутенов в водном ацетонитриле из куба
колонны 21. Этот раствор поступает в десорбционную колонну 28 для отгон-
ки н-бутенов. Кубовый остаток из колонны 28 возвращается в колонну 25,
а конденсат н-бутенов из сборника 30 направляется в нижнюю часть экстрак-
ционной колонны 32 для отмывки фузельной водой оставшихся примесей
ацетонитрила. Чистые н-бутены из сборника 33 поступают на склад.
Участок дегидрирования н-бутенов. Процесс дегидрирования н-бутенов
происходит в реакторе 36 в присутствии водяного пара на неподвижном ка-
тализаторе. По истечении определенного времени активность катализатора
падает, и реактор переключается с контактирования на регенерацию, т. е.
процесс дегидрирования н-бутенов периодичен.
Контактирование ведется при закрытых задвижках IV, V, VI и открытых
задвижках /, //, ///, VII. Насыщенные пары н-бутенов из испарителя 34 по-
ступают в печь 35. Выходящие из печи перегретые пары н-бутенов смешива-
ются с водяным паром. На смешение подается как насыщенный водяной
пар, так и перегретый в печи 35. Образующаяся смесь проходит сверху вниз
через реактор 36, заполненный катализатором. Контактный газ подвергается
закалке впрыскиванием воды, а затем через котел-утилизатор 37 поступает
на участок выделения бутен-бутадиеновой фракции.
Регенерирование ведется при закрытых задвижках /, II, III, VII и пе-
риодически открывающихся задвижках IV, V, VI. Первоначально реактор
при открытой задвижке IV продувается паром, затем открывается задвиж-
ка V, закрывается задвижка IV, и в реактор подается воздух для выжига-
ния кокса с гранул катализатора. По окончании этого процесса система вновь
продувается паром. Газы регенерации выбрасываются в атмосферу при от-
крытой задвижке VI. Затем цикл повторяется.
Участок выделения бутен-бутадиеновой фракции. Схема этого участка
аналогична схеме участка выделения бутан-бутеновой фракции. Она вклю-
чает абсорбционную, десорбционную и три ректификационные колонны (на
рисунке этот участок не показан).
Участок разделения бутен-бутадиеновой фракции. Бутилен-бутадиеновая
фракция подается в среднюю часть колонны хемосорбции 38. Ниже в колон-
ну поступают бутен-бутадиеновая фракция, возвращаемая с полимеризации,
и рециркулирующий бутадиен. Поглотительный медноаммиачный раствор,
предварительно охлажденный в холодильнике 42, подается в верхнюю часть
колонны. Из колонны 38 отводят очищенные от бутадиена w-бутены. Они со-
бираются в сборнике 39, откуцг насосом откачиваются на склад.
Насыщенный бутадиеном раствор из нижней части колонны 38 поступа-
ет на предварительную десорбцию в теплообменник 40. Парожидкостная
смесь из теплообменника 40 поступает в сепаратор 41. Бутадиен в виде па-
ров возвращается в колонну 38. Обедненный бутадиеном раствор направля-
ется в десорбционную колонну 44 для окончательного разделения. Поглоти-
тель в виде кубового остатка собирается в сборнике 43, а затем возвраща-
ется в колонну 38. Бутадиен в виде конденсата из дефлегматора- 45 собира-
ется в сборнике 46, откуда в качестве конечного продукта производства от-
правляется на склад.
Автоматизация процесса дегидрирования н-бутана. Основной
задачей при автоматизации дегидрирования н-бутана является
поддержание максимального выхода н-бутенов (на исходное и
233
Дегидрирование н-бутана |
Выделение бутан-бутиленовой фракции
Разделение бутан-бутиленовой фракции
---1 '  Регулятор
. I» < Регулятор с
коррекцией задания
—tx— Регулирующий
орган с исполнитель-
ным механизмом
Рис. 5.7. Схема регулирования производства бутадиена-1,3 из н-бутана:
1, 9, 11, 13, 22, 41 — сепараторы; 2, 20, 23, 34 — испарители; 3, 35 — печи; 4, 36 — реакторы; 5 — регенератор; 6 — буфер: 7, 8 — конденсаторы; 10
/4— емкости; 12 — абсорбционная колонна; 15, 42 — холодильники; 16, 28, ,44 — десорбционные колонны; 17, 26, 29, 45 — дефлегматоры; 8, 24
31, 47 — кипятильники; 19, 27, 30, 33, 39, 43, 46 — сборники; 21, 25—колонна экстрактивной дистилляции; 32 — экстракционная колонна: .17 —котел
утилизатор; 38 — колонна хемосорбции; 40 — теплообменник.
разложенное сырье). Выход бутадиена зависит от состава и
расхода исходного сырья, температуры в зоне реакции, времени
контактирования, активности катализатора.
Стабилизировать состав исходного сырья на данном участке
невозможно: он зависит от режима процессов нефтепереработ-
ки. Возможно поступление возмущений и по другим каналам.
Для того чтобы при наличии возмущений выход н-бутенов
был максимальным, изменяют температуру контактирования и
расход сырья. Это осуществляется многоконтурной системой
регулирования, в которой основным регулятором является экст-
ремальный регулятор качества (существует экстремальная за-
висимость между содержанием «-бутенов в контактном газе,
с одной стороны, и температурой и расходом сырья — с другой).,
а вспомогательными — регуляторы расхода сырья в реакторе 4
и температуры в зоне реакции.
Продолжительность контактирования зависит от скорости
прохождения паров н-бутана через реактор и от уровня катали-
затора в нем. Скорость паров определяется разностью давлений
в начале и конце газового тракта. С целью поддержания этой
разности на определенном значении давления газа контактиро-
вания после реактора 4 и паров н-бутана после сепаратора
стабилизируют. Постоянный уровень катализатора обеспечива-
ется изменением расхода воздуха в линию катализатора.
Активность катализатора, поступающего в реактор, опре-
деляется количеством углерода, осевшего в его порах. Для пол-
ного сжигания осевшего углерода предусмотрена стабилизация
температуры в зоне реакций регенератора 5 и состава газов ре-
генерации (с помощью газоанализатора горючих компонентов).
Постоянный состав газов регенерации поддерживается с по-
мощью двухконтурной системы регулирования. Основным регу-
лятором в ней является регулятор состава газов регенерации,
вспомогательным — регулятор расхода воздуха.
Для поддержания материального баланса установлен регу-
лятор уровня в сепараторе 1,
Автоматизация процесса дегидрирования «-бутенов. На дан-
ном участке автоматизируются процессы контактирования и ре-
генерации, а также переключения реактора с одного вида ра-
боты на другой.
Командный прибор через определенные промежутки време-
ни с помощью соответствующих задвижек автоматически пере-
ключает технологические линии, осуществляя смену операций
в цикле контактирование — регенерация.
Основной задачей при автоматизации процесса контактиро-
вания является обеспечение максимального выхода бутадиена
(17% на пропущенные н-бутены, 80% на разложенные).
Найдена экстремальная зависимость между содержанием
бутадиена в контактном газе и температурой реакции, а также
подачей н-бутенов в реактор. Это дает возможность установить
экстремальный регулятор выхода бутадиена, который корректи-
236
рует работу регуляторов температуры контактирования и рас-
хода н-бутенов. .Поскольку непосредственно в реактор тепло не
подводится, регулируют температуру смеси перегретого водяно-
го пара и перегретого пара н-бутепов, идущей на дегидрирова-
ние. Регулирование осуществляется разбавлением смеси насы-
щенным водяным паром.
Перед смешением температура перегретых паров стабилизи-
руется двухконтурной системой, в которой основным парамет-
ром является температура перегретых паров, а вспомогатель-
ным— температура перевальной стенки печи 35.
Для сохранения однозначной зависимости между выходом
бутадиена и температурой реакции в схеме предусмотрено под-
держание постоянного времени контактирования. Это осуществ-
ляется стабилизацией давления насыщенных паров н-бутенов.
Нормальная закалка контактного газа обеспечивается регу-
лированием температуры его после реактора 36. Поддержание
материального баланса в котле-утилизаторе 37 осуществляется
стабилизацией уровня.
Оптимальное проведение процесса регенерации обеспечива-
ется узлами стабилизации расхода насыщенного водяного пара,
поступающего в печь 35, и температуры в печи.
Производство стирола из этилбензола
Технологическая схема производства. Шихта, составленная из свежего
и возвращаемого с производства этилбензола, подвергается испарению и пе-
регреву соответственно в аппаратах 1 и 2 (рис. 5.8). Перегретые пары ших-
ты поступают в смесительную камеру реактора 4, где смешиваются в опре-
деленном соотношении с перегретым в аппарате 3 водяным паром. В реак-
торе 4 под действием высокой температуры в присутствии катализатора про-
текает процесс дегидрирования.
Контактный газ, содержащий стирол, непрореагировавший этилбензол
и побочные продукты реакции, охлаждается в аппаратах 2, 5 и 6. При этом
происходит конденсация высококипящих смолообразных продуктов, а затем
паров воды и углеводородов. Конденсат из холодильника 6 поступает в раз-
делитель 7, где разделяется на углеводороды и воду. Углеводороды (стирол-
сырец) отделяют от остатков смолообразных продуктов и направляют на
склад.
Стирол-сырец со склада поступает в ректификационную колонну 8, где
от него отгоняется бензол с примесью толуола. В ректификационной колон-
не 14 производится отгонка непрореагировавшего этилбензола, который в
дальнейшем используется для составления этилбензольной шихты. Чистый
стирол-ректификат, получаемый в верхней части ректификационной колон-
ны 21, после охлаждения в аппарате 25 направляется на склад. Из куба ко-
лонны 21 удаляется смола, представляющая собой смесь высокомолекуляр-
ных продуктов.
Автоматизация процесса дегидрирования. Целью управления
процессом дегидрирования является получение максимального
выхода стирола. Выход стирола определяется расходом и со-
ставом этилбензольной шихты, соотношением расходов шихты
и перегретого водяного пара, температурой в реакторе и актив-
ностью катализатора.
237
к
Рис. 5.8. Схема производства стирола:
/ — испаритель; 2, 3 — перегреватели; 4 — реактор; 5 — котел-утилизатор; б, 16, 26 — холодильники; 7 - сепаратор- 8, 14, 21 — ректификационные
крлонны; 9, 15, 22 — кипятильники; 10, /3, 17, 20, 25 —емкости; 11, 18, 23 — дефлегматоры; 12, 19, 24 — конденсаторы,	. т .	-
Расход этил бензольной шихты стабилизируется на значении,
соответствующем оптимальной нагрузке реактора. Состав ших-
ты определяется предыдущими технологическими процессами и
не может быть стабилизирован; крометого, с течением времени
меняется активность катализатора. В срязи с этим следует в
качестве основной регулируемой величины взять выход стирола,
а регулирующие воздействия осуществлять изменением темпера-
туры в реакторе и соотношения расходов шихты и водяного па-
да. Между выходом стирола и этими двумя параметрами су-
ществует экстремальная зависимость, поэтому в используемых
двухконтурных системах основным регулятором является экст-
ремальный регулятор состава контактного газа, а вспомога-
тельными — регуляторы температуры в реакторе и соотношения
расходов шихты и водяного пара. Подсчет выхода стирола осу-
ществляется специальным вычислительным устройством.
3.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВ ПОЛИМЕРОВ И ЭЛАСТОМЕРОВ
Производство полиэтилена высокого давления
Технологическая схема производства. Этилен, сжатый до рабочего дав-
ления, поступает в емкость 1 (рис. 5.9), из которой двумя потоками подается
в трехзонный реактор автоклавного типа с перемешивающим устройством.
Верхний поток, предварительно нагретый в теплообменнике 2, подается в
верхнюю зону 3 реактора, а нижний вводится между средней 4 и нижней 5
зонами. Полимеризация проводится под давлением НО—150 МПа при тем-
пературе 170—200 °C. Для ускорения процесса в верхний трубопровод эти-
Рис. 5.9. Схема регулирования процесса полимеризации этилена под давле-
нием:
1 — приемная емкость; 2 — теплообменник; 3, 4, 5 — верхняя, средняя и нижняя зоны
-реактора- 6 — отделитель; 7 —циклон; 8 — приемник; S — клапан, обеспечивающий по-
степенное увеличение давления при пуске реактора; 10 — аварийный клапан сброса.
239
лена дозируется инициатор. В результате реакции часть этилена полимери-
зуется в полиэтилен. Степень полимеризации колеблется в пределах 10—
12%. Смесь непрореагировавшего этилена и полиэтилена поступает в отдели-
тель 6. При дросселировании смеси давление падает до 30 МПа. Полиэти-
лен скапливается в нижней части отделителя и периодически выгружается
в приемник 8, а этилен непрерывно направляется в циклон 7 для очистки.
Полиэтилен из приемника поступает на переработку, а этилен после очистки
вновь возвращается в процесс.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эф-
фективности процесса полимеризации является степень полиме-
ризации; ее необходимо поддерживать максимально возмож-
ной. Степень полимеризации определяется чистотой этилена,
температурой и давлением полимеризации, соотношением рас-
ходов этилена и инициатора. К чистоте этилена предъявляются
очень высокие требования, так как появление примесей суще-
ственно изменяет ход процесса.
Процесс полимеризации протекает при больших скоростях,
температуре и давлении, что обусловливает жесткие требования
к поддержанию температуры и давления в устойчивой для про-
цесса области. При выходе этих параметров за допустимые пре-
делы начинается реакция разложения с последующим взрывом.
Температурный режим в реакторе стабилизируется двумя
двухконтурными системами. Основным регулятором одной явля-
ется регулятор температуры верхней зоны реактора, вспомога-
тельным — регулятор температуры потока- этилена после тепло-
обменника 2. Основным регулятором другой системы является
регулятор температуры нижней зоны реактора, вспомогатель-
ным — регулятор температуры средней зоны. При регулирова-
нии температуры в нижней зоне происходит перераспределение
потоков этилена, что отражается на температуре в верхней зо-
не. Для устранения этого предусмотрена корректировка тем-
пературы средней зоны.
Давление в реакторе стабилизируется изменением расхода
смеси этилена и расплавленного полиэтилена, выводимой из
нижней зоны реактора. Улучшение качества регулирования дав-
ления в реакторе достигается стабилизацией давления в отде-
лителе.
Соотношение расходов этилена и инициатора поддержива-
ется оператором путем изменения расхода инициатора; при
этом стремятся получить наилучшую степень полимеризации.
Оператор, кроме того, вручную управляет выгрузкой полимера
из отделителя. Необходимость вмешательства человека при
управлении процессом полимеризации объясняется отсутстви-
ем надежных датчиков и возможностью разложения этилена и
полиэтилена.
Реакция разложения протекает с большой скоростью и со-
провождается резким повышением давления и температуры,
что может привести к взрыву. При разложении выделяется уг-
лерод, удаление которого из реактора требует больших затрат
труда и времени.
240
Защиту реактора от резкого повышения давления и темпера-
туры во время пуска и эксплуатации осуществляют специаль-
ные устройства, воздействующие на клапаны 9 и 10.
В настоящее время для управления реакторами полимериза-
ции этилена используется специально разработанное управля-
ющее устройство «Автооператор». Оно выполняет все операции*
по регулированию параметров процесса, пуску и остановке ре-
актора, защите реактора при разложении, контролю и сигна-
лизации параметров процесса.
Производство полипропилена
Технологическая схема производства. Пропилен поступает в нижнюю часть,
реактора-полимеризатора 1 (рис. 5.10). Туда же подают инертный раствори-
тель (обычно бензин) и катализатор. Необходимая степень перемешивания,
реакционной массы обеспечивается механической мешалкой и барботажем,
мономера через жидкую фазу.
В результате реакции полимеризации получают полипропилен. Основ-
ным показателем качества продукта полипропилена является средняя моле-
кулярная масса, определяющая механические и физические свойства получае-
мого продукта. Молекулярная масса полимера определяется расходом спе-
циальной добавки — регулятора молекулярной массы, в качестве которого^
как правило, используют водород.
Для отвода теплоты реакции в рубашку реактора подают хладоноси-
тель.
Полученная суспензия полимера вместе с непрореагировавшим мономе-
ром через подогреватель 2 поступает в испарительную камеру 3. В послед-
ней происходит выделение из жидкости растворенного мономера и испарение?
части растворителя. Суспензия полимера отводится из нижней части испари-
тельной камеры и подается на выделение растворителя, а парогазовая смесь.
Еодород — ‘
Катализатор f
Растворитель F
Пар
Мономер на
регенерацию’
и рецикл
Недоноситель
Суспензия
полипера
• Мономер-
рецакл
—~т
Регулятор
—Регулятор с коррекцией
—jx)— регулирующий орган с исполнительным механизмом
Рис. 5.10. Схема регулирования процесса полимеризации пропилена в произ-
водстве полипропилена:
/ —ре актор-полимеризатор: 2 — подогреватель; 3 — испарительная камера; 4— холодиль-
ник; б — сепаратор.
16—581
24b
'охлаждается в холодильнике 4 и поступает в сепаратор 5. Конденсат раство-
рителя из сепаратора возвращается в испарительную камеру 3, а газовая
фаза, состоящая в основном из мономера, направляется на очистку. В даль-
нейшем мономер вновь возвращается в реактор 1.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эф-
фективности процесса является степень превращения мономера
.в полимер. Ее следует поддерживать на постоянном — макси-
мально возможном для данного мономера и данных условий —
значении. Степень превращения зависит от характеристики ка-
тализатора, температуры и давления в реакторе, состава раство-
рителя и мономера, расхода растворителя, мономера и регуля-
тора молекулярной массы.
Определяющим фактором являются химический состав и со-
отношение компонентов катализатора, концентрация его в ре-
акторе, расход и способ приготовления. При управлении про-
цессом полимеризации целенаправленно изменяют или стабили-
зируют только расход катализатора. С изменением остальных
параметров в объект поступают возмущения.
Важным параметром является температура в зоне реакции.
При повышении температуры на 1 °C скорость полимеризации
пропилена возрастает на 6%. Верхний предел температуры
устанавливают, исходя из работоспособности катализатора.
При чрезмерном повышении температуры скорость процесса
полимеризации может возрасти до критического значения, и
произойдет авария. Поэтому температуру следует поддерживать
на строго определенном значении, близком к критическому; ре-
гулирующее воздействие достигается при этом изменением рас-
хода хладоносителя, подаваемого в рубашку реактора.
С изменением состава мономера, растворителя и регулято-
ра молекулярной массы в объекте будут возникать возмущения,
которые могут значительно изменить ход процесса. Например,
катализатор очень чувствителен к малейшим примесям серы и
пропадиена, а присутствие некоторых веществ вообще прекра-
щает реакцию.
Давление в реакторе влияет на растворимость мономера и
водорода в жидкой фазе, т. е. на их концентрацию в реакци-
онной массе. Кроме того, в реакторах с газовой фазой давление
определяет температуру кипения растворителя. Поэтому давле-
ние следует стабилизировать изменением расхода продукта ре-
акции — суспензии полимера.
Расход мономера, катализатора, растворителя и регулятора
молекулярной массы влияет на степень превращения мономера
в полимер не в меньшей степени, чем остальные параметры. Их
можно стабилизировать и тем самым устранить сильные возму-
щения по этим каналам, а можно изменять с целью внесения
регулирующих воздействий.
Обычно стабилизируют расход растворителя, регулятора
молекулярной массы и катализатора. Расход же мономера из-
меняют таким образом, чтобы поддерживать количество непро-
242
реагировавшего мономера постоянным, минимально возможным
для данных условий. Для определения количества непрореаги-
ровавшего мономера после сепаратора устанавливают датчик
расхода. Данный узел регулирования реализуется с помощью
двухконтурной системы, в которой основным регулятором явля-
ется регулятор расхода непрореагировавшего мономера, а вспо-
могательным — регулятор расхода мономера, подаваемого в ре-
актор.
В схеме предусмотрено также регулирование температуры
суспензии после подогревателя 2 изменением расхода пара, по-
даваемого в подогреватель. Это необходимо для полного выде-
ления мономера из жидкой фазы. Для поддержания материаль-
ного баланса регулируют уровень суспензии и давление в ис-
парительной камере 3.
Производство бутадиен-стирольного латекса
Технологическая схема производства. Стирол-дистиллят, стирол-ректифи-
кат и бутадиен поступают в смеситель 4 из емкостей 1, 2 и 3 (рис. 5.11).
Полученная углеводородная фаза собирается в емкости 5. Углеводородная
и водная фазы, предварительно охлажденные в холодильниках 6 и 7, посту-
пают в смеситель S. Образующаяся в смесителе эмульсия через холодиль-
ник 9 перекачивается в полимеризатор 10 — первый аппарат полим;еризацион-
ной батареи, состоящей из двенадцати последовательно работающих полиме-
ризаторов 10—21.
Процесс полимеризации протекает в присутствии инициатора, регулятора
молекулярной массы и стабилизатора при интенсивном перемешивании и по-
ниженных температурах (4—8°C). Для прекращения процесса в латекс, по-
ступающий из полимеризатора 21, вводится прерыватель полимеризации.
Полученный в результате полимеризации латекс содержит незаполимери-
зовавшиеся мономеры (бутадиен, стирол), содержание которых дает пред-
ставление о глубине полимеризации. Для выделения мономеров проводят
' дегазацию в колоннах 22 и 26. В колонне 22 происходит частичная дегаза-
ция латекса увлажненным водяным паром. Из колонны 22 пары поступают в
отбойник 23, где очищаются от капель латекса (для предотвращения поли-
меризации в линию паров после отбойника подается ингибитор). В аппара-
те 24 пары стирола и воды конденсируются. Конденсат (стирольная вода)
отводится из нижней части аппарата 24 в сборник 25, а несконденсировав-
шиеся пары бутадиена смешиваются с потоком бутадиена, выходящего из
сборника 25, и используются для приготовления углеводородной фазы. Ча-
стично дегазированный латекс из куба колонны 22 подается в колонну 26
вакуумной дегазации. Отгонка мономеров из латекса в этой колонне про-
изводится также с помощью увлажненного водяного пара.
В латекс, освобожденный от мономеров, вводят стабилизатор и перека-
« чивают его в цех выделения каучука, а пары воды и углеводородов из ко-
лонны 26 поступают на конденсацию. Конденсат подвергается переработке с.
целью выделения стирола.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эф-
фективности процесса полимеризации является глубина поли-
меризации. Одно из основных условий стабильности свойств
полученных полимеров — постоянство глубины полимеризации.
Выполнение этого условия является целью управления процес-
сом.
Глубина полимеризации определяется составом мономеров,
углеводородной и водной фазы, инициатора, регулятора моле-
16*
243
Рис. 5.11. Схема регулирования производства бутадиен-стирольного латекса:
кулярной массы, стабилизатора, соотношением расходов угле-
водородной и водной фаз, соотношением расходов углеводород-
ной фазы и инициатора, регулятора и стабилизатора, продолжи-
тельностью полимеризации, температурой в полимеризаторах.
Мономеры, используемые для приготовления углеводородной
фазы, должны удовлетворять строгим требованиям в отноше-
нии их чистоты, так как присутствие примесей существенно из-
меняет режим полимеризации. Устранить эти возмущения при
управлении процессом полимеризации невозможно.
Состав углеводородной фазы поддерживается постоянным с
помощью регулирования процесса перемешивания стирола и
бутадиена в смесителе 4. Для подачи водной фазы инициато-
ра, регулятора молекулярной массы и стабилизатора применя-
ют дозировочные насосы, обеспечивающие заданное соотноше-
ние компонентов этих веществ.
Соотношение расходов углеводородной и водной фаз под-
г держивается постоянным с помощью регулятора соотношения
расходов при проведении процесса перемешивания в смесите-
ле 8. Заданное соотношение расходов углеводородной фазы и
инициатора, регулятора молекулярной массы и стабилизатора
обеспечивается регуляторами соотношения.
Продолжительность полимеризации определяется скоростью
прохождения эмульсии в полимеризаторах 10—21, которая за-
висит от разности давлений в аппаратах 8 и 22, а также от
вязкости эмульсии. При постоянных давлениях в смесителе 5
и конденсаторе 24 указанную разность давлений можно счи-
, тать постоянной. Постоянство вязкости эмульсии обеспечивает-
ся регулятором соотношения расходов углеводородной и вод-
ной фаз.
Температура в полимеризаторах автоматически изменяется
таким образом, чтобы при наличии возмущающих воздействий
была достигнута цель управления. Для этого предусматрива-
ют две группы двухконтурных систем регулирования. Основ-
ным регулятором первой группы является регулятор глубины
‘ полимеризации после аппарата 15, а вспомогательными регу-
ляторами служат регуляторы температуры полимеризаторов
10—15. Аналогично построены и двухконтурные системы регу-
лирования полимеризаторов 16—21. Чтобы исключить измене-
ния начальной температуры эмульсии, установлен регулятор
температуры с регулирующим органом на линии обратного
рассола, выходящего из холодильника 9.
Расход прерывателя определяется количеством незаполи-
меризовавшихся мономеров. Это обеспечивается двухконтур-
ной системой. Роль основного регулятора в ней выполняет ре-
гулятор глубины полимеризации после аппарата 21, а вспо-
могательного — регулятор расхода прерывателя.
ч
4.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Производство вискозного волокна
Технологическая схема производства (рис. 5.12). Производство вискозного
волокна, как и большинство производств других химических волокон, состо-
ит из отделения, где получают прядильный раствор и подготавливают его
к формованию, и прядильно-отделочного участка, в котором волокно форму-
ется и сушится.
Процесс приготовления прядильного раствора (вискозы) состоит из про-
цессов мерсеризации, предсозревания, ксантогенирования, растворения и под-
готовки вискозы к формованию.
Процесс мерсеризации целлюлозы представляет собой химическую реак-
цию получения щелочной целлюлозы путем обработки исходной целлюлозы
раствором едкого натра. Обработка проводится в баке-мерсеризаторё 3 (при
температуре 40—60°C), куда транспортером 1 подают листы целлюлозы и
рабочую щелочь. Последняя поступает через бачок-дозатор 6 и нагреватель 7
из емкости 4. Готовится она в смесителе 5 путем смешения отработанной
(рециркулирующей) и укрепительной щелочи, а также умягченной воды.
В баке-мерсеризаторе 3 целлюлоза и щелочь перемешиваются, в резуль-
тате получается щелочная целлюлоза. Одновременно происходит набухание
целлюлозы, а это приводит к вымыванию гемицеллюлоз и равномерной диф-
фузии сероуглерода внутрь целлюлозной нити при образовании ксантогена-
та на следующей стадии производства.
Полученная щелочная целлюлоза подается в буферную .емкость 9, где
происходит дополнительное взаимодействие целлюлозы и щелочи.
Процесс предсозревания. Щелочная целлюлоза содержит избыточное ко-
личество щелочи, которую удаляют в прессе 10. На поверхности отжимных
валов пресса образуется плотный слой щелочной целлюлозы, через который
под давлением 0,012—0,03 МПа фильтруется щелочь, поступающая затем на
регенерацию.
Образовавшаяся лента щелочной целлюлозы дробится в измельчителе И
и подается в аппарат предсозревания 12. Процесс предсозревания проводит-
ся с целью снижения молекулярной массы щелочной целлюлозы путем изме-
нения степени ее полимеризации (в результате окислительной деструкции
макромолекул щелочи в щелочной среде под влиянием кислорода воздуха).
Деструкция щелочной целлюлозы проводится в двухтрубном аппарате 12,
13 при температуре 57—60 °C в течение примерно 1,5 ч. В верхней трубе 12
осуществляется нагревание целлюлозы до указанной температуры, а в нижней
трубе 13 — охлаждение ее. Для более равномерного нагрева и охлаждения
труба 12 разделена на две зоны, а труба 13 — на четыре.
Процесс ксантогенирования служит для перевода нерастворимой в воде
и щелочах щелочной целлюлозы в растворимый ксантогенат целлюлозы
(OCSSNa). Для этого щелочную целлюлозу обрабатывают сероуглеродом в
ксантогенаторе 18. Первоначально с помощью транспортных устройств че-
рез бункер-весы 16 в него подают в течение 13—15 мин щелочную целлю-
лозу; после перемешивания целлюлозы (температура ее при этом возраста-
ет) в ксантогенаторе создается вакуум (рис. 5.13, а), и только тогда подается
сероуглерод в количестве 40% от загрузки целлюлозы. Начинается процесс
ксантогенирования, который длится около одного часа. В результате реакции
температура возрастает до 29—32 °C, а вакуум уменьшается (вследствие
испарения сероуглерода). Когда большая часть сероуглерода вступит в реак-
цию со щелочной целлюлозой, избыточное давление начинает снижаться и
создается небольшой вакуум, что и является признаком окончания реакции.
Реакция образования ксантогената обратима; побочными продуктами ре-
акции являются серосодержащие соединения NajS и NajCSa.
После окончания процесса в ксантогенатор (для предварительного рас-
творения полученного ксантогената) подают раствор щелочи, а затем умяг-
ченную воду. После выгрузки продуктов реакции ксантогенатор промывают
раствором щелочи.
246
Процесс растворения. Для окончательного растворения ксантогената в
щелочи их интенсивно перемешивают в емкости 24 (см. рис. 5.12) с по-
мощью насоса 25, работающего в замкнутом цикле. Растворению препят-
ствует наличие комков, поэтому ксантогенат предварительно пропускают че-
рез растиратель 26. Качество растворения улучшается также при охлаждении
ксантогената до 5—10 °C в емкости 24.
Процесс подготовки вискозы к формованию. Для получения при формо-
вании качественной нити растворенный ксантогенат целлюлозы должен
пройти подготовительные операции. Первоначально в аппаратах 28, 29, 31
смешивают партии ксантогената, полученные в различных ксантогенаторах
и различающиеся свойствами; тем самым производится усреднение показате-
лей вискозы.
Между смесителями 29 и 31 установлен фильтр-npgcc 30 для отделения
от вискозы волокон целлюлозы, не полностью растворимых частиц ксанто-
гената, органических компонентов целлюлозы и продуктов их превращений,
минеральных примесей, поступающих с исходным сырьем, и т. п. Для луч-
шей фильтруемости вискозы ее нагревают в смесителях.
Вискоза содержит пузырьки воздуха, что приводит к обрыву волокон
формующейся нити. Воздух удаляют под вакуумом в воздухоотделителе 33.
Одновременно испаряется часть воды, и вискоза охлаждается. По количест-
ву испаренной воды можно судить об интенсивности процессов испарения и
обезвоздушивания.
Продолжительность процессов подготовки вискозы составляет несколько
часов. За это время изменяется химический состав вискозы, что приводит к
повышению степени этерификации, увеличению количества побочных серни-
стых соединений и т. д. Этот комплекс изменений вискозы в процессе под-
готовки носит название созревания.
Процессы формования и сушки волокна. Подготовленную вискозу пода-
ют на формование в формовочную машину 36. Формование происходит при
вытекании вискозы из фильеры в трехкомпонентную «осадительную ванну»
(H2SO4, ZnSO4, NaaSOJ. В процессе формования волокна «осадительная
ванна» разбавляется водой, поступающей с вискозой. Для восстановления
концентрации «осадительной ванны» производят выпаривание избыточного
количества воды в аппарате 42, частичный слив ее в канализацию и добав-
ление свежих серной кислоты, воды и раствора ZnSO4.
Волокно, полученное в прядильной машине в виде «куличей», подверга-
ется сушке в сушильной камере 41 периодического действия.
Автоматизация процесса мерсеризации целлюлозы. Пока-
зателем эффективности процесса является количество связан-
ной щелочи в целлюлозе и равномерность замещения гидрок-
сильных групп целлюлозы едким натром. Необходимо полу-
чать щелочную целлюлозу стабильного качества; это и будет
целью управления. Для выполнения поставленной задачи сле-
дует стабилизировать тепловой режим в баке-мерсеризаторе,
отношение объема щелочи к массе исходной целлюлозы (мо-
дуль ванны), содержание в мерсеризационном растворе NaOH
и гемицеллюлоз и свойства исходной целлюлозы (содержание
в ней а-целлюлоз).
Тепловой режим в баке-мерсеризаторе 3 стабилизируют пу-
тем регулирования температуры реакционной массы; регулиру-
ющее воздействие осуществляется изменением количества теп-
ла, которое несет с собой мерсеризационный раствор в бак-
мерсеризатор.
Стабилизация концентраций едкого натра и гемицеллюлоз
в мерсеризационном растворе осуществляется изменением их
расхода с помощью регулирующих блоков соотношения с кор-
247
процесс мерсеризации
Процесс превсозревания
Процесс к.сантогенирования
Процесс
—-—• ''— Регулятор
—  X) Регулирующий
орган с испол
нательным
механизмом
Процесс подготовки Вискозы к. формованию
Процесс формования и сушки волокон
Рис. 5.12. Схема регулирования производства вискозного волокна:
1 14 15 17 - тоанспоотёрьг 2-вариатор; 3 - бак-мерсеризатор; 4, 9, 28, 32, 34, 38 -емкости; 5-смеситель; 6 - бачок-дозатор; 7—нагре-
ватель’ 5—массоиасос^/б—отжимной пресс; //-измельчитель; 12, 13 -трубы аппарата прсдсозревання; 16 - бункер-весы; 18 - ксантогена-
тор- 19 27 — командные приборы- 20, 21 — сигнализаторы; 22 — вакуум-насос; 23 — загрузочное устройство целлюлозы; 24, 39 емкости для рас
творения; 25 -зубчатый насос; 26 - растиратель; 29, 31 - смесители; 30-рамный фильтр-пресс; 33 - воздухоотделитель; 35 - пароэжекторннй
насос. 36 — формовочная машина; 37 — смеситель; 40 — вакуум-аппарат; 41 — туннельная сушильная камера, 42 — калорифер.
Рис. 5.13. Зависимости между параметрами процесса ксантогенирования:
а — кривая изменения давления в ксантогенаторе в ходе процесса; б — зависимость меж-
ду плотностью пульпы и модулем ванны при различных температурах; в — оптимальный!
температурный режим процесса ксантогенирования.
реакцией по составу мерсеризационного раствора. Материаль-
ный баланс в емкости 4 поддерживается регулированием уров-
ня и изменением расхода укрепительной щелочи.
Отношение объема щелочи к массе исходной целлюлозы яв-
ляется одним из важнейших параметров процесса. О значении
этого параметра достаточно точно можно судить по плотности
пульпы, выходящей из бака-мерсеризатора (рис. 5.13,6).
Плотность пульпы берется обычно в качестве регулируемой
величины, а регулирующее воздействие осуществляется измене-
нием скорости перемещения ленты транспортера 1 (см.
рис. 5.12).
С изменением свойств исходной целлюлозы в объекте мо-
гут возникать сильные возмущения. Для того чтобы не допу-
стить этого, регулярно проводят лабораторный контроль и сор-
тировку исходной целлюлозы.
Автоматизация процесса предсозревания. Процесс предсо-
зревания следует вести таким образом, чтобы разброс степени
полимеризации не превышал определенного значения (80);
это обеспечивает микрооднородность целлюлозы, а в дальней-
шем и необходимые вязкость и концентрацию-вискозы. Степень
полимеризации определяется в основном температурой процес-
са, степенью отжима и свойствами щелочной целлюлозы.
Свойства щелочной целлюлозы меняются во времени в
связи с изменением качества сырья.
Степень отжима зависит главным образом от избыточного
давления под отжимными валами. Когда оно превышает
0,035 МПа, резко увеличивается унос щелочной целлюлозы.
При малых давлениях произойдет недопустимое уменьшение
производительности установки. Для поддержания избыточного
давления на заданном значении изменяют режим работы мае-;
сонасоса 8.
Существенное влияние на степень отжима оказывает тем-:
пература в аппарате: при изменении температуры предсозре-
250
вания на 1 °C степень полимеризации изменяется так, что вяз-
кость вискозы меняется на 15—20%. Поэтому к стабилизации
температурного режима в трубах аппарата 12, 13 предъявля-
ют очень высокие требования: колебания температуры по всей
длине аппаратов не должны превышать ±0,2 °C. Для этого в
каждой зоне аппаратов устанавливают регуляторы температу-
ры, а для устранения возмущений, которые могут поступать
с изменением температуры теплоносителя, эту температуру
стабилизируют. С этой же целью стабилизируют давление
хладоносителя во входной линии аппарата 13.
Для улучшения качества регулирования температуры в ап-
паратах предсозревания осуществляют кондиционирование воз-
духа в отделении предсозревания с жесткой стабилизацией
температуры (20—22 °C) и влажности (65%) воздуха.
Автоматизация процесса ксантогенирования. Показателем
эффективности процесса является степень этерификации (чис-
ло групп OCSSNa на 100 групп целлюлозы). Она определяет
технологический режим всех последующих процессов и, следо-
вательно, физико-химические свойства волокна. Управление
Процессом ксантогенирования заключается, во-первых, в авто-
матическом переключении ксантогенатора с одной операции
на другую и, во-вторых, в поддержании таких условий процес-
са, при которых обеспечивалось бы получение ксантогената
целлюлозы с заданным значением степени этерификации (60).
Первая задача решается с помощью специально разработан-
ного командного устройства управления 19, которое по заранее
i заданной программе управляет включением соответствующих
электромагнитных клапанов и электродвигателей.
Поддержание степени этерификации на определенном зна-
чении — более сложная задача, так как этот параметр зависит
от многих других свойств щелочной целлюлозы (степени по-
лимеризации, гранулометрического состава и т. д.), состава
сероуглерода, количества щелочи и сероуглерода в ксантогена-
те, температуры в реакторе, степени перемешивания, времени
контактирования.
(Стабилизация степени отжима и степени полимеризации
являлась задачей управления химическими процессами на пре-
дыдущих участках производства. Однако регулирование пред-
шествующих процессов по косвенным параметрам не гаранти-
рует поддержания их на заданном значении. Могут появляться
возмущения и с изменением гранулометрического состава цел-
люлозы, а также состава сероуглерода.
Определенное содержание щелочи и сероуглерода в ксанто-
генате обеспечивается с помощью бункер-весов 16 и дозатора.
Дозирование 'компонентов начинается по сигналу от командно-
го устройства 19, а кончается при срабатывании сигнализато-
ров 20 и 21.
Для обеспечения нормального хода процесса ксантогениро-
вания температуру в зоне реакции в начале процесса следует
251
поддерживать на уровне 20—22 °C; в ходе реакции, она начнет
повышаться. Сначала это повышение положительно влияет на
показатель эффективности, однако чрезмерное повышение тем-
пературы приводит к увеличению расхода сероуглерода на по-
бочные реакции и появлению неоднородного ксантогената. По-
этому температуру в ксантогенаторе поддерживают в соответст-
вии с заранее заданной программой. Первоначально она посте-
пенно увеличивается до оптимального значения, а затем под-
держивается на верхнем (допустимом) пределе (рис. 5.13, б, в).
Для реализации этой программы устанавливают программный
регулятор температуры, который соответствующим образом
воздействует на расход хладоиосителя.
Продолжительность реакции можно стабилизировать с по-
мощью командного аппарата, однако вследствие возмущений
в объекте заранее установленная продолжительность не всегда
будет соответствовать действительному окончанию процесса,
поэтому о конце реакции судят по появлению вторичного ва-
куума (рис. 5.13, а). Датчик давления в момент появления ва-
куума дает сигналы на прекращение реа'кции и подачу раство-
ра щелочи.
Автоматизация процесса растворения. Растворимость ксан-
тогената в разбавленном растворе щелочи зависит от степени
этерификации, однородности химического состава ксантогена-
та целлюлозы, свойств растворителя, температуры в аппара-
те 24 (см. рис. 5.12) и продолжительности контактирования.
Кроме двух последних, все перечисленные факторы определя-
ются предыдущими процессами обработки целлюлозы.
Температура в аппарате 24 должна автоматически поддер-
живаться постоянной с помощью регулятора температуры.
Продолжительность контактирования при качественном рас-
тирании комков ксантогената тоже может быть стабилизиро-
вана, что легко выполняется с помощью командного прибо-
ра 27. Этот же прибор выполняет и все остальные переключе-
ния, вызванные периодичностью действия растворителя. При-
бор включается при открытии электромагнитного клапана,
установленного на выходной магистрали ксантогенатора 18.
При включении он рускает электродвигатели насоса 25 и рас-
тирателя 26, а затем подает сигналы на электромагниты кла-
панов таким образом, чтобы ксантогенат поступал в раствори-
тель 24, ,а хладоносителъ — в его рубашку. По достижении ми-
нимального уровня ксантогената в растворителе включается
электродвигатель мешалки, а по достижении максимального
уровня клапаны приводятся в такое положение, ,при котором
масса циркулирует в системе растворитель — насос — расти-
ратель — растворитель. По истечении определенного промежут-
ка времени подаются сигналы на .прекращение циркуляции и
начало выгрузки ксантогената; клапаны принимают соответст-
вующее положение. Окончание выгрузки ксантогената из рас-
творителя фиксируется падением давления после насоса; при
252
♦
этом командный прибор возвращается в первоначальное со-
стояние.
Автоматизация процессов подготовки вискозы к формова-
нию. При управлении процессом смешения преследуется цель,
получения вискозы заданного качества. Многие качественные
показатели вискозы (содержание «-целлюлозы, щелочи и
т. и.) определяются предыдущими процессами и качеством
смешения отдельных партий ксантогената. Последнее обеспе-
чивается последовательной установкой большого числа смеси-
телей (на схеме не показаны).
Степень этерификации 'вискозы после смешения зависит от
температуры и длительности процесса. Продолжительность
процесса определяется расходом вискозы через смесители,
а расход — числом работающих прядильных машин. Для под-
держания постоянного расхода работу прядильного отделения
организовывают так, чтобы это количество было постоянным.
Температуру в смесителях стабилизируют путем изменения
расхода теплоносителя, подаваемого в рубашки смесителя.
Материальный баланс аппаратов смешения поддерживается
регулированием уровня в смесителях 29 и 31.
О качестве процесса отделения воздуха судят по показате-
лю параллельно протекающего с ним процесса испарения —
разности температур вискозы до и после воздухоотделителя.
Эта разность выбирается в качестве регулируемой величины;
регулирующее воздействие осуществляется изменением расхо-
да воздуха, подсасываемого из атмосферы.
Важное значение для воздухоотделения имеет уровень вис-
козы в воздухоотделителе, который стабилизируется изменени-
ем положения клапана на байпасной линии насоса, подающего
вискозу в емкость 32.
Автоматизация процессов формования и сушки нити. Цель
управления процессом формования — получение нити требуемо-
го качества. Оно обусловлено свойствами вискозы, зависящи-
ми от предыдущих процессов, и составом осадительной ванны.
Состав осадительной ванны поддерживается постоянным с
помощью регулятора плотности раствора, поступающего из ем-
кости 40 в формовочную машину 38 (плотность раствора кос-
венно отражает состав рсадительной .ванны); регулирующее
воздействие осуществляется изменением расхода пара, пода-
ваемого в аппарат 42. Необходимым условием постоянства со-
става осадительной ванны является четкое дозирование сер-
ной кислоты и кислой воды ‘в смеситель 39.
Основное требование, предъявляемое к регуляторам про-
цесса сушки, — поддержание определенной и равномерной
остаточной влажности высушиваемой нити. Ввиду отсутствия
качественных влагомеров и сложности определения того кули-
ча, температура и влажность которого характеризует состоя-
ние всей массы куличей, в .сушилке регулируют температуру
сушильного агента после калорифера и его влажность.
253
Производство полиамидного волокна (капрона]
Технологическая схема производства (рис. 5.14). Основными процессами
производства капрона являются полимеризация капролактама, экстракция
низкомолекулярных соединений, сушка капроновой крошки и формование
волокна.
Процесс полимеризации. Капролактам загружается из бункера 1 с по-
мощью питателя 2 в расплавитель 3 и плавится там при температуре 90 °C.
Расплав через дозатор и фильтр 4 подается в один из смесителей 5; туда
же добавляют активатор и стабилизатор. Готовая смесь поступает в ем-
кость 6, а приготовление новой порции смеси начинается в резервном сме-
сителе 5.
Процесс полимеризации проводят при атмосферном давлении в много-
секционных 17-образных аппаратах 8 непрерывного действия с индивидуаль-
ным обогревом. Обогрев производится жидким дифенилом, который нахо-
дится в рубашке секции и подогревается с помощью электронагревателей.
Температура в секциях полимеризатора поддерживается в диапазоне от 250
до 270 °C Плав выводится из переливной трубы 12 последней секции. Для
матирования волокна в верхнюю часть полимеризатора ковшовым дозато-
ром 9 подают водную суспензию диоксида титана.
Средняя скорость перемещения расплава в полимеризаторе при номи-
нальной производительности составляет около 0,012 м/мин, что обеспечивает
^продолжительность полимеризации от 18 до 24 ч.
В нижней части полимеризатора расположен насос 10, который продав-
ливает полученный расплав полимера через литьевые фильеры. После фильер
полимер в виде ленты пропускают для застывания через ванну 11 с водой.
Процесс экстракции. В результате полимеризации не весь мономер пре-
вращается в полимер: при температурах, которые поддерживаются в поли-
.меризаторах, продукты полимеризации содержат 10—12% низкомолекуляр-
ных соединений (НМС). Присутствие НМС в таких количествах затрудняет
получение волокна высокого качества. Выделение НМС до заданного оста-
точного количества (1%) проводится в экстракторе 15 при температуре 95—
100 °C в течение 15-—20 ч. Предварительно ленту полученного поликапролак-
тама дробят на рубильном станке 13. Крошка, загруженная в экстрактор
пневмотранспортом, подвергается обработке четырьмя промывными водами
с разной концентрацией НМС: первоначально крошка обрабатывается водой
с наибольшим содержанием НМС; по мере вымывания НМС экстракция осу-
яцествляется менее концентрированной водой, а на последней стадии —
чистой.
По окончании отдельных стадий промывки воду из экстрактора спуска-
ют соответственно в емкости 16—19, а крошку выгружают в водоотдели-
тель 20, где содержание влаги в ней уменьшается до 14%.
Процесс сушки. Для нормального протекания процесса формования во-
локна необходимо удаление влаги из крошки полимера до 0,05%. Сушка
осуществляется в течение 30—46 ч в сушилке 23 периодического действия
при температуре 96—98 °C и глубоком вакууме (до 10-э мм рт. ст.=
— 0,133 Па). Для загрузки крошки сушилку устанавливают в таком положе-
нии, чтобы загрузочный люк барабана и выходное отверстие питающего
-бункера 22 совпали. Затем включается система обогрева; вода начинает
циркулировать между нагревателем 26 и водяной рубашкой сушилки. По<
еле этого пускают электродвигатель самой сушилки, масляный насос пыле*
уловителя 27 и электронагреватели масла 28. Пылеуловитель служит для
сепарации мелкой крошки, уносимой вместе с отсасываемым газом. Через
пять минут включается вакуум-насос 31, и открывается линия подачи воды
в конденсатор паров 32. Полученный конденсат собирается в сборнике 33,
а затем выводится из системы. Очищенный газ после конденсатора 32 вы-
брасывается в атмосферу. Для уменьшения пылеобразования в процессе
сушки скорость вращения вакуум-сушилки уменьшается по мере высушива-
ния крошки. Для этой цели служит сервомотор 29, изменяющий передаточ-
ное число вариатора 30. Первое уменьшение скорости должно осуществлять-
ся через 12 ч работы сушилки; после 20 ч работы и двенадцати включений
254

«сервомотора сушилка должна вращаться с минимальной скоростью. После
40 ч работы нагреватель 26 отключается, и в рубашку сушилки подают хо-
лодную воду, которая, пройдя через сушилку и расширительный бак 25, сбра-
'сывается в канализацию.
Для прекращения процесса сушки отключают аппараты сушилки в об-
ратной последовательности, причем барабан сушилки должен быть останов-
лен в таком положении, при котором разгрузочный люк совмещается с те-
лескопической поворотной трубой 24 пневмотранспортера. После этого ба-
рабан с крошкой заполняют азотом, чтобы предотвратить окисление кисло-
родом воздуха.
Процесс формования. Высушенная и охлажденная до 30—35 °C крошка
направляется в бункер 35. Отсюда она подается на плавление в расплави-
тель 36, в котором получают термически устойчивый расплав, способный к
формованию. Формование волокон осуществляется в прядильных машинах 37
и заключается в продавливании расплава полимера через тонкие отверстия
фильеры. Выходящая из фильеры струйка расплава полимера затвердевает
на воздухе в виде нити и наматывается на бобину. Бобины с намотанными
на них нитями капрона являются конечным продуктом производства.
Автоматизация процесса полимеризации. Показателем эф-
фективности процесса служит степень полимеризации мономе-
ра в полимер. Она в значительной степени определяет качество
получаемой нити. Для получения нитей одинакового качества
степень полимеризации следует поддерживать постоянной. Она
определяется составом и количеством капролактама; количест-
вом и качеством активатора, стабилизатора и водной суспен-
зии диоксида титана; температурой в секциях полимеризато-
ра; продолжительностью реакции; уровнем в переливной трубе
полимеризатора.
С изменением состава компонентов в объекте будут появ-
ляться возмущения, поэтому в качестве основной регулируемой
величины следовало бы взять показатель эффективности. Од-
нако в настоящее время отсутствуют автоматические измерите-
ли степени полимеризации; к тому же при изменении входных
•параметров процесса степень полимеризации меняется с боль-
шими запаздываниями (7—8 ч). Поэтому параметры процесса,
влияющие на показатель эффективности, стабилизируют.
Одним из таких параметров является соотношение компо-
нентов смеси, поступающей на полимеризацию. Оно поддержи-
вается постоянным с помощью дозирующих устройств. Дозато-
ры осуществляют поочередное дозирование определенных пор-
ций капролактама, активатора и стабилизатора в рабочий сме-
ситель. Выбор рабочего смесителя осуществляется с помощью
электромагнитных клапанов, установленных на магистралях
компонентов смеси (на схеме не показаны). Температура по-
лимеризации также сильно влияет на показатель эффективно-
сти, поэтому ее необходимо поддерживать с точностью до
±1 °C. Для этой цели устанавливают несколько регуляторов
температуры (по числу секций). Необходимость в локальных
регуляторах объясняется не только жесткими требованиями к
качеству регулирования, но и различными значениями темпе-
ратур, которые следует поддерживать в секциях.
При перетекании пбликапролактама во внутреннюю трубу
256
последней секции происходит дегазация полимера — удаление
влаги и НМС. Степень дегазации определяется площадью об-
разующейся пленки, т. е. уровнем поликапролактама во внут-
ренней трубе. При снижении уровня дегазация становится ин-
тенсивнее, и наоборот. Для обеспечения постоянной степени
дегазации уровень во внутренней трубе стабилизируют.
Продолжительность процесса полимеризации определяется
подачей смеси и отбором полимера. Отбор полимера произво-
дится в зависимости от давления перед фильерами; постоян-
ство давления — одно из основных требований нормального
формования нитей. Для соблюдения материального баланса
при переменном отборе плава уровень в первой секции стаби-
лизируется изменением расхода смеси, подаваемой на полиме-
ризацию. (Одновременно подается сигнал на пропорциональ-
ное изменение расхода водной суспензии диоксида титана;
этим соблюдается определенное соотношение расхода смеси и
матирующего компонента, т. е. качественное матирование во-
локна.) Таким образом, и отбор полимера, и подача смеси не
постоянны — это еще один вид возмущений процесса.
Автоматизация процесса экстракции. Процессом экстракции
необходимо управлять таким образом, чтобы содержание
НМС в крошке не превышало 1%. Это осуществляется с по-
мощью программного устройства 21. Сигналом для его вклю-
чения служит окончание загрузки экстрактора крошкой поли-
капролактама. Первой операцией, которую производит устрой-
ство 21, является загрузка промывной воды с высокой кон-
центрацией НМС в экстрактор. Продолжительность промывки
определяется программой, но может и корректироваться реф-
рактометром, измеряющим содержание НМС в промывной во-
де экстрактора. Стадия считается законченной, когда содержа-
ние НМС в воде перестает возрастать. Затем программное
устройство по такому же принципу производит промывку крош-
ки капролактама второй, третьей и четвертой водами.
Экстрагирование НМС из крошки наиболее полно осуще-
ствляется при определенной температуре, поэтому температу-
ру в экстракторе 15 стабилизируют.
Автоматизация процесса сушки. Основным требованием,
предъявляемым к системе управления процессом сушки, явля-
ется получение крошки с определенным содержанием влаги.
Это требование удовлетворяется, если температуру и вакуум
в сушилке поддерживать в заданных пределах. Для стабилиза-
ции температуры в сушилке устанавливают регулятор, который
изменением расхода пара, подаваемого в нагреватель 26, под-
держивает заданную температуру нагретой воды. Правильнее
было бы установить датчик температуры в самом барабане,
однако это не представляется возможным ввиду его вращения
и наличия водяной рубашки. Для поддержания заданного зна-
чения вакуума в барабане сушилки не требуется автоматиче-
ских устройств: он поддерживается вакуум-насосом.
257
17—581
Определенная последовательность операций и соблюдение
выдержек времени осуществляется пятью программными уст-
ройствами, причем каждое управляет одной фазой общей про-
граммы. (на схеме они объединены в одно). Продолжительность
отдельных операций может изменяться в большом диапазоне
’(от нескольких секунд до 60 ч) в зависимости от начальных
условий процесса.
Для обеспечения нормальной работы конденсатора 32 уста-
навливается регулятор уровня, который при заполнении кон-,
денсатора водой осуществляет слив ее в емкость 33. Слив
жидкости из этой емкости производится по такому же прин-
ципу.
Автоматизация процесса формования. Целью управления
процессом формования является получение нити требуемого
качества. Качество волокна зависит в основном от среднего
значения относительной молекулярной массы (степени поли-
меризации), среднемассового значения относительной молеку-
лярной массы и вязкости полимера. Все эти параметры опре-
деляются условиями проведения процессов полимеризации,
экстракции и сушки. Единственным параметром, влияющим на
вязкость полимера, на который можно воздействовать при
управлении процессом формования, является температура
расплава. Для поддержания постоянной вязкости раствора эту
температуру стабилизируют изменением расхода пара, пода-
ваемого в расплавитель 36.
5.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИИ
Производство автомобильных шин
Технологическая схема производства шин. Основным полуфабрикатом в
производстве автомобильных шин являются резиновые смеси, которые при-
готовляют из различных ингредиентов (каучук, сера, оксид цинка, стеарин,
технический углерод, канифоль, каменноугольная смола, каолин и др.). Мно-
гие ингредиенты подвергаются предварительной обработке: резке, сушке,
дроблению, просеву, плавлению, фильтрованию и т. д. Эти операции необхо-
димы для обеспечения нормальных условий транспортирования (по заводу),
дозирования, смешения.
В отделении смешения ингредиенты дозируют и в определенные момен-
ты времени подают в резиносм.есители. Готовая резиновая смесь поступает
на протекторные и автокамериые агрегаты, каландры, на склад смесей.
Заготовительно-сборочные операции включают раскрой и сквидживаиие
корда, изготовление браслет, крыльев, сборку покрышек.
Завершающей операцией в процессе изготовления покрышек и камер яв-
ляется вулканизация, во время которой закрепляется форма изделий и им
придаются необходимые свойства. Сущность операции состоит в нагревании
резиновых смесей до 130—160 °C в течение определенного промежутка вре-
мени в специальных аппаратах — вулканизаторах различных типов.
После вулканизации покрышки подвергают балансировке и отделке и
направляют на комплектацию с камерами для получения готового изделия —•
шины.
Автоматизация процессов производства шин. Как в любом
производстве резиновых технических изделий, так и в шинном
258
Рис. 5.15. Функциональная схема автоматизации процесса резиносмешения:
Л 4, 7, 23— бункера; 2, 5, 8, 22 — шнековые питатели; 3, 6, 9, И, 12, 14 — автоматические
весы; 10 — транспортер; 13, 21 — сборные емкости; 15 — вертикальный цилиндр верхнего
затвора; 16 — заслонка; 17 — пневматический цилиндр управления заслонкой; 18, 20 — ро-
торы; 19 — горизонтальный цилиндр нижнего затвора; 24 — поршневой насос; 25—27 —•
воздухораспределительные клапаны; 28, 29 — электроуправляемые клапаны; 31 — привод
для разгрузки емкости 21.
производстве трудности автоматизации обусловлены дискретной
структурой технологических процессов, разнообразием мате-
риальных потоков, отсутствием надежных автоматических
приборов и устройств для измерения и регулирования многих
параметров. Однако, несмотря на это, в настоящее время мно-
гие операции и технологические процессы характеризуются вы-
17*
259
сокой степенью автоматизации (например, процессы вулкани-
зации).
Ниже рассмотрены схемы автоматизации технологических
процессов шинного производства.
Процесс приготовления резиновых смесей. Смеси могут при-
готовляться на вальцах и в резиносмесителях. Более высокое
качество смешения обеспечивается в резиносмесителях (рис.
5.15). В смесительной камере резиносмесителя навстречу друг
другу вращаются два ротора сложной конфигурации. Сверху
камера имеет загрузочное окно (для ингредиентов), закрывае-
мое верхним затвором. Подъем и опускание затвора произво-
дятся под действием поршня, который перемещается в верти-
кальном цилиндре 15 и связан штоком с верхним затвором.
Для выгрузки резиновой смеси в нижней части камеры пред-
усмотрено второе окно, перекрываемое на время работы ниж-
ним затвором. Этот затвор закреплен сверху на горизонталь-?
ном пневматическом цилиндре 19, который и управляет рабо-
той затвора.
Ингредиенты поступают в загрузочное окно с откидной за-
слонкой (крышкой) 16, управляемой поршневым затвором.
Стенки смесительной камеры, роторы и затворы охлаждаются
водой.
Для получения высококачественной резиновой смеси необ-
ходимо строго выдерживать продолжительность введения в
смесительную камеру всех ингредиентов и продолжительность
полного цикла смешения, а также поддерживать постоянную
температуру в камере. Управление процессом по времени осу-
ществляется командным электропневмэтическим прибором или
специальной автоматической системой. Воздух в вертикальный
и горизонтальный цилиндры, а также к поршневому приводу
дверцы загрузочной воронки подается с помощью воздухорас-
пределительных клапанов с мембранным или электромагнит-
ным приводом.
Для контроля температуры резиновой смеси в торцевой
стенке смесительной камеры, а также в затворах устанавлива-
ют термоэлектрические преобразователи 1а, 3, 2а, 26 (преобра-
зователь 3— резервный). Расход охлаждающей воды обычно
изменяют периодически, вручную (с помощью вентилей)
вследствие больших запаздываний при регулировании темпе-,
ратуры резиновой смеси и малой продолжительности цикла
смешения.
По достижении заданного времени открывается нижний за-
твор, и резиновая смесь выгружается.
Если в процессе смешения температура в камере достигает
критического значения, то для предотвращения подвулканиза-
ции смеси прибор 16 дает команду на выгрузку смеси. '
Конечные положения затворов и дверцы загрузочной ворон-
ки сигнализируются с помощью ламп на мнемосхеме.
260
Рис. 5.16. Пульт управления системой автоматического дозирования (САД)..
В настоящее время начинают широко применяться автома-
тические системы развески ингредиентов и управления работой
резиносмесителей (САД, СУРД). Поточная линия приготовле-
ния резиновой смеси работает следующим образом (см. рис.
5.15). Каучуки и сыпучие ингредиенты хранятся в бункерах /,
4, 7, 23, откуда по командам программного устройства систе-
мы с помощью винтовых или виброшнековых питателей (2, 5,
8, 22) поступают на автоматические весы (3, 6, 9, 14). Мягчи-
тели поступают к весам 11 и 12 из общей циркуляционной си-
стемы через электроуправляемые клапаны 28, 29. Мягчители,
поступающие на заводы в виде кусков, предварительно плавят-
ся. Для большей точности взвешивания винтовые питатели
снабжены двухскоростным приводом, обеспечивающим в конце
взвешивания загрузку весов на малой скорости.
Весы разгружаются (также по командам программного
устройства) на транспортер 10 или в сборные (загрузочные)
емкости 13, 21.
Система автоматического дозирования типа САД обеспе-
чивает программное управление процессами автоматического
взвешивания компонентов смесей; программное управление
процессом полуавтоматического взвешивания компонентов, не
пригодных для автоматического дозирования; автоматический
контроль заданной массы каждого ингредиента (с точностью до
0,2%);- автоматический контроль занятости тары каждых весов
перед очередной навеской компонентов смеси; автоматическое
управление весами-дозаторами с компенсацией массы столба
свободно падающего материала; автоматический выбор мате-
261
Рис. 5.17. Функциональная схема автоматизации вальцов:
1а, 16, 1в, 1г — термоэлектрические преобразователи; 1д — электронный сигнализирующий
потенциометр с обегающей системой; 1е, 1ж, Щ, 1к — сигнальные лампы; 1л — звонок;
2а, 4а — датчики гидравлического динамометра; 26, 46, 7 — манометры; За — лучковый
термоэлектрический преобразователь; 36 — милливольтметр; 5, 6 — жидкостные термо-
метры; 8 — кнопочный выключатель двигателя вальцов; 9 — конечный выключатель; 10
штанга механизма аварийного останова. (Приборы, отмеченные звездочкой, используют
«ернодически.)
риала в соответствии с заданной рецептурой смеси; управле-
ние односкоростными и двухскоростными питателями; автома-
тический контроль общей продолжительности цикла навески
(по всем весам); автоматическую разгрузку резиносмесителей
(по времени или температуре в камере резиносмесителя).
Общий вид системы САД дан на рис. '5.16. Система состоит
из сменных блоков, выполненных на бесконтактных элементах.
Блочный принцип построения системы позволяет произвести
быструю смену вышедших из строя узлов. Мнемосхема содер-
жит условное изображение всего технологического оборудова-
ния, исполнительных механизмов и оснащена разноцветными
лампами сигнализации.
На шинных заводах находят применение и другие системы
автоматического управления приготовлением резиновых сме-
сей. Так, система СУРД выполнена на основе релейно-контакт-
ной аппаратуры; в весовых дозаторах используются датчики
сельсинного типа; программа задается штеккерным коммута-
тором или на перфокарте.
262
Вальцы представляют собой машину с двумя горизонталью
ними валками, вращающимися навстречу друг другу (рис. 5.17J-
Их используют не только для приготовления резиновых смесей,
но и для подогрева смесей перед дальнейшей переработкой,
получения листов смеси, размола регенератора, очистки смесей
от посторонних включений.
Ингредиенты приготовляемой смеси в соответствующие мо-
менты времени загружают в зазор между валками. Образую-
щийся на переднем валке лист смеси срезается и вновь направ-
ляется в зазор. Многократный проход смеси через зазор обеспе-
чивает равномерность распределения всех ингредиентов в
смеси.
На ход процесса на вальцах оказывает влияние температу-
ра валков. Измерять ее непосредственно сложно, так как во-
первых, валки непрерывно вращаются, а во-вторых, поверх-
ность их целиком покрыта резиновой смесью. Поэтому приме-
няют косвенный метод измерения температуры валков — путем
измерения температуры воды, выходящей из валков (жидко-
стные термометры расширения 5 и 6). Периодически темпера-
туру валков измеряют лучковым термоэлектрическим преобра-
зователем За с милливольтметром 3б. Необходимо иметь в ви-
ду, что показания милливольтметра всегда завышены (вслед-
ствие выделения тепла при трении термоэлектрического пре-
образователя о валок).
В связи с тяжелыми условиями работы подшипники валь-
цов часто перегреваются, поэтому иногда предусматривается
измерение и сигнализация их температуры. Термоэлектрические
преобразователи (1а, 16, 1в, 1г) устанавливают в подшипниках
и подключают к электронному потенциометру (1д) с обегаю-
щей системой контроля и сигнализации. Сигнальные лампы (7е,
1ж, lu, 1к) устанавливают на мнемосхеме вальцов, что позво-
ляет быстро обнаружить подшипник, температура которого вы-
ше допустимой.
Периодически производится измерение распорного усилия,
приходящегося на подшипники (приборы 2а, 26, 4а, 46). Если
для этого используют гидравлический динамометр, то датчиком
(2а, 4а) является цилиндр, заполненный жидкостью, с порш-
нем, на который действует усилие от подшипника. Создающе-
еся при этом давление жидкости в цилиндре передается по
трубке манометру (26, 46), шкала которого проградуирована в
единицах силы.
При аварийном состоянии (например, при попадании посто-
роннего предмета в зазор) необходимо нажать на штангу 10,
связанную с конечным выключателем 9. При этом отключается
электродвигатель М вальцов и одновременно включается элект-
родинамический тормоз или электромагнитный колодочный
тормоз.
Процесс каландрования. При проведении этого процесса
целью является формование резиновой смеси для получения
263
Рис. 5.18. Функциональная схема автоматизации каландра:
1, 2, 3 — валкн; 1а, 2а, За — термоэлектрические преобразователи; 16, 26, 36 — электрон-
ные потенциометры с пневматической регулирующей системой; 1в, 2в, Зв — трехходовые
смесительные клапаны; 4а — датчик толщины (калибра); 46 — вторичный прибор с элект-
рическим регулирующим устройством; 5а, 56, 5е — термоэлектрические преобразователи
(нли термопреобразователи сопротивления); 5г — электронный потенциометр (или мост)
с обегающей системой контроля и сигнализации.
гладких или профильных листов; дублирование листов резино-
вой смеси для получения листа большей толщины; обкладка и
промазка текстильной ткани резиновой смесью. Процесс про-
водят на валковых машинах — каландрах, которые могут
иметь от двух до пяти валков.
Функциональная схема автоматизации процессов каландро-
вания представлена на рис. 5.18. Непрерывно срезаемая с валь-
цов специальным ножом лента резиновой смеси по транспорте-
ру поступает в зазор между верхним 1 и средним 2 валками
каландра. Выходящий с каландра бесконечный лист резино-
вой смеси проходит через охладительные барабаны и закаты-
вается в валики с прокладочной тканью.
264
Основной регулируемой величиной является толщина (ка-
либр) получаемого листа резиновой смеси. Она измеряется ме-
ханическими, индукционными, пневматическими, емкостными
или радиоактивными приборами (поз. 4а).
В большинстве приборов измерительный ролик находится1 в
постоянном контакте с листом резиновой смеси и через пере-
даточный механизм обеспечивает изменение положения стрел-
ки на шкале измерительного прибора (или положения плунже-
ра в индукционной катушке, или заслонки по отношению к
соплу, или же одной обкладки конденсатора по отношению к
другой). Непосредственное соприкосновение чувствнтельного-
элемента с листом резиновой смеси приводит к уменьшению
точности измерения вследствие некоторого продавливания ро-
ликом листа или налипания смеси на этот ролик.
В приборах, принцип действия которых основан на исполь-
зовании радиоактивных изотопов, толщина измеряется бескон-
тактным методом. Число 0-лучей, прошедших от источника из-
лучения в приемную камеру, зависит от толщины листа рези-
новой смеси. В тех случаях, когда необходимо замерить тол-
щину листа непосредственно на валке каландра, применяют
прибор, измеряющий число лучей, отраженных от резиновой
смеси и валка и попавших в ионизационную камеру.
Толщину листа регулируют вручную или автоматически
путем включения двигателей, перемещающих подшипники вал-
ков. По ширине листа (в крайних точках его) устанавливают
два калибромера (регулятора). Иногда для контроля калиб-
ра применяют один калибромер, двигающийся поперек листа
попеременно в обе стороны.
Другой регулируемой величиной является температура по-
верхности валков. Для непосредственного измерения ее исполь-
зуют специальные поверхностные чувствительные элементы
(термоэлектрические преобразователи или термопреобразова-
тели сопротивления 1а, 2а, За). Применяют также метод кос-
венного измерения температуры поверхности валков — по тем-
пературе воды, выходящей из валков.
Температура подшипников контролируется и сигнализирует-
ся прибором 5г с обегающим устройством. Прибор последова-
тельно подключает к своей измерительной схеме чувствитель-
ные элементы (термоэлектрические преобразователи или тер-
мопреобразователи сопротивления 5а, 56, 5в), установленные в
подшипниках. В случае отклонения температуры подшипника
от допустимой включается звонок и загорается соответствую-
щая лампа на мнемосхеме.
В случае обкладки корда (или промазки ткани резиновой
смесью) измеряют и регулируют массу единицы площади об-
резиненного корда. Для этого используют 0-лучевой прибор.
Число частиц, попавших в приемную камеру, зависит от мас-
сы единицы площади листа резиновой смеси.
265
Рис. 5.19. Центрирующее уст-
ройство:
1 — ткань; 2 — центрирующие вал-
ки; 3 — рама; 1а — щуп (датчик
смещения); 16 — двухпозицион-ный
регулятор; 1в — мембранный испол-
нительный механизм.
Ткань должна поступать в зазор между валками точно по-
середине длины валков, т. е. расстояния от кромок ткани до
стрел, ограничивающих ширину распределения резиновой сме-
си на валках, должны быть равны с обеих сторон. Для этого
используют различные центрирующие устройства, одно из ко-
торых показано на рис. 5.19. Щуп 1а находится в постоянном
контакте с кромкой ткани 1 и при смещении ткани воздейст-
вует на заслонку в двухпозиционном регуляторе 16. Давление
воздуха на выходе регулятора меняется, и мембранный испол-
нительный механизм 1в поворачивает раму 3 с центрирующими
валками 2 в нужном направлении (например, при наклоне ра-
мы вправо ткань смещается влево).
Ткань, поступающая в зазор между валками, должна быть
определенной ширины, без складок и иметь соответствующее
натяжение. Наиболее просто увеличить ширину ткани с по-
мощью ширительных дуг (изогнутых труб, между которыми
проходит ткань). При изменении ширины ткани посылается
Сигнал регулятору, который заставляет исполнительный меха-
низм повернуть дугу в соответствующем направлении.
Ниже описано устройство, обеспечивающее измерение и ре-
гулирование ширины полотна корда (ткани), а также центри-
рование его.
Ширина полотна корда измеряется бесконтактным способом
(рис. 5.20). В каждую скобу 3, совершающую возвратно-посту-
пательное движение от двигателя Ml, вмонтированы сопло 1
и приемная трубка 2. Если полотно корда 4 не закрывает соп-
ла, то струя воздуха, выходящая из сопла, попадает в трубку,
создавая давление под соответствующей мембраной 6, и кон-
такт К замыкается. При пересечении полотном корда струи
воздуха давление под мембраной снижается до нуля, и кон-
такт К размыкается. Размыкание контакта является сигналом
для электронного логического устройства ЛУ к началу под-
счета импульсов, вырабатываемых датчиком. Один миллиметр
перемещения скобы соответствует одному импульсу, поэтому
число миллиметров, пройденных скобой после пересечения
струи воздуха полотном корда, равно числу импульсов, полу-
ченных логическим устройством.
266
Рис, 5.20. Схема регулирования ширины полотна корда и центрирования его:
1 — сопла: 2 — приемные трубки; 3 — скобы; 4 — полотно корда; 5 — резиновые шланги;.
6 — мембрана; 7 — дуга ширительного механизма; 8 — центрирующие валки.
Минимальное расстояние между соплами (скобы сошлись)?
составляет 1200 мм, максимальное (скобы разошлись) —
1700 мм. В момент сближения скоб включается генератор им-
пульсов (под действием механической связи скобы с генера-
тором).
Ширина полотна корда определяется как сумма минималь-
ного расстояния между соплами (эта величина, равная 1200 мм,
постоянно введена в логическое устройство) и числа импуль-
сов, т. е. числа миллиметров, принятых логическим устройством
от обеих скоб. Полученная, сумма указывается с помощью
цифровых индикаторных ламп. При отклонении ширины от за-
данного значения на ±5 мм логическое устройство выдает
сигнал в пульт управления ПУ, обеспечивающий включение в
соответствующем направлении реверсивного двигателя М2
привода ширительного механизма. При этом дуга 7 поворачи-
вается в соответствующем направлении.
Разность чисел импульсов, полученных от скоб, соответст-
вует смещению полотна корда от средней линии. При смеще-
нии на ±10 мм логическое устройство обеспечивает включение
реверсивного двигателя М3 привода центрирующего механизма.
Процесс вулканизации автомобильных камер. Перед вулка-
низацией стык камеры замораживают для того, чтобы он не
разошелся при поддувке камер на шаблоне. Эту операцию про-
водят на специальном столе, охлаждаемом до температуры
—8 °C раствором хлорида кальция. Продолжительность вы-
держки (12—15 мин) контролируют с помощью реле времени.
Затем камеры поддувают на шаблоне сжатым воздухом под
267
Рис. 5.21. Функциональная схема автоматизации процесса вулканизации авто-
мобильных камер:
1а — регулирующее устройство; 16 — исполнительное устройство; 2 — кнопочный пост
управления («Закрытие*, «Открытие*, «Стоп*); 2а — командный электро пневматический
•прибор; 26, 2в — трехходовые клапаны; За — термоэлектрический преобразователь; Зб —
регулирующий потенциометр; Зв — исполнительное устройство; 4 —- конденсатоотводчнк;
5, 6 — реле давления; 7 — камера; 8, 9 — нижияя и верхняя половины пресс-формы; 10 —
шатун; 11 — дуга аварийного выключателя; 12, 13, 15 — конечные электрические выклю-
чатели; 14 — конечный пневматический выключатель.
давлением 0,2—0,5 МПа до наружного диаметра определен-
ного размера, при достижении которого камера касается огра-
ничителя, отключающего подачу в нее воздуха.
Поддутая камера 7 закладывается в нижнюю половину 8
пресс-формы индивидуального (одноместного) вулканизатора
(рис. 5.21). Вентиль камеры соединяют с трубкой, по которой
во время вулканизации внутрь камеры подается теплоноситель
(пар). Обе половины (8 и 9) пресс-формы снабжены рубаш-
кой для подачи пара. Нажатием кнопочного выключателя на
посту управления 2 включают двигатель Ml, который закры-
вает вулканизатор. При полном смыкании верхней половины
пресс-формы с нижней конечный выключатель 15 (SQ2)*
выключает двигатель Ml и включает командный прибор 2а
(КЭП-12у), а шатун 10 воздействует на пневматический конеч-
ный выключатель 14, что обеспечивает подачу воздуха к при-,
бору 2а.
Командный прибор 2а открывает трехходовой клапан 26,
и в камеру подается пар из линии, где поддерживается посто-
янное давление регулятором 1а. В конце цикла вулканизации
командный прибор 2а с помощью трехходового клапана 26
прекращает подачу пара в камеру 7, а с помощью трехходово-
го клапана 2в сначала соединяет камеру с линией вакуума
* В скобках указано обозначение контакта на принципиальной электри-
ческой схеме (см. рис. 5.22).
268
для удаления пара, а затем сообщает ее с атмосферой. Он же
подает команду на включение двигателя ЛГ/ для открытия вул-
канизатора. При полном открытии его шатун 10 воздействует
на конечный выключатель 13 (SQ3) и тем самым выключает
двигатель Ml. Командный прибор 2а выключается, готовый к
проведению нового цикла.
Для аварийного останова вулканизатора при его закрытии
служит дуга аварийного выключателя 11, воздействующая' на
конечный выключатель 12 (SQ1). После останова двигатель
реверсируется, и вулканизатор полностью открывается.
На кнопочном посту управления 2 кроме кнопки, обеспе-
чивающей закрытие вулканизатора, имеются еще две кнопки:
одна — для открытия вулканизатора при ручном управлении,
другая—для останова двигателя, как при закрытии, так и при
открытии вулканизатора.
Реле давления 5 и 6 (два реле устанавливают для повы-
шения надежности) исключают открытие вулканизатора при
наличии давления в камере.
Температуру в вулканизаторе регулируют групповым ре-
гулятором Зб. В одну секцию (группу) объединяют до двенад-
цати вулканизаторов. Для каждой секции устанавливают один
регулятор, поддерживающий постоянную температуру конден-
сата, сбрасываемого с вулканизаторов данной секции. Прак-
тика использования таких схем регулирования показала, что
температура во всех вулканизаторах поддерживается в допу-
стимых пределах.
Ниже описана работа принципиальной электрической схемы
вулканизатора (рис. ,5.22).
Перед началом работы необходимо включить трехполюсный
автоматический выключатель QF и выключатель SA2 в прибо-
ре КЭП-12у. Для закрытия вулканизатора нажимают двухцеп-
ной кнопочный выключатель SB1. Его замыкающий контакт
включает катушку КМ1 магнитного пускателя закрытия,
а размыкающий контакт (строка 5) разрывает цепь катушки
КМ2 магнитного пускателя открытия (система блокировки,,
предотвращающая одновременное включение обоих магнитных
пускателей). Силовые контакты КМ1 магнитного пускателя за-
крытия замыкаются, включается двигатель Ml, и вулканизатор,
закрывается. Замыкающийся при этом блокирующий кон-
такт КМ1 (строка 10) дает возможность опустить кнопочный
выключатель SB1, а размыкающийся контакт КМ1 (строка 5)
предотвращает одновременное включение магнитного пускате-
ля открытия (катушка КМ2).
При полном смыкании обеих половин пресс-формы срабаты-
вает конечный выключатель SQ2. Его размыкающий контакт
(строка 9) отключает катушку КМ1, а замыкающий (стро-
ка 12) включает катушку К4 соленоидного устройства команд-
ного прибора РЗ (КЭП-12у). При этом замыкается контакт
Р3.1, и начинает работать двигатель М2 прибора. В камеру,
2В9
Рис. 5.22, а. Принципиальная электрическая схема управления вулканизатором
для автомобильных камер,
Рис. 5.22,6, в. Циклограмма работы контактов командного прибора (б), схема
работы конечных выключателей вулканизатора (в).
поступает пар, и контакты Р1 и Р2 двух реле давления раз-!
мыкаются. Промежуточное реле РЗ обесточивается, его кон-
такт КЗ (строка 3) замыкается, и включается лампа HL2
(«Давление в камере»).
По окончании цикла вулканизации замыкаются контакты
Р3.2 и Р3.5, и включается катушка КМ2 магнитного пускате-
ля открытия (при условии снятия давления в камере и замы-
кания контактов Р1 и Р2 реле давления). Его силовые кон-
такты КМ2 замыкаются, и двигатель М2 начинает открывать
вулканизатор. Размыкающийся при этом контакт КМ2 (стро-
ка 9) предотвращает одновременное включение магнитного
пускателя закрытия (катушка КМ1). При некотором откры-
тии вулканизатора размыкается контакт Р3.1; он готов к про-
ведению нового цикла. При полном открытии вулканизатора
срабатывает конечный выключатель SQ3 и своим контактом
(строка 5) выключает двигатель Ml. При снятии давления в
камере включается катушка КЗ промежуточного реле, размы-
кающий контакт КЗ которого выключает лампу HL2.
Перед окончанием цикла вулканизации замыкается кон-,
такт РЗ.З. Это дает возможность командному прибору еще не-
которое время работать после размыкания контакта конечного
выключателя SQ3. Без такой доработки невозможно совместить
размыкание контакта выключателя SQ3, отключающего двига-
тель М2 командного прибора, и приведение контакта Р3.2 в
исходное состояние, обеспечивающее возможность проведения
нового цикла вулканизации (контакт Р3.2 размыкается в ходе
доработки, а контакт РЗ.З — в конце доработки, включая дви-
гатель Ml).
271
Чтобы катушка К4 соленоида не была под напряжением в
течение всего цикла вулканизации, при некотором закрытии
вулканизатора размыкается контакт Р3.4; он замыкается вновь
лишь при открытии вулканизатора, готовя цепь соленоида
для нового цикла.
Контакты Р3.5 и Р3.6 в начале вулканизации размыкаются,
что предотвращает возможность включения в это время дви-
гателя вулканизатора. Как уже было сказано, этому же пре-
пятствуют и контакты Р1 и Р2 реле давления (при наличии
давления пара в камере). Контакт Р3.7 замыкается в ходе до-
работки1, готовясь к проведению нового цикла.
Если при закрытии вулканизатора воздействовать на рычаг
аварийного выключателя, то переключается его контакт SQ1„
и катушка КМ1 магнитного пускателя закрытия обесточивает-
ся. При этом включается катушка КМ2 магнитного пускателя
открытия, и вулканизатор после останова тут же начинает
открываться.
Для ручного управления переключатель рода работы SA1
становится в положение «Р» («Ручное»). При этом контактом
SA1 (строка 13) переключателя отключается командный при-
бор, и исключается возможность воздействия через контакт
Р3.2 на катушку КМ2 магнитного пускателя открытия (кон-
тактом SA1 переключателя). Закрытие и открытие вулканиза-
тора в этом случае производится нажатием кнопочных выклю-
чателей SB1 и SB2. Кнопочным выключателем SB3 можно
остановить двигатель вулканизатора как при автоматическом,
так и при ручном управлении.
Лампа HL1 сигнализирует о наличии напряжения в сети.
На рис. 5.22, б приведена циклограмма работы контактов
прибора КЭП-12у, а на рис. 5.22, в дается пояснение работы
конечных выключателей вулканизатора.
Процесс вулканизаций автомобильных покрышек в форма-
торах-вулканизаторах. Ниже рассмотрена схема автоматиза-
ции процесса вулканизации (рис. 5.23), начиная с момента,
когда покрышка уже загружена в вулканизатор (процесс ав-
томатической выгрузки покрышки не рассмотрен). Правильно
надетая на диафрагму покрышка обеспечивает включение
электродвигателя форматора-вулканизатора, который начина-
ет производить смыкание половин паровой камеры. При не-
котором смыкании верхней (на схеме не показана) и нижней I
половин камеры с помощью конечного выключателя закрыва-
ется клапан II на линии вакуума, и эта линия отключается от
диафрагмы. К мембране клапана 13, установленного на линии
подачи формующего пара в диафрагму (клапан 12 на линии
сброса формующего пара открыт), подается воздух, и вклю-
чается реле времени. Через некоторое время это реле, настро-
енное на полное вытеснение воздуха из всей системы и неко-
торый ее прогрев, обеспечит закрытие клапана 12.
272
Рис. 5.23. Функциональная схема процесса вулканизации автомобильных по-
крышек в форматоре-вулканизаторе:
1 — нижняя половина паровой камеры; 2 — нижняя полуформа; 3 — цилиндр; 4 — шток;-
5 — верхнее бортовое кольцо; 6 — диафрагма; 7 — нижиее бортовое кольцо; 1а — термо-
электрический преобразователь; 16 — регулирующий потенциометр; 1в — исполнительное-
устройство; 2а — командный электропиевматическнй прибор; 8, 9, 10 — реле давления;
26, 2г, 2д, 2е, 2ж, 2к, И, /3 — трехходовые клапаны; 2в, 2и, 2л, /2 — двухходовые кла--
паны.
При дальнейшем закрытии паровой камеры откроется кла-
пан на линии подачи воздуха (на схеме не показан) для об-
дува пресс-формы и покрышек.
Не закрыв полностью паровую камеру, двигатель формато-
ра-вулканизатора останавливается; при этом клапан 13 за-
крывается. Одновременно диафрагма через клапан 12 сооб-
щается с линией выпуска формующего пара.
Давление снимают для того, чтобы дать возможность диаф-
рагме и покрышке занять правильное положение. Через некото-
рое время включенное при останове паровых камер реле време-
ни включит двигатель форматора-вулканизатора, и паровые ка-
меры будут продолжать закрываться. Вновь откроется кла-
пан 13 и произойдет повторный обдув пресс-форм. При даль-
нейшем закрытии паровой камеры прекратится подача форму-
ющего пара в диафрагму (клапан 13 закроется), и диафрагма-
сообщится с линией сброса формующего пара (клапан 12). Та-
ким образом предотвращается сильное раздутие покрышки и по-
падание протектора в стык .полуформ.
Перед полным закрытием паровой камеры прекращается
обдув пресс-формы. В момент достижения оптимального натя-
га в соединении половин камеры двигатель форматора-вулка-
низатора останавливается (с помощью конечного выключателя),
273
18—581
а командный электропневматический прибор (КЭП) 2а вклю-
чается в работу. При этом закрывается клапан 2г на линии
сброса охлаждающей воды, который оставался открытым от
предыдущего цикла. Одновременно через этот клапан паровая
камера сообщается с линией сброса конденсатора. Открывается
клапан 2д на линии подачи греющего пара в диафрагму. От-
крывается клапан 26 и пропускает сжатый воздух от регуля-
тора температуры 16 к мембране регулирующего клапана 1в
на линии пара в паровую камеру. Этот регулятор начинает ре-
гулировать температуру в паровой камере.
После непродолжительного прогрева покрышки изнутри за-
крывается клапан 2д; закрывается клапан 2и на линии цирку-
ляции перегретой воды, и открывается клапан 2е на линии ее
подачи.
По окончании вулканизации закрывается клапан 26; при
этом воздух с мембраны клапана 1в сбрасывается в атмосфе-
ру, и клапан закрывается. Закрываются клапаны 2е и 2к на
линиях подачи и сброса перегретой воды, и открывается кла-
пан 2и на линии циркуляции перегретой воды (во избежание
ее остывания в подводящих трубах при отсутствии потребле-
ния). Открываются клапаны 2ж и 2л на линиях подачи и
сброса охлаждающей воды. Открывается клапан 2в и начина-
ется охлаждение пресс-форм. Клапан 2г срабатывает, отклю-
чая выход паровой камеры от конденсатоотводчика и подсое-
диняя его к линии сброса охлаждающей воды.
Далее командный прибор включает двигатель форматора-
вулканизатора, паровая камера начинает открываться, и при-
бор выключается. Как только паровая камера начнет откры-
ваться, отключается питание командного прибора сжатым воз-
духом и подключается сжатый воздух к электропневматиче-
ским клапанам, управляемым конечными выключателями фор-
матора-вулканизатора. С помощью клапана 11 диафрагма со-
общается с линией вакуума. На этом вулканизация покрышки
заканчивается.
Для обеспечения безопасной работы в схеме автоматизации
предусмотрены реле давления 8, 9, 10, не позволяющие от-
крыть паровую камеру, если камера и диафрагма находятся
под давлением.
Если во время закрытия паровой камеры требуется оста-
новить двигатель форматора-вулканизатора, необходимо на-
жать на предохранительную скобу (на схеме не показана)’,
и паровая камера откроется полностью.
Производство резиновых технических изделий (РТИ)
Некоторые цехи завода представляют собой самостоятельные производ-
ства (рукавов, клиновых ремней, неформовых и формовых изделий и дру-
гие). Подготовительный цех и цех каландров (с участком пропитки тексти-
ля латексом и последующей сушкой) являются общими для всех остальных
цехов завода. Они аналогичны соответствующим цехам шинного завода.
274
Производство рукавов занимает одно из ведущих мест в резиновой про-
мышленности. Резиновые рукава применяют для передачи газов, жидкостей
и сыпучих материалов. Клиновые ремни также находят широкое применение
(клиноременные передачи и пр.). Неформовые изделия используют в каче-
стве уплотнений рам, дверей, крышек аппаратов и т. п. К неформовым изде-
лиям относятся шнуры, пластины, маты, коврики и т. п. Формовые изделия
выпускают в очень большом ассортименте: амортизаторы, уплотнители (в ос-
новном для автомобильной и авиационной промышленности), защитные гоф-
рированные чехлы, пробки и т. п. Формовые изделия изготовляют методом
литья, когда разогретая резиновая смесь под давлением подается в формы,
либо методом формования, когда резиновую заготовку помещают в полость
формы и запрессовывают.
Автоматизация процессов производства РТИ. Многие тех-
нологические процессы на современных заводах РТИ осуще-
ствляются при участии человека. Сложность автоматизации
этих процессов обусловлена их технологией и устройством ма-
шин, дискретностью производства, отсутствием надежных при-
боров контроля и регулирования ряда параметров, большим
разнообразием производства. Ниже описаны схемы автомати-
зации некоторых технологических процессов на заводах РТИ.
Процесс формования и вулканизации изделий на прессах.
После закладки форм 1 с заготовками резиновой смеси на
плиты 2 пресса с паровым обогревом (рис. 5.24) нажимают на
кнопочный выключатель 2а. Включается в работу командный
электропневматический прибор 26 (КЭП-12у). Он управляет
водораспределительной коробкой 5 (дистрибутором). Сначала
в гидравлический цилиндр 4 (под плунжер 3) пресса подает-
ся вода низкого давления, обеспечивающая подъем плит с фор-
Рнс. 5.24. Схема автоматизации процесса формования и вулканизации рези-
новых изделий на прессах с паровым обогревом:
1 — форма; 2— плита; 3— плунжер; 4— гидравлический цилиндр; 5 — водораспредели-
тельная коробка (дистрибутор); 2а — кнопочный выключатель; 26 — командный электро-
пиевматическнй прибор (КЭП-12у); 2в, 2г, 2д — мембранные исполнительные механизмы;
о — реле давления; 16— регулирующий потенциометр; 1е — мембранное исполнительное
устройство; 7 — обратный клапан.
18*
275
прессам
Рис. 5.25. Функциональная схема автоматизации процесса вулканизации ре-
зиновых изделий и а прессах с электрическим обогревом:
1 — форма; 2 — плита; 3 — плунжер; 4 — гидравлический цилиндр; 5—9 — термоэлектриче-
ские преобразователи; 10—14, 18 — магнитные пускатели; 15 — электронагреватель; 16 —
реле давления; 17 — кнопочный выключатель; 18 — командный прибор (реле времени);
20 — маслоиапорная установка; 21 — электромагнитный трехходовой клапан; 22 — мем-
бранный исполнительный механизм маслонапорной установки.
мами и предварительную запрессовку. Далее по сигналу реле
давления 6 включается подача воды высокого давления, кото-
рая находится под плунжером в течение всего процесса вул-
канизации. В конце цикла командный прибор обеспечивает
слив воды из гидравлического цилиндра, и плиты с формами
опускаются.
Температуру плит пресса регулируют групповым регулято-
ром 16 (один на секцию прессов).
На рис. 5.25 показана функциональная схема автоматиза-
ции вулканизационного пресса с электрическим обогревом
плит. В схеме использована индивидуальная маслонапорная
установка 20, создающая в гидравлическом цилиндре 4 и низ-
кое, и высокое давление. Переключение установки для созда-
ния высокого давления происходит автоматически, с помощью
специального устройства. Создание низкого давления начина-
ется с подачи воздуха через трехходовой клапан 21 к мемб-
ранному исполнительному механизму 22 маслонапорной уста-
новки. Реле давления 16 обеспечивает включение двигателя М
в случае понижения высокого давления под плунжером 3 в
ходе вулканизации. В конце цикла снимается давление с мемб-
ранного исполнительного механизма 22, и гидравлический ци-
линдр 4 сообщается с линией слива; пресс открывается. Управ-,
ление процессом во времени ведется командным электропнев-
матическим прибором 18 (или реле времени).
Температуру плит регулируют включением и выключением
электронагревателей с применением машины автоматической
•276
Рис. 5.26. Схема автоматизации процесса вулканизации резиновых изделий
в котле:
/ — крышка; 2 — пневматический конечный выключатель; 1а — кнопочный выключатель;
/б —командный электропневматический прибор (КЭП-12у); 1в— сигнальная лампа
«Цикл идет»; 1г — трехходовой клапан; 2 а — термоэлектрический преобразователь; 2б —
регулирующий потенциометр; 2в, Зб — мембранное исполнительное устройство; За — ре-
гулятор давления; 3 — предохранительный клапан; 4 — обратный клапан; 5 ~ термометр
расширения; 6 — устройство блокировки; 7 — манометр.
регистрации, регулирования И сигнализации М-40 или
МАРС-200 Р (или им подобной).
Процесс вулканизации резиновых изделий в котлах. На
рис. 5.26 приведена функциональная схема автоматизации
процесса вулканизации изделий в котлах с воздушной средой.
После загрузки изделий крышку 1 котла закрывают. При
этом срабатывает пневматический конечный выключатель 2,
который подает воздух к командному электропневмэтическому
прибору 16 (КЭП-12у). Аппаратчик нажимает на кнопочный
выключатель 1а, и командный прибор включается в работу,
о чем сигнализирует лампа 1в. Прибор КЭП-12у открывает
трехходовой клапан 1г для заполнения котла воздухом. По-
стоянное давление воздуха в котле обеспечивает регулятор,
давления За (общий для нескольких котлов). Обратный кла-
пан 4 предотвращает понижение давления в данном котле при
заполнении воздухом других котлов.
Температура в котле поддерживается постоянной с помо-
щью регулятора 26. По окончании вулканизации командный
прибор с помощью трехходового клапана 1г соединяет полость
котла с атмосферой; теперь крышку котла можно открыть.
1 Конечный пневматический выключатель 2 обеспечивает до-,
полнительную блокировку котла: при открытии крышки отклю-
чается подача воздуха к командному прибору, и трехходовой.
277
Рис. 5.27. Схема автоматизации процесса вулканизации резиновых изделий в
туннельных вулканизаторах:
1 — цепной транспортер с формами; 2 — корпус туннеля; 3 — вентилятор; 4 — калорифер;
1а, 2а, 26, 2в — термоэлектрические преобразователи; 16 — регулирующий потенциометр;
1в — исполнительное устройство; 2г — переключатель термоэлектрических преобразовате*
лей; 2д — милливольтметр.	J
клапан 1г сообщает внутреннюю полость котла с линией сбро-
са независимо от того, дал ли на это команду прибор 16.
Процесс вулканизации резиновых изделий в туннельных
вулканизаторах непрерывного действия (рис. 5.27). Вулкани-
зуемые изделия в формах непрерывно перемещаются по транс-
портеру 1. Постоянная температура воздуха в туннелях обес->
печивается регулятором температуры 16. Температура в раз-
личных точках вулканизатора периодически контролируется с
помощью термоэлектрических преобразователей 2а, 26, 2в и
милливольтметра 2д с переключателем 2г.
6.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАСС
При переработке пластических масс осуществляются следую-
щие процессы: смешение, измельчение, таблетирование, нагре-
вание, сушка, прессование, вальцевание, каландрование, экст-
рузия, литье под давлением, вакуум-формование.
Некоторые виды оборудования, применяемого при перера-
ботке пластмасс, аналогичны оборудованию заводов резиновой
промышленности (вальцы, каландры, гидравлические прессы,
литьевые машины).
Автоматизация процессов производства изделий из пласт-
масс. Схемы управления (регулирования, сигнализации, блоки-
ровки) на предприятиях резиновой промышленности и пере-
работки пластмасс, как правило, строятся по одним и тем же
принципам. Поэтому ниже рассмотрены вопросы автоматиза-
278
Рис. 5.28. Схема регулирования температуры	z
я одной из зон экструдера:
1—	рубашка цилиндра экструдера; 2— электронагре-	г I
.ватель; 3 — камера давления; 1а — термоэлектриче-	|
ский преобразователь; 16 — регулирующий потеицио-	✓
метр; 1в — электромагнитный клапан.	J -4- р-СЖгт---
ГТ Иода
ции лишь некоторых процессов пере- <—у- , т —>
работки пластических масс в изделия. ;	/ I
Процессы экструзии применяют 2 ЛА АА
при изготовлении пленок, листов,
шлангов, труб, профильных изделий	'
из наполненных и ненаполненных
термопластов, вспененных материалов и др. Эти процессы про-
водятся в специальных машинах — экструдерах. В экструдере
червяк, приводимый во вращение от электродвигателя через ре-
дуктор, захватывает из загрузочной воронки материал, переме-
шивает его, пластифицирует, перемещает вдоль цилиндра и вы-
давливает через головку с отверстием определенной формы.
Контроль и регулирование температуры цилиндра ведутся по
зонам, каждая из которых снабжена устройством для нагрева-
'ния и охлаждения.
На рис. 5.28 показана схема регулирования температуры в
одной из зон цилиндра экструдера. В рубашке цилиндра на-
ходится вода или даутерм А. Пары воды (или даутерма. Л),
поступают в камеру давления, расположенную над зоной. При
температуре в зоне выше заданной повышается давление воды
(или даутерма). Термоэлектрический термометр 1а посылает
сигнал позиционному регулятору 16. Срабатывает соленоидный
клапан 1в, и- через рубашку камеры давления начинает про-
текать охлаждающая вода. Это вызывает конденсацию паров'
в камере, и давление воды (или даутерма) начинает пони-
жаться. При этом вода (или даутерм) будет кипеть, спо-
собствуя интенсивному охлаждению цилиндра в данной
зоне.
В случае применения пластинчатых или трубчатых нагре-
вателей омического сопротивления, укладываемых в спираль-
ные канавки на наружной поверхности цилиндра, при разогре-
ве последнего к нагревателям подводится полное напряжение.
При достижении заданной температуры напряжение автома-
тически уменьшается вдвое. Температуру регулируют позици-
онными регуляторами, воздействующими на поток электриче-
ской энергии, поступающей к нагревателям.
На рис. 5.29 дана одна из возможных схем регулирования
температуры цилиндра и червяка осциллирующего смесителя-
пластификатора. Температура в двух зонах 1 и 2 цилиндра и
червяка 3 регулируется косвенным путем — стабилизацией тем-
пературы обратной воды. При температуре обратной воды ни-
же заданной трехходовой клапан 1г пропускает воду через
279
Рис. 5.29. Схема регули-
рования температуры ци-
линдра и червяка осцил-
лирующего смесителя-
пластификатора:
1,2 — зоны цилиндра; 3 —
червяк; 4 — теплообменник
(нагреватель); 5 — водяной
холодильник; б — загрузоч-
ная воронка; 1а — термо-
электрический преобразова-
тель; 16 — регулирующий
потенциометр; 1в — магнит-
ный пускатель; 1е — треххо-
довой клапан; 1д —• электро-
нагреватель.
теплообменник 4 с электрическим обогревом. В это время
электронагреватель 1д этого теплообменника включен. Когда
температура достигает заданного значения, клапан начинает
подавать воду через ' холодильник 5, охлаждаемый водой,
а электронагреватель отключается.
Процесс прессования изделий из реактопластов (рис. 5.30)
аналогичен процессу вулканизации ’ резиновых изделий на
прессах ((см. рис. 5.26). Ниже рассмотрена принципиальная
электрическая схема управления (рис. 5.31), предусматриваю-
щая подпрессовку изделий. При родпрессовке полуформы не-?
сколько расходятся, и летучие вещества удаляются из мате-
риала, находящегося в форме. При этом улучшается качество
Рис. 5.30. Функциональная схема автоматизации процесса формования из-
делий из реактопластов:
1 — гидравлический цилиндр; 2 — оформляющие части пресс-формы; 3 — пуансон; 4 — мат-
рица; 5 — материал (в виде таблетки); 6— маслонапорная установка; 7 — электрокон-
тактный манометр (реле давления); 8— кнопочный выключатель; 9— командный при»
бор (реле времени); 1в, 2в, 10 — магнитные пускатели; //—трехходовой клапан; 1а, 2а-*
термоэлектрические преобразователи; 16, 26 — регулирующие потенциометры.
280
Рис. 5.31. Принципиаль-
ная электрическая схема
управления гидравличе-
ским прессом.
изделий, а продолжительность их отверждения уменьшается
на 40—45%.
При нажатии на двухцепной кнопочный выключатель SB1 по-
дается напряжение к катушке К5 соленоида электропнев-
матического прибора (КЭП), который замыкает свой контакт
Р/. При этом 'Включается двигатель М командного прибора.
При нажатии на выключатель SB1 подается напряжение и
к катушке КЗ промежуточного ,реле, которое сам сблокируется
контактом КЗ (строка 7). При этом контакт КЗ замкнется
.(строка 1) и включит катушку электромагнитного клапа-
на К4, обеспечивающего подачу сжатого воздуха к мембран-i
ному исполнительному механизму маслонапорной установки.
Одновременно этот контакт включит катушку КМ магнитного
пускателя двигателя маслонапорной установки.
Матрица и пуансон начинают смыкаться. При полном смы-
кании давление в цилиндре достигнет значения, заданного на
электроконтактном манометре. Замкнется контакт Р2 (стро-
ка 5) этого манометра, и 'включатся катушки К1 и К2 проме-
жуточных реле. Замыкающим контактом К1 (строка 6} само-
блокируется катушка К1- Размыкающий контакт К1 (стро-
ка-4) обесточивает катушку КМ магнитного пускателя. При
этом двигатель маслонапорной установки остановится. Разом-
кнется контакт Р1 (строка 8) и обесточит катушку КЗ до
окончания режима; контакты КЗ и КЗ (строки 1 и 7) разом-
кнутся. Обесточится ’катушка К4 электромагнитного клапана,
с мембраны маслонапорной установки снимется давление 'Воз-
духа, и матрица начнет опускаться. Благодаря этому из мате-
риала удаляются летучие вещества. Через некоторое время
281
замкнется 'контакт Pl (строка 3), и матрица вновь сомкнется с
пуансоном. Если по регламенту требуются две подпрессовки,
то через некоторое время (после полного смыкания) контакт
Р1 (строка '3) разомкнется, и матрица опять отойдет от пуан-
сона. По окончании подпрессовок контакт Р1 (строка 3)
остается замкнутым на все остальное время 'ци'кла.
Давление в гидравлическом цилиндре достигает значения,
которое может создать насос низкого ’давления; происходит
автоматическое подключение (внутри маслонапорной установ-
ки) насоса высокого давления, который и обеспечит создание
нормального прессового усилия. Отключение двигателя насо-
са осуществляется контактом Р2 (строка '5) электроконтакт-
ного манометра.
Если высокое давление в течение цикла будет уменьшать-
ся, контакт Р2 (строка 6) электроконтактного манометра под-
ключит катушку реле К2. При этом контакт К2 (строка 5)
о'бесточит катушку реле К1, и контакт К1 (сорока 4) замк-
нется. Катушка КМ магнитного пускателя окажется включен-
ной, и двигатель насоса начнет работать.
Температуру матрицы и пуансона регулируют либо с по-
мощью индивидуальных электрических позиционных регуля-
торов, либо с применением машины обегающего контроля,
сигнализации и регулирования (например, типа М.АРС-200Р).
7.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБЩЕЗАВОДСКИХ СИСТЕМ
ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Системы водоснабжения
Химические .предприятия потребляют воду в качестве хладо-
и теплоносителей, а также как средство пожаротушения в
противопожарных устройствах.
Системы оборотного водоснабжения. Охлаждение большин-
ства технологических аппаратов осуществляется водой, 'и по-
требление ее на современных химических предприятиях дости-
гает десятков и сотен тысяч тонн. Такие потребности не мо-
гут быть удовлетворены только ,за счет водопроводной воды,
поэтому нагретую в аппаратах воду вновь охлаждают атмос-
ферным воздухом в специальных устройствах — вентиляцион-
ных градирнях (рис. 5.32, а).
При управлении системой оборотного водоснабжения необ-
ходимо стабилизировать температуру в сборном баке 6 гра-
дирни, поскольку колебания ее являются сильными возмуще-
ниями для охлаждаемых аппаратов, 1. Поставленная задача
решается следующим образом. При пуске электродвигателей
охлаждаемых аппаратов автоматически включается один из
электродвигателей рабочего насоса 2. Вода при движении че-
рез аппарат нагревается, и температура ее в сборном баке 6
повышается. По достижении первого предельного значения
282
Вода на ТЭЦ (обратная
теплосеть)
-4 От потребителя
Рис. 5.32. Схема управления системами оборотного (а) и горячего (б) во»
доснабжения:
/ — охлаждаемые аппараты; 2 — циркуляционные насосы; 3, 4 — вентиляторы; 5 — корпус
градирни; 6 — сборный бак.
температуры срабатывает один из позиционных регуляторов,
и включается вентилятор 3; воздух просасывается через рас-
пиливаемую сверху градирни нагретую воду и охлаждает ее.
Если включение одного вентилятора недостаточно и темпера-;
тура продолжает повышаться, срабатывает второй регулятор
и включается вентилятор 4. Температура воды уменьшается,
и происходит отключение вентиляторов в обратной последова-
тельности.
Системы горячего водоснабжения используют для получе-
ния горячей воды — теплоносителя для многих технологиче-
ских аппаратов. Как и при оборотном водоснабжении, управ-
лять устройствами данной системы следует таким образом,
чтобы температура поступающей в производство горячей во-
ды была постоянной.
283
Горячую воду на химических предприятиях получают, как
правило, смешением воды из прямой и обратной линий теп-
лосети. Это позволяет регулировать температуру горячей во-
ды изменением соотношения расходов воды (рис. 5.32, б).
Системы противопожарного водоснабжения. В случае по-
вышенной пожароопасности сырья, полуфабрикатов и продук-
тов в производственных помещениях предприятий устанавли-
вают спринклерные автоматические системы противопожар-.
кого водоснабжения. Они, представляют собой ряд трубопрово-
дов, проложенных под потолком помещения, со спринклера-
ми над пожароопасными участками. Спринклеры — разбрыз-
гивающие устройства, выходные отверстия которых закрыты
замком из пластинок, соединенных между собой легкоплавким
сплавом. При возникновении пожара и повышении темпера-
туры до 75—90 °C сплав плавится, замок распадается, и на-
чинает разбрызгиваться вода, так как трубопроводы постоян-
но находятся под давлением.
Системы теплоснабжения
Эти системы служат для поддержания в производственных
помещениях определенного температурного режима с помощью
теплообменников, обогреваемых водой из теплосети. При же-
стких требованиях к поддержанию заданного режима устанав-
ливают индивидуальные регуляторы прямого действия в каж-
дом помещении, которые изменяют расход теплоносителя, по-
даваемого в нагреватели соответствующего помещения, в за-
висимости от температуры в нем. В химической промышлен-
ности чаще используется центральное регулирование с регу-
лятором расхода воды, поступающей из теплосети в производ-
ственное здание (рис. 5.33). Работа этого регулятора коррек-
тируется позиционными регуляторами температуры. Чувстви-
тельные элементы регуляторов температуры установлены в
четырех характерных помещениях, различно ориентированных
относительно сторон света, а электрическая схема построена
таким образом, чтобы промежуточное реле К отключило ре-
гулятор расхода в случае повышения температуры минимум в
двух различно ориентированных помещениях. Это приводит к
уменьшению температуры, контакты регуляторов температур
ры размыкаются, и регулятор расхода вновь открывает маги-
страль теплосети. Такая система обеспечивает регулирование
температуры с точностью до ±2 °С.
Схемой автоматизации предусмотрены также узлы защиты
системы от значительного повышения давления в трубопрово-
дах прямой теплосети '(что может привести к прорыву горячей
воды из нагревателей в помещение) и понижения давления в
обратной магистрали (что нежелательно вследствие возмож-
ного опорожнения нагревателей).
284
Рис. 5.33. Схема управления системой теплоснабжения:
а — электрическая; б — функциональная; 1 — грязеотбойиик; 2 — нагревательные элемент
ты; 3 — производственные помещения.
Системы вентиляции
Вентиляционные системы предназначены для обеспечения нор'-
малъных санитарно-гигиенических условий воздушной среды в
производственных .помещениях. В зависимости от выполняе-
мых функций различают приточные и вытяжные системы,,
а также системы воздушно-тепловых завес.
Системы приточной вентиляции обеспечивают подачу све-
жего воздуха определенной температуры в производственные
помещения с помощью калорифера и вентилятора ,( рис.
5.34, а). Основным параметром регулирования этих систем яв-
ляется температура воздуха после вентилятора. Регулирова-
ние осуществляется путем изменения расхода горячей воды,,
подаваемой из теплосети. Одной из серьезных проблем при ав-
томатизации приточных систем является защита калорифера
от замерзания в зимнее время. Для этой цели предусматри-
ваются два термометра сопротивления с позиционными регу-
ляторами температуры. Один из термометров устанавливает-
ся на начальном участке воздуховода, другой — на трубопро-
воде воды после калорифера. Если температура воздуха ниже-
3—4 °C, а температура воды ниже 20—30 °C, позиционные ре-
гуляторы срабатывают, выключают вентилятор, закрывают за-
слонку на воздуховоде и открывают клапан на трубопроводе-
воды. При рабочем отключении вентилятора система защиты;
осуществляет периодическое .прогревание калорифера пропус-
канием горячей воды.
285»
Рис. 5.34. Схема управления системой приточной вентиляции:
а — с калорифером, обогреваемым горячей водой; б—с электрокалорифером; / — воз-
душный фильтр; 2 — калорифер; 3 — вентилятор.
Если в качестве теплоносителя используют пар, то в ка-:
лорифере нагревается только часть воздуха. Другая часть на-
правляется непосредственно во всасывающую магистраль вен-
тилятора. Регулирующие воздействия в этом случае будут
вноситься изменением соотношения расходов основного и бай-
пасируемого потоков воздуха. Система защиты при таком ре-
гулировании должна обеспечить закрывание клапана на ма-
гистрали пара при полном закрывании заслонки основного
потока воздуха (или предотвращения перегрева незначитель-
ной части воздуха, который будет проникать через закрытую
заслонку).
На рис. 5.34, б показана схема регулирования электрока-
лорифера с четырьмя секциями равной мощности. Два пози-
ционных регулятора осуществляют включение и выключение
•секций в зависимости от температуры воздуха за вентилято-
ром. Точность такого регулирования ±1°С. Достоинство си-
стем с ,электрокалорифером — отсутствие необходимости в
устройствах защиты от замерзания.
В отдельных случаях приточная вентиляция обеспечивает
воздушное отопление производственных помещений за счет
нагревания воздуха в нескольких последовательно установлен-
ных калориферах до 40—50 °C. Заданная температура возду-
ха в помещении поддерживается регулятором температуры,
изменяющим расход горячей воды в калориферы. Регулирую-
щие клапаны на трубопроводах горячей воды настроены та-
(ким образом, чтобы при повышении температуры воздуха в
помещении сначала закрывался регулирующий клапан по-
следнего калорифера, и только в том случае, если этого недо-
статочно, в работу включались бы клапаны предыдущих кало-
риферов.
В промышленности применяют и более сложную систему
управления приточной вентиляцией — путем изменения произ-.
водительности вентилятора в зависимости от температуры на-
ружного воздуха. Если температура наружного воздуха умень-
'286
Рис. 5.35. Схема управления воздуш-
но-тепловой завесой:
/калорифер; 2 — вентилятор; 3 -• ка-
правляющие сопла.
шится ниже того значения, ко-
торое было принято при рас-
чете калорифера, то регуля-
тор температуры пропорцио-
нально уменьшит расход воз-
духа, и наоборот.
Дл
я экономии тепла в отдельных случаях воздух после по
мещения частично возвращают в воздуховод перед калорифе^
ром. Температура воздуха после вентилятора при наличии ре-
цикла стабилизируется путем изменения соотношения расхо-
дов наружного и рециркулирующего воздуха.
Системы вытяжной вентиляции. При автоматизации вытяж-
ных систем решается задача защиты вентилятора от «опроки-
дывания» при его остановке. В момент «опрокидывания» вы-
тяжная система начинает работать на приток за счет разре-
жения в помещении. Это тем более нежелательно в случае об-
щего (на несколько вытяжных систем) выходного воздухопро-
вода, так как в момент «опрокидывания» /в помещение могут
проникнуть вредные газы. Для исключения «опрокидывания»
на воздухопроводе вытяжной системы устанавливают заслон-
ку, которая блокируется ic электродвигателем вентилятора.
При остановке вентилятора заслонка закрывается и перекры-
вает вытяжной воздухопровод.
Если вытяжная система обслуживает помещения, в кото-
рых могут находиться особо опасные вещества, необходима
установка резервного вентилятора. В автоматическом режиме'
при непредусмотренной остановке рабочего вентилятора сра-
батывает реле потока воздуха, установленное на его воздухо-
проводе;- оно дает сигнал на включение резервного вентилято-
ра и открытие его заслонки.
Если помещение, обслуживаемое вытяжной системой, обо-
рудовано и приточной вентиляцией с регулируемой производи-
тельностью, одновременно должна изменяться производитель-
ность и вытяжной системы. С этой целью на вытяжном возду-
хопроводе устанавливают заслонку, на которую подается .ре-
гулирующее воздействие от регулятора, изменяющего расход
воздуха приточной системы.
Системы воздушно-тепловых завес предназначены для ста-
билизации температуры в производственных помещениях с
часто открываемыми грузовыми воротами (рис. 5.35). Рабо-
тает система управления завесой следующим образом. .При
открывании ворот срабатывает конечный выключатель, кото-
рый дает сигнал на включение вентилятора завесы и откры-
тие трубопровода теплоносителя. Воздух, нагретый в калори-
287
фере, поступает в определенном направлении .в зону ворот и
преграждает путь холодному атмосферному воздуху в поме-
щение. Расход воздуха, подаваемого в завесу, регулируется в
зависимости от температуры наружного воздуха. Это значи-
тельно сокращает потери тепла в летнее время. Отключение
тепловой завесы производится по сигналу того же 'конечного
выключателя при закрытии ворот.
Системы кондиционирования
Системы кондиционирования служат для автоматического
поддержания температуры и относительной влажности возду-
ха в помещениях предприятий. Для этой цели наружный воз-
дух ,перед подачей его в (помещение подвергают обработке в
калориферах и оросительной камере.
Кондиционеры для одного помещения. Воздух в кондицио-
нерах последовательно проходит обработку в калорифере 2
первого подогрева (рис. .5.36), оросительном устройстве 3 и
калорифере 4 второго подогрева. Стабилизация температуры и
относительной 'влажности осуществляется по температуре точ-
ки росы, причем регулирование провидится в два этапа (рис.
15.36, б). Первоначально путем соответствующей обработки
воздуха достигается температура точки росы (точка 3), за-
тем воздух нагревается до такой температуры (точка 4), что-
бы при подаче его в помещение обеспечивалась заданная тем-
пература (точка 5). Реализуется данный метод следующим
образом.
В холодный период года регулятор воздействует на клапан
теплоносителя калорифера 2 таким образом, чтобы воздух на-
.грелся (прямая 1—2) до температуры, характеризуемой точ-
’Рис. 5.36. Управление кондиционером по температуре точки росы:
а — схема управления; б —процесс регулирования иа Z-d-ди а грамме; 1 — воздушный
”фильтр; 2, 4 — калориферы; 3 — оросительная камера; 5 — вентилятор.
S288
Рис. 5.37. Управление кондиционером с регуляторами температуры и относи-
тельной влажности:
а — схема управления: б — значения параметров наружного воздуха и воздуха в поме-
щении на диаграмме /—И; 1 — воздушный фильтр; 2, 4 — калориферы; 3 — оросительная
камера; 5 — вентилятор.
кой 2. В оросительной камере воздух адиабатически охлажда-
ется и увлажняется '(прямая 2—3) до точки росы. В теплый
период постоянная температура точки росы поддерживается
регулятором путем изменения .расхода холодной воды, пода-
ваемой в оросительную камеру (калорифер 2 не работает).
Происходит процесс охлаждения и насыщения влагой возду-
ха |(прямая /—3). Таким образом, независимо от начальных
значений параметров наружный воздух .после оросителя всег-
да имеет одни и те же параметры, характеризуемые точкой 3.
В калорифере 4 воздух нагревается до определенной темпе-
ратуры в результате изменения расхода теплоносителя (точ-
ка 4).
~ Недостатком описанного метода является его неэкономич-
ность при значениях наружного воздуха, характеризуемых точ-
кой 4. Более предпочтительны системы с регулятором относи-
тельной влажности воздуха (рис. 5.37, а), который совместно
с регулятором температуры осуществляет прямое воздействие
йа те или' иные агрегаты кондиционера в зависимости от па-
раметров наружного воздуха. На .диаграмме I—d (рис. 5.37, б)
•показаны предельно допустимые значения температуры и от-
носительной влажности воздуха в помещении; четырехуголь-
ник, углами которого служат эти .значения, является допусти-
мой областью этих параметров. Кривой на диаграмме обозна-
чена область возможных параметров наружного воздуха, ко-
торую можно разбить на шесть зон. В табл. 10 приведены
данные по управлению системой кондиционирования в зави-
симости от параметров наружного воздуха.
Кондиционеры для нескольких помещений. На некоторых
производствах ‘в каждом .помещении необходимо поддержи-
вать свой микроклимат. Этого добиваются дополнительной об-
работкой воздуха после центральной системы кондициониро-
19—581
289
Таблица 10. Данные по системе автоматического управления
кондиционером (к рис. 5.37)
Область изменения параметров наружного воздуха	Работающие регуляторы	Регулирующие органы регуля- тора	Положение осталь- ных регулирующих органов	Примечание
I	Регулятор 1г	Клапан 1ж Клапан 1л	Заслонка 1з за- крыта, заслонка 1и н клапан 1к от- крыты	Клапан	1л включается при полном откры- тии клапана 1ж
II	Регулятор 1г Регулятор 1д	Клапан 1л Заслонки 1з, 1и	Клапан 1ж за- крыт, клапан 1к открыт	
III	Регулятор 1д	Заслонки 1з, 1и	Клапаны 1ж, 1л закрыты, клапан 1к открыт	
IV	Регулятор 1г	Клапан 1 л	Клапаны \ж, 1к и заслонка 1з за- крыты, заслонка 1и открыта	Насос ороси- тельной каме- ры выключен
V	Регулятор 1г Регулятор 1д	Клапан 1к Заслонки 1з, 1и	Клапаны 1ж, 1л закрыты	
VI	Регулятор 1г Регулятор 1д	Клапан 1л Заслонки 1з, 1и	Клапан 1ж, за- крыт, клапан 1к открыт	
вания в индивидуальных калориферах второго подогрева,
в эжекционных доводчиках (рис. (5.38, а) и путем смешения
нагретого воздуха после калорифера второго подогрева с
воздухом, пропускаемым помимо этого калорифера (рис.
5.38, б).
При использовании нескольких индивидуальных калорифе-
ров второго подогрева для регулирования температуры в каж-
дом помещении устанавливают дополнительные регуляторы,
изменяющие расход теплоносителя в соответствующие калори-
феры.
Эжекционные доводчики устанавливают после калорифера
второго подогрева (общая часть системы кондиционирования
на схеме >не по’казана). Воздух после кондиционера подается
через сопло доводчика и смешивается в нем с эжектируемым
из помещения воздухом, который предварительно обрабатыва-
ется в калорифере таким образом, чтобы в помещении под-
держивалась определенная температура. Это обеспечивается
регулятором температуры ^прямого Действия; регулирующее
’воздействие при этом осуществляется изменением соотноше-
ния расходов тепло- и хладоносителей, подводимых к трех-
ходовому клапану регулятора.
При смешении нагретого и холодного воздуха перед поме-
щением температуру в помещениях регулируют изменением
соотношения расходов воздуха, что достигается индивидуаль-
ными регуляторами температуры помещений. Для того чтобы
290
Рис. 5.38. Схемы управления кондиционерами для нескольких помещений.
соотношение расходов не менялось при изменении давления в
магистралях воздуха, устанавливают стабилизирующие регу-
ляторы давления.
Кондиционеры с рециркуляцией. Возврат части воздуха из
помещения в начальный участок воздухопровода позволяет
значительно сократить расход тепла и холода на кондициони-
рование. Такие схемы нашли применение в тех случаях, ‘ког-
да,в помещении не выделяются вредные тазы.
Схема управления кондиционером с рециркуляцией приве-
дена на рис. 5.39. Стабилизация температуры точки росы в
холодный период года по данной схеме осуществляется регу-
лятором температуры 26 изменением соотношения расходов
наружного и рециркулирующего (воздуха. Поддержание гид-
родинамического режима в .помещении достигается одновре-
Кондиционируемое помещение
Байпасная магистраль
За
Теплоноситель	А 9
В электрическую схему управления
Рис. 5.39. Схема управления системой кондиционирования с рециркуляцией.
19*	291
менным изменением положения заслонки 2в на рециркуляци-
онной линии и положения заслонки 2д на вытяжной линии.
В летний период температура точки росы поддерживается
изменением расхода хладоносителя в оросительную камеру.
Однако для экономии холода предусмотрен позиционный регу-
лятор 16, который при наружной температуре, превышающей
заданное .значение температуры в .помещении, открывает за-
слонку 2в и прикрывает заслонку 2г до определенного преде-
ла, обеспечивающего приток наружного воздуха в соответст-
вии с санитарной нормой.
Температура воздуха в помещении стабилизируется регу-
лятором Зб путем изменения расхода теплоносителя.
8.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ОЧИСТНЫХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЯ
При переработке сырья и полуфабрикатов в качестве отхо-
дов производства часто получают газы и жидкости, которые
выбрасываются в окружающую среду. Как правило; отходы
содержат' компоненты, оказывающие отрицательное воздейст-
вие на природу. Это вызывает необходимость очистки выбро-
сов от них. Этой проблеме настоящее время уделяется боль-
шое внимание.
Системы очистки газовых выбросов
Система очистки газов от сероводорода. Проблема очистки га-
зов от сероводорода занимает ведущее место в мероприятиях
по охране Окружающей среды в связи с резким увеличением
добычи и переработки высокосернистых (сортов нефти и при-
родного ,газа и повышением санитарных требований, предъяв-
ляемых при выбросе сернистых соединений.
Наиболее распространенным способом очистки газов от
сероводорода является моноэтаноламиновая очистка (рис.
5.40), основанная на поглощении сероводорода моноэтанол-
амином в абсорбционной колонне и дальнейшем выделении
его в десорбционной колонне оюд действием высоких темпера-
тур. Выделившийся в десорбере сероводород с шарами воды
подает’ся в конденсатор-холодильник. Конденсат отделяется в
сепараторе и возвращается в колонну, а газы (концентриро-
ванный сероводород) направляются на дальнейшую перера-
ботку.
Основным регулятором процесса абсорбции является регу-
лятор соотношения расходов газа и абсорбента. Корректи-
ровка работы этого регулятора производится по выходной
концентрации сероводорода в очищенном газе. Если концент-
рация сероводорода ниже санитарной нормы, корректирующий
сигнал формируется по количеству сероводорода, поступа-
ющего на поглощение. Расчет количества сероводорода, а так-
292

—♦ ‘ Регулятор	,
Регулятор с коррекцией
-ХЬ Регулирующий орган с исполнительным механизмом
Рис. 5.40. Схема регулирования установки моноэтаноловой очистки газов от
сероводорода:
/ — абсорбционная колонна; 2 — холодильник; 3 — промежуточный теплообменник; 4 —
десорбционная колонна; 5 — кипятильник; 6 — конденсатор; 7 — сепаратор.
же все остальные операции по формированию управляющего
сигнала производятся ..вычислительным устройством ВУ1.
Кроме того, схемой предусматривается регулирование темпе-
ратуры абсорбента, уровня .жидкости и давления в колонне.
Для того чтобы регулятор соотношения расходов1 газа и
водного раствора моноэтаноламина обеспечивал заданную
степень очистки, раствор моноэтаноламина на входе в абсорч
бер должен иметь постоянные состав и температуру. Постоян-
ная
температура
ратуры, а состав
раствора обеспечивается регулятором темпе-
(содержание сероводорода) —вычислитель-
ным устройством ВУ2, (Производящим расчет минимального
расхода пара, необходимого для выделения сероводорода из
насыщенного раствора. Алгоритм управления получен следу-
ющим образом.
Расход тепла .Q на регенерацию раствора ,(без учета по-
терь) равен
Q — Qh Ч- Qn + Сд
где QH — тепло, затраченное на нагревание раствора и флегмы; QK — тепло,
необходимое для испарения воды из раствора; QK—тепло, необходимое для
десорбции сероводорода в растворе.
Учитывая, что скрытая теплота десорбции <2д=рСнСр
(где р — постоянный коэффициент; Сн — концентрация серово-
дорода в насыщенном растворе; Gp — расход раствора),
293
Рис. 5.41. Схема регулирования процесса переработки сероводорода в серу:
1 — реактор-регенератор; 2 — котел-утилизатор; 3 — сепаратор; 4, 8 — топки; 5 — конвер-
тор; 6 — теплообменник; 7 — скруббер; 9 — дымовая труба.
а сумму (Qh+Qh) можно представить ка'к произведение ко-
эффициента aGp, получим:
Q = Gnr = aGp 4“ pCHGp
где г — скрытая теплота парообразования.
Концентрация Сн рассчитывается по формуле
Gh = (Ор.н Gr к) Gr/Gp
где Сг.н и Сг.к — концентрация сероводорода соответственно в поступающем
в абсорбер и очищенном газе; Gr — расход газа.
Вычислительное устройство ВУ2 производит расчет тре-
буемого расхода пара по приведенным формулам; результаты
расчета в .качестве заданного значения подаются ,на регулятор
расхода пара.
Выделившийся из насыщенного абсорбента газ, содержа-
щий до 95% серОводо'рода /кислый газ), подается на перера-
ботку с целью получения элементарной серы. При этом со-
держание серосодержащих веществ в газе уменьшается до нор-
мы, что позволяет сбрасывать его в атмосферу. Переработка
проводится в несколько этапов (рис. 5.41). Первоначально
кислый газ ,(«87% от общего количества) в смеси с атмос-
ферным воздухом подают в топку реактора-регенератора 1 на
(высокотемпературное пламенное сжигание, причем воздух
должен поступать в количестве, не достаточном для полного
превращения сероводорода в другие вещества. В реакторе
при 1500 °C протекают реакции
H2S + 3/2О2--> Н2О + SO2 + Q
2H2S + SO2 «=> 2Н2О + S/2S2 - Q
294
Большая часть сероводорода («65%) превращается в ре-
акторе 1 в серу, которая выводится из газового потока в ре-
зультате охлаждения его до 155 °C и конденсации образую-
щихся паров в котле-утилизаторе 2. В сепараторе 3 происхо-
дит сепарация капель серы, унесенных газовым потоком.
После котла-утилизатора газы вновь нагреваются до 260—
270 °C в подогревателе 4 при ^мешении их с .продуктами сжи-
гания 'кислого газа, образующимися в тойке 1подогревателя.
Нагретые газы поступают в конвертор 5, где в присутствии
катализатора /прово1дится конверсия сероводорода и диоксида
серы в серу. В холодильнике 6 ..газы охлаждаются, при .этом
конденсируются пары серы.
После каталитической конверсии ,газ направляется с серо-
улавливающую башню, представляющую собой скруббер со
слоем насадки из 'керамических колец, где происходит отде-
ление от газа захваченных капель серы.
После скруббера' в газе остаются неп'рореагировавшие сер-
нистые соединения, а также неуловленные частицы серы, по-
этому он направляется в печь дожига 8. Здесь ,при темпера-
туре 600 °C происходит дожигание остатков сероводорода и
серы в избытке кислорода Воздуха до сернистого ангидрида.
После печи газы через дымовую трубу 9 сбрасываются в ат-,
мосферу.
Управление процессом переработки сероводорода в эле-
ментарную серу должно проводиться таким образом, чтобы
содержание сернистого ангидрида в дымовых газах не пре-
вышало санитарной нормы (1,7%)- Это обеспечивает и макси-
мальный выход серы.
Содержание сернистого ангидрида в дымовых газах опре^
деляется многими параметрами: составом кислого газа, полно-
той сгорания кислорода в топке, отношением сернистого ангид-
рида к сероводороду в газах перед конвертором, расходом
воздуха и кислого газа в топке, отношением этих расходов,
температурами в реакторе и конверторе, активностью катали-
затора и т. д. Наиболее сильное влияние оказывают состав
кислого газа и отношение сероводорода к сернистому ангид-
риду пе'ред конвертором. Состав кислого газа обусловлен
процессами (Переработки сернистых топлив, технологический
режим которых постоянно меняется ,при изменении качества
топлива. Единственное ограничение, которое накладывается
на состав кислого газа при переработке его в серу, — содер-
жание в нем не менее 50% (Сероводорода. В противном случае
выделяемого в( реакторе тепла будет недостаточно для высо-
котемпературного пламенного сжигания.
Компенсировать изменение состава кислого газа можно
изменением отношения содержания сероводорода и сернисто-
го ангидрида, /причем 'регулирующим воздействием в данном
случае может служить изменение отношения расходов возду-
ха (Св) и кислого газа (GK.г), подаваемого в топку 1. Зависи-
295
С'-.’шенныи
суспензия
—Регулятор
-*®- Регулятор с
коррекцией
-ъ-ь Регулирующий орган
с исполнительным
механизмом
Га ic очистку_______
FF
—;:—
QlpH)
Рис. 5.42. Схема регулирования про-
цесса очистки газа от сернистого ан-
гидрида:
I — аппарат; 2 — распиливающие устройст-
ва; 3 — емкость для суспензии.
мость содержания сернистого
ангидрида в дымовых газах
от указанного отношения име-
ет экстремальный характер.
Это объясняется недостатком
образующегося в топке сер-
ССежоя
нистого ангидрида для полной конверсии сероводорода при
GB/GK. г< (Gb/Gk. г)опт и, наоборот, избытком сернистого ан-
гидрида при GB/GK.r>(GB/GK.r)onT.
Поиск оптимального значения соотношения GB/GK.r .произ-
водится экстремальным .регулятором концентрации сернисто-
го ангидрида в. дымовых газах, 'который корректирует работу
регулятора соотношения расхода 'Воздуха и кислого газа пу-
тем изменения расхода воздуха.
Кроме регулирования состава дымовых газов схемой
предусматривается стабилизация ряда параметров, влияю-
щих на показатель эффективности процесса, прежде всего
температуры газовой смеси после топки 4. Регулирующее
воздействие осуществляется изменением расхода кислого га-
за, подаваемого в топку на сжигание. Температура в топке 8
регулируется таким образом, чтобы обеспечивалось сжигание
сероводорода и серы.
Полная конденсация паров серы в котле-утилизаторе 2 и
холодильнике-конденсаторе 6 обеспечивается регулированием
давления паров воды, выводимых из котла, и температуры га-
зовой смеси после холодильника. Для поддержания матери-
ального баланса котла регулируют уровень жидкости.
Система очистки газов от сернистого ангидрида. Одним из
наиболее распространенных методов очистки газов от серни-
стого ангидрида является известняковый метод, осно'ванный на
поглощении SO2 суспензией карбоната кальция в полых ап-
паратах распиливающего типа '(рис. 5.42). Основной реакци-
ей, протекающей при этом, является:
СаСО3 + SO2 + HgO ---> CaSOg + CO2f + H2O
Сульфит кальция, обладающий низкой растворимостью,
выпадает в осадок и в виде шлака выводится из куба аппа-
рата вместе с непрореагировавшим карбонатом кальция. По-
скольку шлак содержит до 40—50% карбоната кальция, он
лишь частично сбрасывается в отходы. Остальное количество
в качестве рецикла возвращается в .емкость суспензии.
Показателем эффективности процесса является концентра-
ция SO2 в отходящих газах. Она не должна превышать 0,01%.
296
Ввиду отсутствия надежных газоанализаторов для обнаруже-
ния небольших концентраций SO2 в качестве основной регу-
лируемой (величины используют не показатель эффективности,
а значение pH суспензии в емкости, так как (этот параметр
оказывает решающее влияние на концентрацию SO2 (с уве-
личением pH -поглотительная способность суспензии возраста-
ет). Регулирование осуществляется с помощью блока соотно-
шения расходов суспензии и газа, поступающего на очистку,
с коррекцией по величине pH.
Материальный баланс системы поддерживается стабилиза-
цией уровня в емкости1 3.
Системы очистки сточных вод
Очистка сточных 'вод в химической Промышленности приобре-
ла особое значение, так как химические предприятия являют-
ся основными потребителями воды (до 50% общего водопо-.
требления) и- источниками загрязнения 'вод. Наиболее рас-
пространенными видами очистки сточных вод являются хи-
мическая (реагентная) и биохимическая. При реагентной очи-
стке производится нейтрализация кислот и щелочей в сточ->
ных водах, выделение из них металлов, а также коагуляция
тонкодисперсных взвесей за счет добавления реагентов, при
биохимической — очистка стоков от брганических веществ.
Химическая очистка. Кислые и щелочные производственные
стоки собираются раздельно в приемных емкостях 1 и 2
(рис. 5.43). Здесь происходит выравнивание состава стоков при
перемешивании их ,(с помощью насосов). В реакторе 3 осу-
ществляется взаимная нейтрализация Кислых и щелочных
стоков; образующиеся п'рп этом газы (сероуглерод, сероводо-.
род, диоксид углерода) отводятся из верхней части реактора.
В реакторе 4 производится удаление солей металлов
(в стоках химических производств могут содержаться железо,
цинк, медь, титан, кобальт и т. д.) введением щелочного ре-
агента (известкового молока), который перёводит раствори-
мые соли металлов в нерастворимые. Приготовление извест-
кового молока осуществляется в известегасительном аппара-
те 5. Полученная суспензия стекает в емкость, откуда насо-
сом подается через дозатор 7 в реактор 4.
Образовавшиеся в реакторе 4 нерастворимые соли коагули-
руются и сепарируются в отстойнике 8. Осадок из отстойника
уплотняется, обезвоживается и отправляется на утилизацию.
Осветленная вода отстойника 8 имеет повышенную- щелоч-
ность, поэтому перед сбросом в канализацию ее нейтрализу-
ют до pH 7±0,25 разбавленной серной 'кислотой в смесителе
ершового типа. Разбавленную- серную кислоту (готовят пооче-
редно в емкостях 11 смешением концентрированной кислоты и
воды в заданных соотношениях.
297
Рис. 5.43. Схема регулирования реагентной очистки сточных вод:
1, 2, 10 — приемные емкости; 3, 4 — реакторы-нейтрализаторы; 5 — известегасительный ап-
парат- 6 — расходный бак известкового молока; 7 — дозатор известкового молока; 8—
отстойник; 9 — ершовый смеситель-ре актор; 11— растворные баки; 12 — напорные бачки.
Автоматизация химической очистки. Основным процессом
химической очистки «токов является процесс нейтрализации,
который проводят с целью взаимной нейтрализации кислых и
щелочных, стоков, выделения металлов и подкисления стоков
после отстойника. Показателем эффективности процесса слу-
жит величина pH, цель управления — поддержание ее на оп-
ределенном уровне. При выделении металлов следует поддер-
живать такое значение pH, при котором происходит наиболее
полный переход растворимых солей ^выделяемого металла в
не'растаоримую форму. Например, ,при осаждении солей же-
леза значение ipH на выходе из реактора должно быть рав-
но ,6, а при выделении солей цинка—9—10. .На выходе из
последнего смесителя-реактора, после которого производится
сброс стоков в канализацию, стоки должны быть .нейтральны-
ми (pH 7).
Величина pH на выходе из нейтрализатора зависит от мно-
гих параметров: расходов и составов стоков и реагентов, сте-
пени и интенсивности перемешивания. Большинство из этих
параметров меняется с течением времени, хотя в приемных
емкостях колебания расходов и составов стоков несколько
сглаживаются. При наличии многочисленных возмущений для
достижения цели управления в качестве регулируемой вели-
298
Рис. 5.44. Схема регулирования процесса нейтрализации путем изменения рас-
хода щелочного агента:
1 — приемная емкость; 2 — смеситель-реактор; 8, 4 — дозаторы; 5 — сепаратор.
чины следует (взять pH, а регулирующее воздействие осуще-
ствлять изменением расхода реагента. Если реагентом служит
известковое молоко с большим содержанием взвешенных ча-
стиц, в качестве регулирующего органа применяют не дрос-
сельное устройство, а дозаторы. Действие их основано на вы-
делении из (потока част'и суспензии с заданным расходом с
помощью ножа-делителя и возвращении остальной суспензии
в расходный бак известкового молока. Если же реагентом слу-
жит кислота, используют (футерованные клапаны.
Таким образом, величина pH после реактора 4 и смеси-
теля 9 регулируется путем изменения .расхода известкового
молока и разбавленной серной кислоты. Процесс взаимной
нейтрализации 'кислых и /Щелочных стоДОв в реакторе 3 во-
обще не регулируется, так как изменять расход стоков в
большинстве случаев невозможно: участок очистки стоков
должен принимать все стоки производства.
Если расход одного из стоков, нацример щелочного, все
же можно изменять, то процесс Предварительной нейтрализа-
ции регулируется таким образом, чтобы после реактора под-
держивалось определенное значение рНДрис. 5.44). В случае
если расход .щелочных стоков недостаточен для поддержания
определенной величины ,рН, дополнительно предусматривает-
ся узел дозирования ^щелочного агента с помощью дозато-
ра 4. Для управления дозаторами 3 и 4 предусмотрены само-
стоятельные регуляторы, так 'ка'к активность щелочных стоков
и реагента различна. Это .обусловливает различные пределы
пропорциональности регуляторов.
299
Концевые выключатели ВК-1, ВК-2 служат для коммута-
ции цепей управления 'регуляторов. Если щелочных стоков не
хватает для поддержания заданного значения pH, вал ис-
полнительного механизма дозатора 3 принимает крайнее по-
ложение, и ВК-1 срабатывает. По его сигналу производится
переключение системы 'регулирования на дозирование щелоч-
ного реагента. Аналогично фаботает схема и при срабатыва-
нии выключателя ВК-2.
При автома1тизации процесса нейтрализации на отдельных
химических производствах нашло применение каскадно-свя-
занное регулирование, обеспечивающее компенсацию сильных
возмущений. В промышленности применяют схемы, «в которых
в качестве вспомогательной регулируемой величины использу-
ется фасход кислых стоков или их электропроводность
(электропроводность характеризует общее содержание кислот
и солей металлов).
Приготовление .реагенто'в — один из самых трудоемких и
плохо автоматизированных участков на «очистных сооружени-
ях, что объясняется их слабой «механизацией. Например,
в процессе приготовления известкового молока 'Осуществля-
ются лишь контроль и сигнализация параметров. Значительно
лучше автоматизированы участки приготовления разбавлен-
ной серной кислоты (см. рис. 5.43). При опорожнении рабоче-
го бака раствора срабатывает соответствующий сигнализатор
уровня. Он дает сигнал программному -задатчику, который с
помощью электрической схемы управления отключает рабо-
чий насос и перекрывает магистрали опустошенного бака.
Одновременно подается сигнал на клапан, установленный на
лини'и подачи воды в резервный растворный ,бак. Через опре-
деленное время загрузка воды превращается и открывается
на некоторое время клапан ра линии (концентрированной кис-
лоты. После закрытия клапана кислоты раствор перемешива-
ется при закрытом напорном клапане. Время перемешивания
также (Задается программным задатчиком. В результате пе-
ремешивания в резервном баке получается нйвая порция раз-
бавленной ’кислоты, и его можно (вводить в« работу путем на-
полнения напо’рного бачка 12.
Биохимическая очистка проводится в аппаратах, которые
называются аэроте’нками (рис. 5.45). Она состоит в окислении
органических веществ растворенным в стоках кислородом в
присутствии фермента (катализатора), который продуцирует-
ся .бактериями активного ила. Для обеспечения нормального
технологического реж'има 'в аэротенк подают стоки и рецир-
кулирующий ил, содержащий бактерии. Для их (Перемешива-
ния и насыщения полученной иловой смеси 'кислородом в
нижнюю ча'сть аэротенка через многочисленные секции пода-
ется воздух.
Показателем эффективности процесса является концентра-
ция органических загрязнений на выходе из аэротенка, а целью
‘300
Рис. 5.45. Схема регу,-
- .пирования биохимичес-
кой очистки стоков: _
А — аэротенк; 2 — отстойник.
управления — поддержание этой концентрации на значении,
не превышающем йределыю допустимое. На этот параметр
влияют ‘концентрация органических загрязнений в поступаю-
щих стоках, расход стоков, ‘концентрация бактерий и раство-
ренного кислорода 'в иловой смеси аэротенка и продолжи-
тельность пребывания стоков в аппарате. Концентрация орга-
нических веществ, их (расход и, следовательно, время пребы-
вания стоков определяются режимом предыдущих технологи-
ческих процессов. Как правило, они изменяются в широком
диапазоне. Поэтому для достижения цели управления следо-
вало бы регулировать 'конечную, ‘концентрацию органических
веществ в стоках путем 'воздействия на ‘концентрации бакте-
рий и растворенного ки'слорода в иловой смеси. Однако ав-
томатических измерителей содержания органических веществ в
сточных водах в настоящее время нет. Поэтому процессом
управляют по косвенному параметру — количеству органиче-
ских веществ в стоках, поступающих на очистку, которое рас-
считывают по расходу стоков и изменению ’в них концентра-
ции растворенного 'кислорода. Регулирующее воздействие вно-
сится изменением расхода воздуха и ила, отводимого с уча-
стка.
ГЛАВА 6
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ [АСУ]
На современном этапе нефтеперерабатывающая, нефтехими-
ческая и химическая отрасли промышленности занимают ве-
дущее место среди отраслей тяжелой промышленности.
Первостепенное значение их проявляется в опережающих
темпах развития по сравнению с другими отраслями народного
хозяйства и в широком ассортименте выпускаемой продукции.
S3D1
Для этих отраслей промышленности характерны быстрый
рост единичной мощности технологических установок; комби-
нирование и совмещение нескольких процессов в одном тех-
нологическом блоке; усложнение процессов; повышение требо-
ваний соблюдения технологических регламентов для получе-
ния продукции высокого качества.
Все это в значительной степени усложнило задачи управ-
ления. Для (качественного управления сложными и (крупно-
масштабными технологическими и производственными процес-
сами стало необходимо обрабатывать несоизмеримо большее
количество информации (если объем производства возрастает
в арифметической прогрессии, то объем информации при
этом—в геометрической) и по значительно более сложным
программам (математические модели установок и производств
содержат от нескольких десятков до нескольких сотен урав-
нений).
Проблема управления на всех уровнях материального про-
изводства становится одной из самых важных в народном хо-
зяйстве.
К сожалению, научно-технический прогресс в области
управления пока значительно отстает от прогресса в про-
мышленности в целом. Производительность труда в 'сфере
производства значительно выше, чем в сфере управления.
Выходом из создавшегося положения являются серьезные
преобразования в сфере управления на основе внедрения ме-
тодов кибернетики и вычислительной техники.
Теоретической основой автоматизации операций управления является ки-
бернетика— наука об общих законах получения, хранения, передачи и пре-
образования информации в сложных управляющих системах.
Задача автоматизации сложных технических систем и комплексов на-
столько важна и специфична, что совокупность научных направлений, обес-
печивающих ее решение, выделена в отдельную область науки и носит назва-
ние технической кибернетики.
Цель преобразований в области управления — повышение
производительности и улучшение качества управленческого1
труда, а результат этих преобразований — внедрение автома-
тизированных систем управления (АСУ).
АСУ — это человеко-машинная система, обеспечивающая
автоматизированный сбор и обработку информации, необходи-
мой для оптимизации управления в различных сферах челове-
ческой деятельности.
Цель внедрения АСУ в нашей стране — Создание общегосу-
дарственной системы управления всем народным хозяйством
(ОГАС). Она включает подсистемы оптимальных плановых
расчетов (АСПР), материально-технического снабжения
(АСУМТС), учета и отчетности (АСУЦСУ). Создание ОГАС
возможно лишь на базе АСУ более низких уровней: отрасле-
вых автоматизированных систем управления (ОАСУ), автома-
тизированных систем управления производственными объеди-
802
нениями и предприятиями (АСУП), производствами и техноло-
гическими процессами (АСУТП). Чем крупнее объект управ-
ления, тем больший экономический эффёкт можно получить
От внедрения АСУ.
1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АСУ
Создание и внедрение АСУ — сложный процесс; сложность его
обусловлена следующими причинами.
Во-первых, несмотря на единые технические средства и ме-
тоды разработки, каждая из создаваемых АСУ может счи-
таться уникальной, так как предназначена для управления
конкретным объектом с индивидуальными характеристиками
(зачастую даже для подобных объектов управления приходит-
ся составлять заново до 50% алгоритмов и 90% рабочих
программ).
Во-вторых, при создании и внедрении АСУ нельзя восполь-
зоваться обычной схемой внедрения новой техники: создание
опытного образца, выпуск и апробирование небольшой пар-
тии изделий, корректировка проекта и, наконец, создание
окончательного варианта. При внедрении АСУ отсутствует
возможность ее проверки до ввода в. эксплуатацию, так как со-
вместная работа ЭВМ и людей может начинаться только по-
сле отладки рабочих программ. Поэтому неправильные реше-
ния и ошибки приходится исправлять на действующем обору-
довании.
В-третьих, 'создание АСУ заключается в постепенном нара-
щивании ее составляющих, причем освоенные ранее задачи
управления не исключаются и не заменяются. Эволюция АСУ
должна тщательно планироваться заранее, на самом первом
этапе.
И наконец, почти все объекты управления с течением вре-
мени претерпевают существенные изменения, что влечет за
собой модернизацию внедренных задач управления. Поэтому
АСУ должны обладать адаптивностью (приспосабливаемо-
стью).
Все перечисленные положения требуют создания и соблю-
дения общих принципов построения АСУ. Рассмотрим их.
Принцип новых задач. При внедрении АСУ нельзя просто
перекладывать на вычислительную технику традиционно сло-
жившиеся методы учета, планирования и оперативного регу-
лирования; нужно перестраивать их с учетом возможностей
ЭВМ. Для этого необходимо провести тщательный анализ объ-
екта управления с целью выявления потерь (сырья, энергии,
мощности и т. п.), происходящих из-за недостатков управле-
ния. В соответствии с результатами анализа составляют пере-
чень задач, которые могут быть решены с помощью вычисли-
303
тельной техники. Решение этих задач должно обеспечить пол-
ноту, своевременность и оптимальность управления.
Принцип первого руководителя состоит в том, что заказу
на АСУ, его разработка и внедрение должны проводиться под,
непосредственным контролем первого руководителя, обладаю-,
щего знаниями и правами, достаточными для успешного внед-
рения такой важной и сложной системы, как АСУ.
Принцип системного подхода заключается в одновремен-
ном (системном) подходе к объекту управления и управляю-
щей системе. Нельзя относиться к управляющей системе как
к чему-то второстепенному. В соответствии с этим принципом
должны быть решены вопросы создания технического, мате-
матического, информационного обеспечения управляющей си-
стемы и установлена определенная этапность работ.
Принцип непрерывного развития системы. В системе долж-
на быть заложена возможность ее развития, выражающаяся
во введении в службу АСУ подразделений по подготовке но-
вых задач и модернизации старых на базе современных дости-
жений науки и техники. В противном случае АСУ может стать
тормозом для функционирования объекта управления.
Принцип максимальной разумной типизации проектных
решений состоит в том, чтобы предлагаемые решения при ми-
нимальных изменениях подходили возможно большему числу
заказчиков. Основной путь реализации принципа — разработ-
ка типовых решений. В настоящее время разработаны типо-
вые решения по расчету технико-экономических показателей
процессов химической технологии, по обработке первичной ин-
формации, распределению потоков между параллельно рабо-
тающими аппаратами и т. д.
Принцип единой информационной базы состоит в создании
на машинных носителях (магнитных лентах и дисках) общей
информационной базы для всех задач. Тем самым исключает-
ся дублирование информации, возможность разночтения (ког-
да, например, одна величина имеет разные значения в несколь-
ких массивах данных) и создаются условия комплектования
рабочих массивов для конкретных задач на основе информа-
ционной базы. Изменения базы должны проводиться оператив-
но, в одном темпе с изменениями объекта управления.
Принцип минимизации ввода информации состоит в том»
что обновление информации в процессе работы осуществляет-
ся по правилу ввода не самой информации, а ее изменения.
Это значительно уменьшает количество вводимой информации,
но резко увеличивает требования к достоверности вводимых
изменений.
Принцип одновременного ввода информации и подготовки
первичного документа. Человеке- и машиночитаемые докумен-
ты должны формироваться одновременно: это исключает воз-
можность ошибки при составлении машиночитаемых докумен-
тов. Одновременное заполнение документов можно осущест-
304
вить следующими путями: объединением человеке- и машино-
читаемых документов в единый документ (дуаль-карты; доку-
менты, заполняемые магнитными чернилами; бланки или кар-
ты с карандашными пометками); использованием устройств,,
одновременно готовящих обычный документ и его машинную-
копию; непосредственным подключением к ЭВМ устройств,,
на которых готовятся первичные документы (телетайпы).
Принцип согласованности пропускных способностей от-
дельных частей системы состоит в том, что не следует увеличи-
вать пропускную способность арифметических устройств, если
«узким местом» системы являются устройства ввода — вывода,.
2. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУТП)
Назначение и состав АСУТП
АСУТП предназначены для выработки и реализации управля-
ющих воздействий на технологический объект управления
(ТОУ) в соответствии с принятым критерием управления (оп-
тимальности) и с помощью современных средств сбора и пе-
реработки информации (в первую очередь средств вычисли-
тельной техники). Под ТОУ здесь понимают совокупность тех-
нологического оборудования и реализованного на нем по соот-
ветствующим технологическим инструкциям или регламентам
технологического процесса. К ТОУ относятся технологические
агрегаты и установки, реализующие самостоятельный техно-
логический процесс, например установки каталитического кре-
кинга, линия смесителей в производствах шин и резиновых
технических изделий и т. д., а также отдельное производство-
или производственный процесс. Если управление производст-
вом носит технологический характер, т. е. заключается в реа-
лизации режимов работы производственных установок, то та-
кие производства тоже относятся к ТОУ (например, производ-
ства серной кислоты, этилена, синтетического каучука и т. д.).
Критерий управления (соотношение, характеризующее ка-
чество работы ТОУ в целом и принймающее числовые значе-
ния в зависимости от используемых управляющих воздейст-
вий) указывает, какова конкретная цель функционирования
ТОУ.
Наиболее распространенным критерием управления мощ-
ных производственных комплексов является прибыль П:
п
П=2кА-3
«=1
где к — производительность установки по целевым продуктам; Ц; — цен®
продуктов; 3 — затраты производства.
20—581
305-
Если производится один целевой продукт, то часто в каче-
стве критерия управления берут себестоимость С:
З-^Кп/Ц/
где ^кл,Ц, — стоимость побочных продуктов производства; Цц — производи-
тельность.
В отдельных случаях критерием служит производительность
установки, или выход целевого продукта, или же один из по-
казателей качества целевого продукта.
Совокупность совместно функционирующих ТОУ и АСУТП
называют автоматизированным технологическим комплексом
(АТК). Блок-схема АТК представлена на рис. 6.1. Как видно
из схемы, комплекс технических средств (КТС) АСУТП вклю-
чает: чувствительные элементы — средства получения информа-
ции (сигналов) о состоянии ТОУ; преобразователи — средства
формирования и передачи информации в системе; вторичные
приборы и регуляторы — средства локального регулирования и
управления; средства вычислительной техники; исполнитель-
ные механизмы — средства воздействия на ТОУ; блок связи с
АСУП — средства передачи информации в смежные и выше-
стоящие АСУ.
Кроме технических средств управления при реализации
АСУТП в управлении участвует оперативный персонал: опера-
торы-технологи и эксплуатационный персонал КТС, обеспечи-
вающий заданное функционирование системы в целом (без
специалистов по ремонту).
В целях сокращения затрат и сроков создания АСУТП ре-
комендуется использовать в них агрегата руемые технические
средства автоматики (Государственная система приборов —
Рис. 6.1. Блок-схема автоматизированного технологического комплекса:
О — отчет; 3 — задание; И — информация; РУ — ручное управление; ЛРУ — управление
при помощи локальных регуляторов; НЦУ — непосредственное цифровое управление.
306
ГСП) и вычислительной техники (серия малых машин СМ
ЭВМ), позволяющие расширять и модернизировать систему
увеличением номенклатуры и числа устройств без коренной
реконструкции структуры АСУТП.
Комплекс технических средств АСУТП функционирует на
основе программного, информационного и организационного
обеспечения.
Программное обеспечение — совокупность программ, необ-
ходимая для реализации функций АСУТП. Его подразделяют
на общее программное обеспечение (ОПО) и специальное
программное обеспечение (СПО).
Общее программное обеспечение поставляется в комплекте
с вычислительной техникой и представляет собой совокупность
организующих служебных и транслирующих программ, про-
грамм отладки и диагностики, библиотеки стандартных про-
грамм.
Специальное программное обеспечение — это совокупность
программ, реализующих функций конкретной АСУТП. Так,
к ним относятся программы первичной обработки информации,
обработки неоперативной информации, оптимального управле-
ния и т. д.
Несмотря на существенные различия ТОУ, в программах
управления ими имеется много общего. Так, программы конт-
роля ТОУ и первичной обработки информации зависят от
конкретного ТОУ всего лишь на 20%. В связи с этим в настоя-
щее время на ряд функций АСУТП разрабатываются типовые
программы и алгоритмы.
Информационное обеспечение включает сигналы, характе-
ризующие состояние АТК; системы классификации и кодиро-
вания технологической и технико-экономической информации;
массивы данных и документов, необходимых для выполнения
всех функций АСУТП.
Организационное обеспечение представляет совокупность
описаний системы и ее частей, инструкций и регламентов для
оперативного персонала.
Основные функции АСУТП
Поставленная перед АСУТП цель управления достигается вы-
полнением перечисленных ниже функций:
1.	Сбор и первичная обработка информации: опрос чувст-
вительных элементов с заданной частотой; фильтрация измере-
ний; расчет действительных значений параметров по информа-
ции от чувствительных элементов (качества, температуры, дав-
ления, уровня, расхода и т. д.) с учетом их характеристик и
введением поправок на состояние контролируемых сред; усред-
нение и интегрирование параметров за час, смену и сутки?
расчет количества продуктов в емкостях и т. д.
20*
307
2.	Определение за час, смену и сутки оперативных технико-
экономических показателей ' (ТЭП): фактических расходных
показателей сырья, пара, электроэнергии, воды, воздуха; удель-
ных расходов этих же потоков; производительности по основ-
ному сырью и целевым потокам, суммарных затрат на произ-
водство; технологической себестоимости целевых продуктов;
потерь при производстве.
При определении ТЭП, кроме того, составляются сводные
материальные балансы расхода сырья и целевых продуктов.
3.	Контроль состояния установки: обнаружение отклонений
текущих значений параметров от уставок регулятора, а также
от минимальных и максимальных допускаемых значений; сиг-
нализация и регистрация отклонений параметров от допускае-
мых значений; индикация параметров по вызову оператора;
учет состояния установки, запасов сырья и продуктов; перио-
дическое введение операторного листа, печать параметров по
вызову оператора, диагностика и поиск неисправностей.
4.	Регулирование параметров— сравнение текущих значе-
ний с заданными и выдача соответствующих регулирующих
воздействий.
5.	Однотактное логическое управление, реализующее функ-
ции защиты и блокировки; выполнение программных и логи-
ческих операций дискретного управления процессом и обору-
.дованием.
6.	Оптимальное управление, т. е. поиск и выдача оптималь-
ных управляющих воздействий путем решения уравнений ма-
тематической модели процесса. Эта функция АСУТП — одна из
самых сложных и ответственных.
Математическая модель — это система уравнений, отражающих сущность
явлений, протекающих в реальном объекте. Алгоритм, составленный на осно-
вании этой системы, позволяет прогнозировать поведение объекта при по-
ступлении возмущающих и управляющих воздействий. Имея математическую
модель, достаточно задать реальные данные и наблюдать (путем решения си-
стемы уравнений модели) предполагаемую реакцию ТОУ на различного ро-
да возмущения. При этом исключены аварии и срывы (даже если модели-
ровать заведомо аварийную ситуацию), что очень важно при управлении
объектом в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промыш-
ленности, так как большая часть продуктов их относится к взрыво- и пожаро-
опасным веществам. После выбора оптимального варианта управленческих
решений математическая модель позволяет оценить поведение ТОУ в различ-
ных ситуациях на устойчивость работы.
Математические модели строятся следующим образом. Прежде всего
необходимо выделить основные закономерности и наиболее важные свойст-
ва объекта, т. е. идеализировать его. Идеализация воплощается введением
ряда допущений. Например, при математическом описании процесса поли-
меризации пропилена принимают (допускают), что реактор — аппарат пол-
ного смешения, что процесс в нем можно разбить на несколько стадий, что
ряд параметров не влияет на критерий оптимальности и т. д. Необходимо
стремиться установить максимум допущений и в то же время нельзя прене-
бречь каким-либо существенным свойством объекта.
Затем выделенные основные закономерности описывают математически
-с использованием физических и химических закономерностей, действующих в
пневматических, гидравлических, тепловых, массообменных и других систе-
мах. Построив модель, проводят проверку ее адекватности. Для этого зада-
'308
ют реальные начальные и граничные условия и сравнивают результаты рас-
чета с данными измерений на действительном объекте. По результатам ана-
лиза проводят корректировку модели, вводя соответствующие коэффициенты.
Таким методом (аналитическим) строят детерминированные модели, т. е.
модели, по которым можно определить цепь причин и следствий. Как прави-
ло, они отличаются большой сложностью и небольшой точностью Их ис-
пользуют для описания строящихся и проектируемых установок.
Для действующих установок используют статистические модели, построен-
ные по данным активного и пассивного экспериментов. Активный эксперимент
обеспечивает в ряде случаев создание более точных моделей, а также упро-
щает обработку результатов исследований, однако не всегда может быть по-
ставлен на действующем агрегате. Более предпочтителен пассивный экспери-
мент, заключающийся, по существу, в регистрации параметров в ходе нор-
мального функционирования объекта в течение длительного времени. Стати-
стические модели более просты, чем детерминированные. Они представляют
собой полиномы первой или второй степени и обладают значительно большей
точностью. Они могут быть использованы на установках, где собирался ста-
тистический материал, в диапазонах изменения параметров, имеющих место
при исследованиях.
7.	Прием, анализ и выдача заданий и ограничений; подго-
товка и выдача оперативной и обобщенной информации
АСУП.
8.	Пуск и остановка агрегатов производства.
Режимы работы АСУТП
В зависимости от степени участия человека в выполнении
функции АСУТП различают два режима работы АСУТП: авто-
матизированный и автоматический.
В автоматизированном режиме человек принимает участие
в управлении. Возможны следующие варианты реализации
данного режима:
ручное управление, при котором человек по информации о
•состоянии ТОУ принимает решение и непосредственно воздей-
ствует на процесс с помощью исполнительных механизмов;
режим «советчика», при котором вычислительная техника
рекомендует оператору оптимальные значения режимных па-
раметров процесса, обеспечивающих достижение цели управле-
ния; оператор на основании своего опыта и знаний анализи-
рует эти советы, а также информацию о процессе, получаемую
во различным каналам, принимает решение о целесообразно-
сти изменений режима и в случае принятия «совета» вмеши-
вается в работу объекта управления, либо изменяя задания
регуляторам, либо непосредственно — с помощью исполнитель-
ных механизмов;
«диалоговый режим», когда оператор имеет возможность
корректировать постановку и условия задачи, решаемой вычис-
лительной техникой, при выработке рекомендаций по управле-
нию ТОУ.
Автоматический режим работы АСУТП предусматривает
выработку и реализацию управляющих воздействий без уча-
стия человека. Возможны следующие варианты реализации
данного режима:
.309
режим косвенного управления (супервизорный), когда сред-
ства вычислительной техники автоматически изменяют устав-
ки и (или) коэффициенты настройки локальных систем авто-
матического регулирования;
режим прямого (непосредственного) цифрового управления
(НЦУ), когда управляющее вычислительное устройство фор-
мирует воздействия на исполнительные механизмы; при этом
оно не только осуществляет поиск оптимальных значений па-
раметров, но и частично берет на себя функции локальных ре-
гуляторов.
Наиболее перспективным является режим НЦУ. При этом,
во-первых, обеспечивается возможность реализации более
сложных законов регулирования (чем при традиционных спо-
собах управления). Во-вторых, появляется возможность реали-
зации систем с самонастройкой (в таких системах настроеч-
ные параметры находит вычислительная техника, осуществ-
ляющая периодическую их подстройку). И наконец, примене-
ние НЦУ позволяет исключить из КТС вторичные приборы и
регуляторы, а значит, и громоздкие щитовые помещения с па-
норамными мнемосхемами.
Из всех перечисленных режимов в настоящее время наибо-
лее распространен режим «советчика»: при его реализации
уменьшается возможность неправильных решений, основанных
на неполной информации или принятых в непредвиденных ал-
горитмами обстоятельствах.
Агрегатные комплексы технических средств АСУТП
Число промышленных технологических объектов, на которых
целесообразно внедрение АСУТП, велико. Это привело к не-
обходимости разработки унифицированных технических средств,
методов их компоновки, программного и математического
обеспечения.
Одним из способов такой унификации является создание
агрегатных комплексов технических средств (КТС) АСУТП,
которые представляют собой набор технических средств, взаи-
модействующих между собой в составе системы, что необходи-
мо для решения определенных функциональных задач. Унифи-
кация технических средств комплекса предусматривает одно-
типность их элементарной конструктивной базы и диапазонов
изменения входных и выходных сигналов. Это обеспечивает
возможность построения из ограниченного набора блоков раз-
личных по сложности и информационной мощности АСУТП.
В отличие от традиционных систем контроля и регулирова-
ния агрегатные КТС базируются на развитых системах сигна-
лизации отклонения параметров процессов за допустимые пре-
делы и устройствах индикации всей необходимой для управле-
ния информации о статике и динамике процесса.
310
Агрегатные КТС, как правило, реализуют следующие
функции: обнаружение и сигнализацию на мнемосхеме техно-
логических и аварийных отклонений физико-химических пара-
метров процесса от заданных значений; измерение и индика-
цию по вызову оператора (в абсолютных единицах) текущих
значений параметров и их номиналов, а также в относитель-
ных единицах — управляющих сигналов; непрерывную аналого-
вую регистрацию важнейших параметров; аналоговую регист-
рацию вспомогательных параметров; одноконтурное и каскадное
регулирование параметров; дистанционное (ручное) управление
исполнительными механизмами; двусторонний обмен информа-
цией между устройствами комплекса и управляющей вычисли-
тельной машиной.
Рассмотрим некоторые типы агрегатных КТС.
Агрегатный комплекс пневматических средств «Центр». Ои предназначен
для централизованного контроля и управления непрерывными технологиче-
скими процессами нефтепереработки и нефтехимии. Рабочими сигналами яв-
ляются аналоговые пневматические сигналы 0,02—0,1 МПа (0,2—I кгс/см2).
Выходные сигналы датчиков температуры и расхода с целью унифика-
ции проходят обработку в соответствующих преобразователях.
Комплекс «Центр» снабжен блоком обнаружения выбегов, в котором
каждая переменная непрерывно сравнивается с ее предельно допустимыми
значениями. При обнаружении факта выхода параметра за верхнюю или
нижнюю границу в блоке формируются соответствующие сигналы «Выбег
вверх» или «Выбег вниз», которые обеспечивают срабатывание сигнальных
ламп на мнемосхеме, индикацию и регистрацию этих параметров. Наличие
такого блока позволяет использовать комплекс «Центр» не только как низ-
шее звено развитых АСУТП (см. системы «Режим», «Октан), но и как само-
стоятельную систему управления.
Комплекс «Центр» снабжен специальным устройством «Авторегистратор»,
которое осуществляет централизованный отбор и регистрацию информации
(в цифровой форме) о текущих и номинальных значениях параметров и от-
клонений на бланке режимного листа; возможен также выход на перфоленту.
Аппаратура комплекса скомпонована в функциональные блоки, рассчи-
танные на обработку сигналов от нескольких десятков (10, 15, 20, 25, 60)
преобразователей. Каждый блок реализует типовую функцию. Число одно-
типных блоков комплекса для конкретного ТОУ определяется числом пара-
метров, участвующих в управлении.
Разновидностью комплекса «Центр» является комплекс «Центр — Логика»
для управления периодическими процессами. Он выполняет следующие функ-
ции: проведение процесса в соответствии, с заданной программой; переход от
одной операции к последующей по команде оператора; дистанционное управ-
ление любым исполнительным механизмом; индикацию номера протекающей
в данный момент операции и текущего времени; сигнализацию двухпозици-
онных исполнительных механизмов (ИМ); блокировку направленных пере-
ключений двухпозиционных ИМ; контроль по вызову значений параметров
и положений двухпозициопных ИМ; регистрацию параметров.
Номенклатура комплекса включает И блоков. Принципы построения дан-
ного комплекса и характеристики входных и выходных сигналов аналогичны
комплексу «Центр».
Агрегатный комплекс средств контроля и регулирования (АСКР). Комп-
лекс предназначен для построения систем контроля, регулирования и управ-
ления на базе электрических приборов и устройств, унифицированные сигна-
лы которых изменяются в диапазонах 0—10 В и 0—5 мА.
Комплекс АСКР состоит из средств представления информации, цент-
рального устройства и типовой установки.
311
Рис. 6.2. Блок-схема комплекса
АСКР:
1 — блок коммутации сигналов; 2 — мо-
дули инициативной коммутации; 3 —
блок аналого-цифрового преобразова-
ния: 4 — блок цифробуквенной регист-
рации; 5 —пульт оператора; 6—8 —
входной и выходной модули связи; 9 —
микроЭВМ; 10 — телетайп; 11 — перфо-
ратор; 12 — фотосчитыватель; 13 — ви-
деоконтрол ьное устройство.
Средства представления информации включают аналоговые показываю-
щие одношкальные приборы, аналоговые показывающие и регистрирующие-
одно-, двух- и трехканальные приборы и блок цифробуквеиной регистрации.
Центральное устройство предназначено для централизованной обработки,
информации путем аналого-цифрового преобразования, а также для решения,
числовых и логических задач.
Типовая установка является многофункциональным конструктивно за-
конченным устройством, рассчитанным на обработку определенного числа:,
параметров.
Дальнейшее развитие комплекса осуществляется на базе микропроцессо-
ров и микроЭВМ. Их использование позволяет аппаратурно совмещать сред-
ства измерения и преобразования сигналов и средства их обработки. Микро-
процессоры, встроенные в периферийные средства контроля, позволяют созда-
вать активные устройства связи с объектом, выполняющие ряд новых функ-
ций, а также освободить центральное устройство от решения ряда задач.
На рис. 6.2 в качестве примера представлена блок-схема комплекса
АСКР (модель А 330-25) на базе микроЭВМ «Электроника С5-02».
Информация от аналоговых датчиков через блок коммутации сигналов 1
и блок аналого-цифрового преобразования 3, а также сигналы от двухпози-
ционных Датчиков через модули инициативной коммутации 2 вводятся в об-
щую магистраль комплекса. Подключение микроЭВМ 9 осуществляется с по-
мощью входного 6 и выходного 8 модулей связи. Хранение программ обра-
ботки и постоянных коэффициентов осуществляется в блоке полупостоянной
памяти 7. К микроЭВМ могут быть непосредственно подключены блок циф-
робуквенной регистрации 4, телетайп 10, перфоратор 11, фотосчитыватель 12
и видеоконтрольное устройство 13 типа «Квант». На пульте оператора 5 осу-
ществляется ввод и вывод информации в микроЭВМ и задаются различные
режимы обработки информации.
Модель А 330-25 обеспечивает сбор, измерение, обработку и представле-
ние до 64 унифицированных и 40 двухпозиционных сигналов.
Комплекс технических средств локальных информационно-управляющих
систем (КТС ЛИУС-2) предназначен для построения АСУТП на предприя-
тиях с непрерывным или непрерывно-дискретным характером производства и
может быть использован как обособленная система управления без УВМ на
объектах с малым и средним числом параметров управления и как подси-
стема нижнего уровня многоуровневых АСУТП.
Комплекс состоит из набора средств ввода — вывода информации, обра-
ботки информации и управления, а также оперативно-диспетчерского обору-
дования.
Средства ввода — вывода информации обеспечивают прием и выдачу
следующих сигналов (от термопар и термометров сопротивления, непрерыв-
ных частотных, импульсных сигналов): 0—10В, ±10В, 0—5 мА, ± (4—20)мА.
Основными средствами обработки информации и управления являются
локальные системы регулирования, локальный координатор, контроллер про-
граммно-логического управления и т. д.
312
На низшем уровне комплекса устанавливают локальные системы (ЛС)
регулирования, состоящие из управляющего устройства, микропроцессорного
контроллера, элементов оперативной и постоянной памяти и периферийных
устройств. Микропроцессорный контроллер обеспечивает функционирование
модулей ЛС регулирования. Контроль правильности работы ЛС осуществля-
ется локальным координатором; он же может взять на себя функции неис-
правных ЛС.
Оперативно-диспетчерское оборудование комплекса представляет собой
совокупность клавиатуры (символьной и функциональной), регистратора
технологической информации, прибора отображения технологической инфор-
мации (дисплей), ручных задатчиков различного типа, цифровых и линейных
индикаторов, табло сигнализации.
Основу структуры комплекса составляет многопроводная магистраль,
к которой подключены элементы управления, памяти, ввода — вывода, конт-
роллеры и другие функциональные модули.
Элементной базой комплекса являются микросхемы с высокой степенью
интеграции и микропроцессоры.
Программно-технический комплекс ПО/МП 8000 предназначен для по-
строения АСУ непрерывными и периодическими процессами. Он состоит из
пульта управления МП-8000 и программного обеспечения ПО-8000.
Пульт управления технологическим процессом может иметь до 16 рабо-
чих мест оператора-технолога, каждое из которых состоит из унифицирован-
ных модулей в двух- или трехсекционных стойках.
К одному рабочему месту подключается до 128 аналоговых параметров
и до 128 интегрирующих цифроаналоговых преобразователей.
К одной мнемосхеме пульта подключается до 48 сигналов нарушений
•ограничений технологических параметров и до 32 сигналов состояния двух-
позиционных устройств.
Входными информационными сигналами комплекса являются токовые сиг-
налы 0—5 мА, 0—20 мА и релейные сигналы.
В целом к АСУТП, реализованной на базе ПО/МП 8000, может быть
подключено до 1024 аналоговых сигналов; до 500 исполнительных механиз-
мов пропорционального типа; до 2048 двухпозиционных исполнительных ме-
ханизмов.
Программное обеспечение ПО-8000 состоит из ряда инструкций, по ко-
торым в УВМ вводятся сведения о параметрах процесса, режимах их обра-
ботки, структуре системы регулирования и т. д.
Системы регулирования набирают с помощью диалоговой инструкции
«Синтез схем регулирования». Инструкция содержит набор программных
блоков для реализации схем регулирования непрерывных процессов: П-, ПИ-,
ПИД-регуляторы; П-, ПИ-, ПИД-регуляторы с компенсацией запаздывания;
звено компенсации запаздывания; звено соотношения; апериодическое зве-
но и т. д
Управление периодическими операциями осуществляется с помощью сле-
дующих блоков: управления запорной арматурой; пуска и останова центро-
бежных насосов; дозировки; операции «И» и «ИЛИ»; сравнения; программ-
ного регулирования.
Диалоговая инструкция задает на русском языке вопросы о типах бло-
ков, об нх взаимосвязи, о связи с датчиками и исполнительными механиз-
мами и о настройке блоков. Ответы вводятся в память УВМ.
С помощью инструкции можно изменить введенные ранее настройки бло-
ков, добавить новые или исключить часть блоков без отключения УВМ от
•регулирования.
Агрегатный комплекс вычислительной техники в микроэлектронном испол-
нении М-60 используют в АСУТП, характеризующихся большим объемом и
разнообразием входной информации и средств представления ее оператору-
технологу.
Устройства ввода комплекса М-60 могут принимать сигналы от термо-
электрических термометров сопротивления, реостатных датчиков и информа-
ционные сигналы 0+5 мА, 0—20 мА. Максимальное число входных аналого-
вых и дискретных сигналов в любом наборе составляет 4096 шт.
313
Комплекс М-60 состоит из двух автономных частей: информационной и
управляющей. К управляющей части может быть подключена УВМ для вы-
полнения сложных математических и логических операций.
В информационную часть входят устройства сбора и распределения ин-
формации, линеаризации и масштабирования, сигнализации, регистрации и
визуального представления информации, сопряжения с УВМ.
Управляющая часть включает устройства выработки аналоговых и пози-
ционных сигналов исполнительными механизмами объекта по командным
сигналам, поступающим от УВМ, а также вручную с местного пульта управ-
ления.
Автоматическая станция контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА)
предназначена для использования в качестве периферийного звена автомати-
зированной системы контроля и наблюдения за уровнем загрязнения атмо-
сферы населенных пунктов и промышленных предприятий. АСКЗА может
быть использована в качестве автономного устройства, обеспечивающего из-
мерения, а также обработку и регистрацию информации о содержании за-
грязняющих веществ в атмосфере.
АСКЗА производит круглосуточное автоматическое измерение метеоро-
логических параметров в месте установки датчиков; круглосуточное автома-
тическое измерение концентраций загрязняющих веществ в атмосфере; мас-
штабирование и скользящее осреднение измеряемых параметров (время ос-
реднения 20 мин), преобразование, кодирование и регистрацию информации
по каждому измерительному каналу; отсчет и хранение астрономического
времени с точностью ±5 мин за 30 суток непрерывной работы; вывод ин-
формации в автономном режиме иа долговременный носитель (телетайп, пер-
форатор); передачу информации в линию связи после автоматического ус-
тановления соединения с центром сбора информации с помощью аппарату-
ры передачи данных.
Станция АСКЗА разработана для измерения 15 параметров; возможно
также расширение числа измерительных каналов до 30 без изменения основ-
ной схемы, за счет подключения резервных блоков.
Буферная память АСКЗА обеспечивает запись и хранение информации
от 15 (30) измерительно-преобразующих каналов, служебной информации и
многократное неразрушающее считывание.
Продолжительность преобразования, кодирования, записи в буферную
память и вывода на долговременный носитель по 15 измерительным каналам
составляет не более 45 с.
Включение АСКЗА в режим измерения производится от хронирующего
устройства станции с периодичностью 30 мин, 1, 2, 3, 6 или '12 ч и по коман-
дам телеуправления, поступающим по каналу связи с частотой не более 1 ра-
за в 30 мин.
Станция может работать в контрольном (тестовом) режиме для про-
верки работоспособности всех каналов устройства автоматики. Устройство
автоматики размещается в специальных павильонах типа ПОСТ-1 и рассчи-
тано на работу при следующих условиях: температура воздуха от 5 до 40 °C;
относительная влажность 80% при температуре 35 °C и ниже.
Первичные преобразователи (датчики) АСКЗА, размещаемые на от-
крытом воздухе, должны работать при следующих условиях: температура
окружающей среды от —50 до +50 °C; относительная влажность до 95±3%
(при температуре 35°C).
Ниже приведена техническая характеристика системы:
Измеряемый параметр
Скорость ветра (средняя за 20 мин), м/с
Направление ветра (среднее значение за 20 мин)
Температура воздуха, °C......................
Температура точки росы, °C...................
Концентрация диоксида серы, мг/м3 .	.	.	.
Концентрация оксида углерода, мг/м3
Диапазон изменения
1,5—40,0
От 0 до 360 °C поворота
флюгера
От —50.0 до -|-50
От —30,0 до —1-32
0—10,00
0—400
314
Автоматическая станция контроля поверхностных вод (АСКПВ) исполь-
зуется в качестве первичного звена автоматизированной системы контроля и
регулирования качества условно чистых, прошедших очистку вод, а также
вод промышленного и питьевого назначения.
АСКПВ может быть использована и в качестве автономного устройст-
ва, предназначенного для измерения и накопления информации о физико-
химическом составе поверхностных вод.
В состав АСКПВ входят насосно-гидравлическая часть, измерительная
часть, а также устройства измерения и преобразования.
АСКПВ производит автоматическую подачу контролируемой воды с двух
уровней забора в измерительные ячейки с производительностью 2 м3/ч и вы-
сотой подъема контролируемой воды до 15 м; измерение параметров при
расстоянии от точки забора воды до измерительных ячеек до 50 м; кругло-
суточное автоматическое измерение — до 15 параметров на каждом уровне
забора воды с заданной периодичностью 1/2; 1, 2, 3, 6 и 12 ч; автоматиче-
ское обнаружение предельно допустимых значений контролируемых парамет-
ров с отбором проб по каждому из них (число отбираемых проб до 24, ем-
кость 1 л); обработку результатов измерений и цифровую регистрацию на
рулонной ленте и перфораторе телетайпа или на перфораторе ПЛУ-1; пере-
дачу информации абоненту; дистанционный прием команд.
АСКПВ обеспечивает: автоматическую работу без обслуживания в те-
чение 15 дней; измерение и регистрацию параметров и возможность индика-
ции времени и параметров.
АСКПВ устанавливают в помещении (12 м2) при соблюдении следую-
щих условий: температура воздуха 5—40 °C, относительная влажность до
95% при температуре 35 °C; атмосферное давление 760±25 мм рт. ст., тем-
пература контролируемой воды 3—40 °C.
Техническая характеристика АСКПВ приведена ниже:
Измеряемый параметр	Диапазон изменения
Уровень воды, м	.	.	0—3
0—6
0—12
Температура воды, °C ...	0—40
Показатель pH, ед................. 4—10
Показатель Eh, мВ................. —600—0
Электропроводность, Ом-1 .	. .	10-4—10~2
IO-3— 1О1
Количество взвешенных частиц, г/л	0—2
Количество растворенного кислорода,
мг/л.............................. 0—25
АСУТП широкого назначения
На базе агрегатных комплексов технических средств созданы
АСУТП, которые могут быть использованы для управления
родственными технологическими процессами (и производст-
вами).
Каскад-ТМ. Система может быть использована для широкого класса хи-
мических производств. Она представляет собой совокупность типовых реше-
ний по математическому, техническому и методическому обеспечению управ-
ления производством. Структурная схема двухуровневой АСУ с использо-
ванием системы «Каскад-ТМ» приведена на рис. 6.3.
Устройство связи с объектами (УСО) выполнена на базе системы теле-
механики. В диспетчерский пункт системы «Каскад-ТМ» с объекта поступа-
ют 420 аналоговых, 320 позиционных и 98 интегральных параметров. Обрат-
315
Вычислительный комплекс (ВК)
Рис. 6.3. Блок-схема двухуровневой
АСУ с использованием системы «Кас-
кад-ТМ»:
Д — диспетчер; УСД — устройство связи с
диспетчером; ВК — вычислительный комп-
лекс; МО — математическое обеспечение;
УСО — устройство связи с объектом.
но передаются 48 команд кодового
регулирования, 27 цифровых сове-
тов, 170 служебных команд. Имеется
10 пультов ручного ввода.
Аппаратура устройств связи с
диспетчером (УСД) включает диспет-
черский пульт, щит с мнемосхемой и
щит регистрирующих приборов,
выполнен на базе УВМ. Связь вычис-
лительного комплекса с системой телемеханики осуществляется с помощью
специального согласующего устройства.
Математическое обеспечение (МО) представляет собой набор алгоритми-
ческих и программных средств, используемых при проектировании математи-
ческого обеспечения конкретных систем.
Для повышения надежности системы часть информации о состоянии тех-
нологических процессов (значения важнейших аналоговых параметров, све-
дения о состоянии оборудования и др.) вводится в вычислительный комп-
лекс (ВК) на щит сигнализации и на пульт диспетчера. В то же время ин-
формация из вычислительного комплекса (рекомендации, расчетные показа-
тели) выводится на устройство параллельной печати и на станции индика-
ции данных, установленные в диспетчерском пункте и заводоуправлении
Система «Каскад-ТМ» имеет несколько модификаций:
Модификация
Каскад-11, Каскад-21
Каскад-12, Каскад-22
Каскад-13, Каскад-23
Каскад-14, Каскад-24
Каскад-15, Каскад-25
Основные функции
Централизованный контроль
Расчет технико-экономических показателей,
учет
Централизованный контроль, расчет техни-
ко-экономических показателей, учет
Централизованный контроль, расчет техни-
ко-экономических показателей, учет, опти-
мизация
Централизованный контроль, расчет техни-
ке экономических показателей, учет, опти-
мизация, отдельные задачи АСУТП
Примечание. Модификации 11—15 — с дистанционным способом связи, 21—25 —
с телемеханическим способом связи.
Радикал. Система предназначена для повышения эффективности опера-
тивного управления комплексом химико-технологических процессов, включая
систему энергоснабжения. Она ориентирована на производства, в состав ко-
торых входят: 3—5 многоаппаратных технологических линий, в том числе с
наличием рециклов, разветвленная система хранилищ сырья и полуфабрика-
тов; сложная система обеспечения технологических процессов различными ви-
дами энергии (электричеством, газом, паром, водой).
Система «Радикал» оснащена необходимыми устройствами для непо-
средственного цифрового управления и обеспечивает многообразные формы
выдачи результатов: мнемосхемы технологических процессов и энергосетей,
пульты, табло рекомендаций, широкие и узкие бланки оперативной и неопе-
ративной информации, дисплеи, звуковые сигналы.
«Радикал» имеет двухуровневую структуру (рис. 6.4).
316
Рис. 6.4. Структурная схема АСУ «Радикал»:
1 — оператор-технолог; 2 — оператор-энергетик; 3 — оперативная громкоговорящая связь-
на 60 абонентов; 4 — дисплей; 5 — мнемощнт оператора-технолога; 6 — пульт оператора-
технолога; 7— печатающее устройство «Консул»; 8— устройство широкой печати АЦПУ;
9—мнемощит оператора-энергетика; 10 — пульт оператора-энергетика; // — местный дис-
петчерский пункт цеха илн участка.
Управляющие вычислительные комплексы (УВК) нижнего уровня обес-
печивают оперативное управление технологическими линиями (производст-
вами). Часть оперативной информации в обобщенном виде выдается на УВК .
верхнего уровня в центральном диспетчерском пункте.
Объектом управления верхнего уровня служит все предприятие. В свя-
зи с этим в его контур управления входит руководство предприятия, плано-
вые и производственные службы заводоуправления и операторы.
Управление энергохозяйством организовано следующим образом. Вся те-
кущая информация собирается с помощью УВК и передается оператору-энер-
гетику на мнемощит и измерительную аппаратуру. С помощью ключей управ-
ления мнемощита оператор через УВК посылает сигналы дистанционного •
управления на исполнительные механизмы и аппараты. Время и место ком-
мутации фиксируются на печатающем устройстве. Кроме того, оператор-
энергетик может пользоваться громкоговорящей связью с дежурным персо-
налом, рассредоточенным по узлам энергохозяйства. Аналогичной связью
обеспечен и оператор-технолог.
Технические характеристики, а также широта спектра функций системы
обусловлены числом и мощностью УВК.
Режим. Система предназначена для управления непрерывными техноло-
гическими процессами нефтеперерабатывающей и нефтехимической промыш-
ленности и построена на базе комбинированных вычислительных блоков опе-
ративного управления (КБОУ) с использованием комплексов «Центр». Бло-
ки КБОУ выполнены на пневмоэлементах УСЭППА.
Число контролируемых параметров может составлять от 60 до 600; из
них регулируются от 24 до 240 параметров.
317
Наряду с АСУТП широкого назначения разработаны спе-
циализированные АСУТП, предназначенные для управления
только однотипными технологическими процессами (и произ-
водствами) .
Специализированные АСУТП
АСУ «Нефть-3» предназначена для автоматизации современного техно-
логического комплекса первичной переработки нефти высокой мощности ти-
па АТ, АВТ, ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ.
Отдельные подсистемы, входящие в АСУ, имеют более широкую область
применения. Например, подсистема централизованного контроля и регулиро-
вания («Нефть-1») может использоваться автономно практически для всех
крупных установок нефтеперерабатывающей промышленности.
Система построена по иерархическому принципу (рис. 6.5) и включает
подсистему I — централизованного контроля и регулирования режимных
параметров, подсистему II — оперативного управления качеством целевых
продуктов и подсистему III — оптимизации технологического процесса.
Непрерывная (по восходящей линии) связь между подсистемами реали-
зуется с помощью автоматических средств. Связь по нисходящей линии от
подсистемы III к другим подсистемам осуществляется через оператора-тех-
нолога, а между подсистемами II и I — автоматически, с применением соот-
ветствующих средств защиты.
Расчет и представление данных для оценки состояния технологического
процесса и его оптимизации ведутся на основе математической модели про-
цесса; при этом рассчитываются такие характеристики, как профили расхо-
дов парожидкостных потоков по высоте ректификационных колонн, состав
продуктов и сырья, относительные отборы продуктов, оптимальные задания
на режимные переменные процесса. Результаты вычислений представляются
в компактной графической и цифровой форме.
Подсистема 1 построена с преимущественным использованием комплекса
«Центр». Вычисление и регулирование показателей качества осуществляется
современными средствами пневматической вычислительной техники. Подсисте-
ма III реализуется на электронном вычислительном комплексе.
АСУ производством фенола и ацетона. Система предназначена для авто-
матизации технологического процесса производства и оперативной координа-
ции работы цехов и участков, а также для выработки управляющих воздей-
ствий с целью минимизации затрат.
АСУ построена по двухуровневому иерархическому принципу управле-
ния: на первом уровне решаются вопросы централизации управления в це-
хах (на базе комплекса «Центр» и операторского оборудования), на втором
уровне — вопросы диспетчеризации производства и оптимизации отдельных
технологических процессов (на базе УВМ и диспетчерского оборудования).
Задачами АСУ являются: оперативное планирование производственной
программы; координация работы цехов и отдельных участков; поиск «узких
мест» производства по производительности; контроль состояния работы обо-
рудования и времени его наработки; распределение энергетических потоков
по производству; расчет резервов производства по времени и мощности; рас-
чет материального баланса; расчет учетных и оперативных ТЭП; автомати-
ческий анализ оперативных ТЭП; определение неэкономичных участков; оп-
тимальное распределение нагрузок для параллельно работающих реакторов;
автоматическая оптимизация реакторных узлов.
Защита производства от загазованности решается автономной системой
автоматической защиты и сигнализации АЗИС.
Весь аналитический контроль производства централизован и проводится
комплексной лабораторией, являющейся подсистемой АСУ. Результаты ана-
лиза на УВМ передаются посредством датчиков ручного ввода, устанавливае-
мых в лаборатории.
318
Подсистема Ш
		Вычислительный комплекс						
		Модель процесса						
								
	Расчет технологических характеристик			Коррекция расчетов показателей качества		Оптимизация режима		
								
Устройства представ-
ления информации
{Печатной] | ГририугсудД!
Устройство связи
Оператор-
технолог
Подсистема!!
Блок
регулирования
показателей
качества
Блок
Вычисления
показателей
качества
I
I
I
I
1
I
f
I
I
I
I
Г
I
I
I
I
I
I
J
“I
Г
I
г
±
Подсистема 1
Пульт
централизованного
контроля
и дистанционного
управления
с приборами вызова
Блок
регулирования режимных
переменных
Блоки регистрации
информации
\Цшрровай\^налоговой]
Блок свора и
обработки <т-
инф рмации
Сигналы к	< ^Сигналы от
исполнительным датчиков
у механизмам
Рис. 6.5. Блок-схема АСУ «Нефть-3».
Технические данные системы приведены ниже:
Число сигналов, поступающих на вход системы
аналоговых ................................... 1000
дискретных................................. 150
Число сигналов на выходе системы в виде
цифровой печати................................ 700
индикации..................................... 1000
сигнализации	..............................  500
рекомендаций................ ....	60
Число параметров	регулирования..................... 300
АСУ производством олефинов. Система предназначена для оптимизации
технологического режима основных процессов (пиролиза бензина и этана,
319
^ректификации в колоннах этиленовой ветви, гидрирования ацетиленовых уг-
леводородов в этан-этиленовой фракции), координации материальных пото-
-.ков, сбора, переработки и представления информации.
АСУ осуществляет сбор и первичную обработку информации по 425 тех-
нологическим параметрам. Операторам представляется информация о 40 тех-
нико-экономических показателях, о нарушениях режима по 1110 параметрам,
о текущих значениях 250 параметров (цифровая индикация на мнемосхеме).
Одновременно печатаются рекомендации по управлению.
В системе используют специально разработанные технические средства.
К ним относятся средства отбора и подготовки пробы — пробоотборное уст-
ройство для пирогаза и коммутатор, позволяющий с помощью одного хро-
матографа анализировать состав газа в четырех точках. Для улучшения ка-
чества анализа хроматографы снабжены программаторами расхода газа-носи-
теля и узлами корректировки нуля. С целью упрощения передачи информации
по ЭВМ используются блоки автоматической корректировки нуля и селек-
торы максимумов хроматографических пиков.
В комплект АСУ входит специальное устройство отображения информа-
ции. На люминесцентный экран устройства (размером 1,5X3,0 м) оператор
может вызвать любую из 10 мнемосхем, на которые выводятся цифровая
информация (всего до 25 параметров), данные о нарушениях режима, о ра-
боте или остановке оборудования и т. п.
«Поток». АСУ «Поток» предназначена для управления смешением от 2
до 14 жидких компонентов. Область применения — базы смешения нефтей
с целью получения искусственных сортов нефтей; установки смешения нефте-
продуктов нефтеперерабатывающих заводов; установки смешения жидких
компонентов в химической и пищевой промышленности. Принцип действия
основан на автоматической стабилизации соотношения расходов продуктов.
«Поток» представляет собой систему частотно-время-импульсных регули-
рующих одноканальных устройств, управляемых центральным, задающим и
синхронизирующим режим работы блоком управления в зависимости от по-
ступающих внешних команд и информации о ситуациях, возникающих в
процессе смешения.
Электрические схемные решения комплекса позволяют реализовать сек-
ционно-блочно-функциональный способ построения, что дает возможность
подбором необходимого числа секций осуществлять смешение заданного
числа компонентов.
Система позволяет резервировать наиболее ответственные контуры регу-
лирования.
АСУ «Октан-1 М» предназначена для определения оптимальных составов
• бензинов, дизельного и котельного топлива, а также показателей смеси по
известным соотношениям компонентов и их параметрам. Она базируется на
аналоговой вычислительной машине специального назначения. Исходной ин-
формацией для расчета служат данные по запасам и физико-химические по-
казатели исходных компонентов, а также следующие параметры целевых
продуктов: октановое число, сортность, плотность, содержание серы и аро-
матических соединений, фракционный состав, давление насыщенных паров,
• себестоимость, температуры застывания и помутнения, дизельный индекс,
вязкость.
«Октан-1М» позволяет рассчитывать соотношения компонентов в про
центах от общего количества приготовляемого нефтепродукта; определять оп
тимальный состав в соответствии с выбранным критерием оптимальности
(минимальная себестоимость товарного продукта; максимальное использо-
 вание базового компонента).
Техническая характеристика системы приведена ниже:
Число компонентов смешения......................... 7
Число одновременно учитываемых параметров . .	6
Относительная погрешность системы, % • • • ±1
АСУ «Рубии» предназначена для поточного измерения количества и ка-
чества нефти. Ее применяют иа объектах подготовки и перекачивания нефти.
Система обеспечивает контроль влагосодержания и солесодержания то-
320
варной нефти; возвращение нефти на переподготовку при отклонении ука-
занных параметров от норм; измерение расхода кондиционной нефти, ее
влагосодержания и солесодержания приборами, выдающими электрические
частотные сигналы; преобразование электрических сигналов в именованные
физические величины; накопление этих величин на цифровых счетчиках; пе-
ресчет и регистрацию измеряемых параметров (количества чистой нефти
в т, влагосодержания—в кг, солесодержания—в г), а также автоматиче-
ский отбор средней пробы. Система позволяет также проводить измерении
и регистрацию объемов прокачиваемой нефти (м3), приведенных к объему
при температуре 20 °C.
Конструкция «Рубина» представляет собой совокупность трех блоков —•
контроля качества нефти, измерения количества нефти и управления.
АСУ полимеризации винилхлорида в массе. Система обеспечивает вывод
процесса в реакторах на заданный режим, оптимизацию режима процесса
по критерию минимума затрат и графика работы основного оборудования.
Система реализуется на базе УВМ и средств программно-технологического
комплекса ПО/ПМ 8000.
АСУ «Купол» предназначена для управления сернокислотным производ-
ством. Она построена в основном на серийных технических средствах. В со-
став системы входят УВМ, пульты управления, мнемонические панели, при-
борные стойки, устройства цифровой индикации по вызову из машины, дат-
чики ручного ввода данных, устройства дистанционной передачи команд,
устройства регистрации работы оборудования, автоматические печатающий
устройства, оборудование оперативной громкоговорящей связи.
Система «Купол» обеспечивает высокую степень оперативной координа-
ции участков производства, сокращение простоев оборудования по организа-
ционным причинам, уменьшение расходных коэффициентов по сырью, ускоре-
ние оборачиваемости средств, повышение производительности труда.
Технические данные системы приведены ниже:
Число сигналов
передаваемых в ЭВМ............................... 308
индикации на мнемосхеме........................ 384
цифровой индикации............................  До	80
Число технологических параметров, подключен-
ных к приборам в центральном диспетчерском
пункте............................................... 64
Число точек производственной громкоговорящей
связи ............................................  До	120
Число параметров и расчетных показателей, подле-
жащих регистрации
суточных............................................41
сменных........................................  44
часовых.........................................100
АСУ производством разбавленной азотной кислоты по комбинированной
схеме. Система предназначена для оптимизации работы оборудования про-
изводства.
В центральном пункте управления расположены щиты для управления
общецеховым оборудованием, щиты с приборами для измерения хозрасчет-
ных показателей, мнемосхема, пульты операторов и начальников смены, ин-
женерный пульт УВМ и автоматическое печатающее устройство УВМ, стойки
сигнализации и защиты.
Ниже приведена техническая характеристика системы:
Число контуров
регулирования ..................................100
дистанционного управления ..................... 138
Число параметров
регистрации ....................................175
контроля.........................................11
сигнализации....................................500
21-581
321
Число параметров
по вызову оператора..............................406
хозрасчетных......................................11
входных параметров блокировки ................. 113
Число исполнительных механизмов	блокировки .	.	44
АСУ технологическими процессами производства аммиака. Система пред-
назначена для ^централизованного оперативного управления одной техноло-
гической линией производства аммиака. Основной функцией ее является рас-
чет и поддержание оптимальных параметров процесса получения синтез-газа
путем непосредственного цифрового управления. Система реализована на
специализированной УВМ. При отказе УВМ система предусматривает без-
ударный переход на резервную систему локальной автоматики.
Технические данные системы приведены ниже:
Число сигналов по вызову оператора на аналоговые
и цифровые приборы................................430
Число сигналов о состоянии технологического про-
цесса и оборудования	........................ 266
Число рассчитываемых	ТЭП........................16
Число контуров регулирования ......	60
АСУ «Полимер-50» предназначена для управления производством полу-
чения полиэтилена (рис. 6.6). Она состоит из трех основных подсистем: ин-
формационной (локальной автоматики), обеспечивающей контроль производ-
ства, регулирование отдельных параметров и оперативную связь с оператором
и другими подсистемами; вычислительной, обеспечивающей выполнение всех
вычислительных операций и обработку информации; управляющей, обеспечи-
вающей автоматическое регулирование реактора и управления установками
локальных регуляторов (подсистема включает главный регулятор и устройст-
во кодового управления).
Нижний уровень системы базируется на местных пунктах управления,
каждый из которых может принимать до 256 аналоговых и дискретных сиг-
налов и выдавать до 16 аналоговых и до 256 управляющих сигналов. Таких
пунктов может быть от 2 до 4.
Рис. 6.6. Блок-схема АСУ «Полимер».
322
Применение промышленных роботов
Промышленные работы (ПР) —программно-управляемые ав-
томаты для выполнения операций манипулирования и сложных
перемещений в производственных условиях. Роботы выполня-
ют в основном механические операции: самостоятельно пере-
мещаются в пространстве, производят сборочно-монтажные
работы — установку заготовок, снятие деталей, соединение их
друг с другом, проверку работы механизмов и т. д. Они позво-
ляют освободить человека от тяжелого и монотонного ручного
труда, заменить его во взрывоопасных и запыленных помеще-
ниях, а также при работе с агрессивными средами.
В зависимости от возможностей ПР подразделяются на три
поколения.
ПР первого поколения работают по жесткой программе.
Единственными датчиками у них являются конечные выключа-
тели, реагирующие на положение исполнительных органов.
В настоящее время внедряются ПР второго поколения. Они
снабжены не только конечными выключателями, но и датчика-
ми, контролирующими состояние внешней среды (например,
наличие сырья, степень работоспособности рабочего механиз-
ма и т. д.). Исполнительные органы их могут быть оснащены
тактильными датчиками, реагирующими на прикосновение к
предмету; возможно также применение локационных датчиков,
отслеживающих приближение к предметам. В роботы данного
поколения начинают закладываться системы управления, обу-
чения, адаптации с использованием ЭВМ (как правило, микро-
процессоров) .
В ПР третьего поколения датчики будут собирать всю не-
обходимую информацию о внешней среде, предметах, с кото-
рыми роботы взаимодействуют, а также о положении исполни-
тельных органов робота. Наличие развитой системы управле-
ния позволит роботам этого поколения решать творческие за-
дачи. Системе управления их
будет задаваться, например,
только конечная цель процес-
са, а оптимальный путь вы-
полнения будет определяться
системой управления на осно-
ве анализа результатов дейст-
вия робота.
На рис. 6.7 дана структур-
ная схема робота.
Информационно - измери-
тельная система робота («сен-
сорика») обеспечивает сбор и
Рис. 6.7. Блок-схема робота.
21*
323
передачу в управляющую систему информации об окружающей
среде и функционировании основных узлов робота. Датчиками
служат как конечные выключатели, так и устройства, являю-
щиеся аналогами органов чувств человека.
Управляющая система робота («мозг») обеспечивает счи-
тывание информации, ее обработку по программе и передачу
управляющих сигналов исполнительной системе.
Роботы первого поколения работают по жесткой программе.
Они подразделяются на цикловые, позиционные, контурные и
контурно-позиционные. Самые надежные и простые — цик-
ловые роботы. В них перемещения подвижных звеньев огра-
ничены конечными выключателями или жесткими перена-
лаживаемыми упорами. В позиционных ПР движение задает-
ся в виде ряда последовательных позиций подвижных звень-
ев робота в пространстве. Управляющие системы их обладают
программами с более широкими функциями и большим объ-
емом памяти. В контурных ПР программой задается траекто-
рия движения исполнительного органа, а в контурно-позици-
ониых ПР есть элементы как контурного, так и позиционного
управления.
Роботы второго и третьего поколения работают по гибкой
программе, т. е. с учетом внешних условий и внутреннего со-
стояния самого робота.
Исполнительная система робота («моторика») состоит из
несущих конструкций, приводов исполнительных органов и за-
хватных устройств (схватов). Она обеспечивает отработку
программы. Исполнительные органы представляют собой со-
стоящие из звеньев механизмы со многими степенями подвиж-
ности.
Техническая характеристика некоторых ПР приведена в
табл. 11.
Внедрение ПР в производство — одно из наиболее перс-
пективных и быстроризвивающихся направлений технического
прогресса. Роботизация создает предпосылки для более эффек-
тивного использования АСУТП.
Дальнейшее совершенствование ПР первого поколения
предусматривает создание широкой гаммы роботов с разными
техническими характеристиками; увеличение объема памяти и
числа степени свободы рук,^расширение зоны обслуживания;
создание позиционных и контурных роботов на базе серийных
мини- и микроЭВМ; повышение точности, быстродействия, на-
дежности, а также упрощение эксплуатации и ремонта; созда-
ние участков роботов, управляемых от ЭВМ.
ПР второго и третьего поколения развиваются по следую-
щим направлениям: разработка принципов построения и со-
здания роботов для работы с неориентированными деталями;
выполнение операций сборки и монтажа непосредственно по
324
Таблица И. Техническая характеристика промышленных роботов
Показатели	Промышленные роботы				
	РФ-201М	МП-9С	Циклон-35	Уннвер- сал-5М	ПР-10И
Грузоподъемность, кг	0,2	Д'о 0,2	6	5	10’
Число рук (захватных уст- ройств)	1	1	2	1	1
Число степеней подвижно- сти Г ориз октальное пер смеще- ние руки	4	3	4	6	4
ход, мм	200	150	600	700	58G
скорость, мм/с Вертикальное перемещение	400	300	400	200	800
ход, мм	30	30	100	450	200
скорость, мм/с Поворот руки относительно вертикальной оси	60	100	83	300	500
угол, град	120	120	180	330, 240	220
скорость, град/с	240	120	60	60, 87	90
Давление воздуха в пнев- мосети, МПа	0,4	0,3—0,6	0,4—0,6	0,4—0,6	0,5
Габариты, мм	215Х Х2ЮХ Х270	488 X Х212Х Х270	поох Х840Х Х1250	870Х Х1100Х Х2100	1670Х Х850Х ХП15
Масса, кг	20	70	460	650	500
Усилие захвата, Н (кгс) Показатели надежности	14,7 (1,5)	—	294(30)	*—•	102 (10,40)
наработка на отказ, ч	—	250	400	200	—
средний срок службы, лет	6	5	6	5	
Примечание. У робота типа «Универсал-5М> привод электропнев-
матический, у остальных — пневматический.
чертежу, а также по командам, отдаваемым голосом; созда-
ние роботов с системами, подобными органам чувств (таких,
как осязание, зрение, слух).
3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРЕДПРИЯТИЯМИ (АСУП)
Предприятие (производственное объединение)
как объект управления
Современные производственные объединения (ПО) и промыш-
ленные предприятия (ПП) являются сложными объектами
управления, включающими основные и вспомогательные про-
изводства (транспортное и ремонтное хозяйство, энерго- и
теплоснабжение), а также процессы их обеспечения.
325
Таблица 12. Основные цели деятельности ПО (ПП)
Область деятельности	Основные цели деятельности ПО (ПП)
Изготовление и постав-	Ритмичное выполнение планов, заданий, догово-
ка продукции	ров и социалистических обязательств по произ- водству и поставкам продукции по объему, каче- ству, номенклатуре и ассортименту в установлен- ные сроки и с оптимальным производственным циклом
Повышение	качества	Обеспечение постоянного соответствия техниче-
продукции	ского уровня, качества разрабатываемой и (или) выпускаемой продукции потребностям населения, народного хозяйства, обороны страны и экспорта
Формирование и исполь-	Повышение интенсивности и сбалансированности
зованне ресурсов	использования всех видов ресурсов (трудовых, материальных, финансовых, основных производ- ственных фондов), повышение и поддержание их качественного уровня, снижение относительных объемов и стоимости и повышение на этой осно- ве эффективности использования
Научно-техническое раз-	Совершенствование производственно-технической
витие производства	базы ПО (ПП) в соответствии с новейшими до- стижениями науки, техники, технологии и орга- низации производства, обеспечивающее устойчи- вую эффективную работу ПО (ПП) на текущий и перспективный периоды, установленные планом развития ПО (ПП)
Социальное	развитие	Повышение степени удовлетворенности трудом,
трудового коллектива	удовлетворение материальных и духовных по- требностей членов коллектива, улучшение усло- вий труда, быта и отдыха, повышение социаль- ной активности каждого работающего
Охрана	окружающей	Выполнение норм и требований к воздействию
среды	процессов производства и выпускаемой продук- ции на окружающую среду, рациональное исполь- зование природных ресурсов, их восстановление и воспроизводство
Совершенствование орга-	Повышение уровня организации производства и
низации производства и управления	управления ПО (ПП)
Главная цель деятельности ПО (ПП) состоит в выполнении
планов, заданий, договоров и социалистических обязательств
по производству и поставкам высококачественной продукции
при минимальных суммарных затратах.
Для достижения главной цели деятельности ПО (ПП) не-
обходимо обеспечить совокупность основных целей (табл. 12).
Как видно из таблицы, производство продукции реализуется в
результате множества операций и технологических процессов,
которые следует рассматривать как элементы одной сложной
системы. При этом необходимо иметь в виду, что ПО (ПП) —
не простая сумма цехов, служб и процессов, а их особое со-
четание, образующее новое качество, отсутствующее у каждо-
го из элементов в отдельности. Сложность управления пред-
326
приятием в целом состоит в том, что оно включает управление
коллективами людей. Все это требует системного подхода к
организации управления предприятием, т. е. необходимости
организовать управление каждым элементом с учетом общей
системы. При этом следует также иметь в виду, что само пред-
приятие является частью другой более крупной системы — от-
расли.
Сложность предприятия как объекта управления состоит и
в том, что оно непрерывно подвергается как внутренним, так
и внешним возмущающим воздействиям. К первым относятся
поломки оборудования, изменения его характеристик, срыв
поставок между участками предприятия, брак, производствен-
ные травмы и т. д. Внешними возмущениями являются срывы
межзаводских поставок, несвоевременное обеспечение транс-
портом, изменение нагрузки, нестабильность сырья, стихийные
бедствия и т. п. Серьезным внешним возмущением может быть
изменение директивных указаний: по ассортименту, количеству
и качеству продукции и сырья; нормативам расхода сырья,
материалов и энергоресурсов; численности персонала; финан-
совым ресурсам; отчислению от прибыли. Система управления
предприятием должна обеспечивать нормальное его функцио-
нирование в различных условиях.
Управление ПО (ПП) состоит в выполнении функции управ-
ления, которые направлены на достижение целей деятельности
ПО (ПП).
К функциям управления можно отнести управление техни-
ческой подготовкой производства: организацию производства
(основного, обеспечивающего и обслуживающего); управление
технологическими процессами; оперативное управление произ-
водством; организацию метрологического обеспечения; техни-
ческий контроль и испытания; управление сбытом продукции;
организацию работ с кадрами; управление организацией тру-
да и вопросы, связанные с заработной платой; организацию
творческой деятельности трудового коллектива; управление
материально-техническим снабжением; управление финансовой
деятельностью.
В зависимости от характера, специализации и масштаба
ПО (ПП), а также конкретных условий его деятельности оп-
ределяется состав функций управления и формируется систе-
ма управления; при этом допускается объединение или, наобо-
рот, расчленение отдельных функций.
Каждая из функций управления ПО (ПП) реализуется при
осуществлении типовых элементов' управленческого цикла
(операций управления), к которым относятся: прогнозирова-
ние и планирование, организация работы, координация и опе-
ративное регулирование, активизация и стимулирование и, на-
конец, контроль, учет и анализ.
Функции управления реализуются путем решения задач
управления ПО (ПП). Под задачей управления понимают ал-
327
горитм или совокупность алгоритмов формирования выходных
документов (сообщений), имеющих определенное функцио-
нальное назначение для управления ПО (ПП) или его под-
разделением.
Задачи управления ПО (ПП) можно разделить на два ви-
да. Одни являются экономическими или организационными,
например составление планов, учет сдачи и отгрузки товарной
продукции, анализ показателей качества продукции, расчет
заработной платы рабочим и служащим. Другие представля-
ют собой задачи непосредственного управления работой от-
дельных технологических установок.
Решением экономических и организационных задач на ПО
(ПП) заняты многочисленные функциональные службы. Ос-
новными из них являются: производственный отдел, планово-
экономический отдел, технический отдел, бухгалтерия, отдел
сбыта, отдел материально-технического снабжения, отдел кад-
ров, отдел труда и заработной платы и т. д.
Задачи управления технологическими процессами (особен-
но в непрерывных производствах) в настоящее время реша-
ются, как правило, с помощью устройств контроля, регулиро-
вания, сигнализации, блокировки, защиты при участии неболь-
шого числа людей (операторов) с ограниченными функциями
непосредственного управления. Решение таких задач подробно
рассматривалось в предыдущих главах книги. Однако' в усло-
виях АСУП управляющая система технологического процесса
так или иначе связана с системой, организованной для управ-
ления предприятием в целом (например, многие первичные и
передающие измерительные преобразователи используются
обеими системами).
Высококачественное управление таким сложным объектом,
каким является современное ПО (ПП), возможно лишь при
автоматизации управления. Последняя проводится на базе но-
вых технических средств сбора, передачи, обработки и выдачи
информации, причем основным устройством в этой системе
управления становится ЭВМ. Другим непременным условием
автоматизации управления является использование при обра-
ботке информации на ЭВМ современных методов расчета
ТЭП, специальных разделов математики по поиску оптималь-
ных управленческих решений, экономике-математических ме-
тодов и моделей.
Автоматизация управления предприятием
(производственным объединением)
Основная цель автоматизации управления — улучшение техни-
ко-экономических показателей производственно-хозяйственной
деятельности ПО (ПП), что достигается совершенствованием
разработки, производства и сбыта продукции, обеспечения
328
производства, управления перечисленными процессами, орга-
низационной и производственной структур ПО (ПП), а также
улучшением качества проектируемой и выпускаемой продук-
ции и снижением затрат на создание и использование (экс-
плуатацию) продукции.
Автоматизация управления ПО (ПП) обосновывается про-
изводственно-хозяйственной необходимостью и производствен-
но-экономической целесообразностью.
Производственно-хозяйственная необходимость обусловле-
на недостаточной достоверностью информации о состоянии
производственной деятельности подразделения; сложностью
анализа и обработки информации; несвоевременностью ее полу-
чения управляющим персоналом; недостаточной полнотой теку-
щего анализа и оценки деятельности подразделений; невозмож-
ностью полной обработки больших объемов информации о дея-
тельности предприятия для учета и отчетности всех видов; не-
совершенством существующих методов расчета технико-эконо-
мических показателей; невозможностью проведения своевре-
менного контроля параметров процессов производства; неста-
бильностью качества входных потоков технологических объ-
ектов управления; нестабильностью режимов работы техноло-
гических объектов управления.
Производственно-экономическая целесообразность автома-
тизации управления определяется на основе экономической
эффективности автоматизации. Нормативный коэффициент эф-
фективности капитальных вложений на вычислительную техни-
ку равен 0,3, а срок окупаемости составляет 3 года.
Основные задачи ПО (ПП) при автоматизации управления
состоят в определении степени готовности предприятия к ав-
томатизации, выявлении направлений и объектов автоматиза-
ции, определении требований к объектам автоматизации, необ-
ходимости и целесообразности автоматизации и реконструкции
объектов автоматизации, обеспечивающих эффективное функ-
ционирование автоматизированных систем управления, обеспе-
чении работ по проектированию и внедрению автоматизиро-
ванных систем управления.
Автоматизация управления должна сопровождаться внесе-
нием изменений в систему управления ПО (ПП). Это сводится
к созданию новых, преобразованию имеющихся и ликвидация
лишних подразделений в производственных и функциональ-
ных структурах; уточнению и перераспределению' функций и
задач управления; изменению движения информационных и
материальных потоков в соответствии с модифицированными
производственной и функциональной структурами; уточнению
уровня централизации и децентрализации управления; диффе-
ренциации операций управления между человеком и ЭВМ.
Формы использования вычислительной техники при автомак
тизации управления различны: коллективное использование
ЭВМ на базе вычислительных центров коллективного пользо-
328
вания (ВЦКП) и кустовых вычислительных центров (КВЦ)
данной отрасли; индивидуальное использование вычислитель-
ных машин посредством создания автоматизированной систе-
мы управления предприятием (АСУП).
ВЦКП создается с целью проведения вычислительных ра-
бот для нескольких десятков пользователей. На ПО (ПП)
устанавливаются лишь периферийные средства ввода и выво-
да информации для передачи исходной информации в ВЦКП
и получения конечных результатов решения задач управле-
ния.
В результате использования ВЦКП повышается эффектив-
ность работы ЭВМ и надежность системы в целом, увеличива-
ется разнообразие и сложность решаемых задач.
Все сказанное относится и к КВЦ, которые предназначены
для обслуживания нескольких пользователей одной отрасли.
В настоящее время признано, что мелкие и средние (до 2000
работающих) предприятия должны проводить автоматизацию
управления на основе ВЦКП и КВЦ.
На крупных ПО (ПП) автоматизация управления проводит-
ся за счет индивидуального использования вычислительной тех-
ники на базе АСУП.
АСУП — это человеко-машинная система, объединяющая
управленческий и руководящий персонал, вычислительную и
организационную технику. Она предназначена для автомати-
зированного сбора, передачи и обработки производственно-эко-
номической и социальной информации с целью подготовки и
принятия решений по управлению, планированию и анализу
деятельности коллектива ПО (ПП).
Проведение работ по автоматизации управления ПО (ПП)
возлагается на специализированное подразделение. Таким под-
разделением могут быть отдел (лаборатория) АСУ или ин-
формационно-вычислительный центр.
АСУП состоит из функциональной и обеспечивающей ча-
стей. Функциональная часть включает комплекс задач, подле-
жащих автоматизации, а обеспечивающая—все средства,
обеспечивающие решение этих задач на ЭВМ.
Функциональная часть АСУП
Функциональная часть АСУП состоит из отдельных подсистем,
Выделенных в соответствии с функциями управления ПО (ПП).
Ниже приводятся основные подсистемы АСУП.
Подсистема технической и технологической подготовки про-
изводства (ТПП). Данная подсистема обеспечивает сокраще-
ние сроков разработки новой и совершенствования существую-
щей технологии. Решение задач управления по ТПП повышает
Эффективность АСУП в целом, так как на этапе ТПП форми-
руется значительная часть материальных и трудовых нормати-
ве
\
bob, принимаемых в качестве исходных и других важнейших
подсистем АСУП.
К основным задачам подсистемы можно отнести расчеты
норм расхода сырья и основных материалов на единицу про-
дукции; норм относительных выходов продуктов и потерь
сырья; производственных мощностей; плановых удельных норм
расхода энергоресурсов; нормативной трудоемкости и расцен-
ки на изделие и т. д.
Часть задач этой подсистемы направлена на конструирова-
ние новых и совершенствование существующих аппаратов.
Так, на ЭВМ проводятся технологические расчеты сложных
аппаратов массо- и теплообмена, конструкторские расчеты на
прочность и надежность, расчеты исполнительных механизмов
и сужающих устройств.
Подсистема технико-экономического планирования (ТЭП).
Эта подсистема предназначена для перспективного (на пять
лет) и текущего (на один год) планирования путем разработ-
ки и обоснования производственной программы, которая обес-
печит соответствующий контрольным цифрам выпуск товар-
ной продукции и при имеющихся мощностях и выделенных
материальных ресурсах обеспечит наибольший экономический
эффект.
Эта подсистема, в частности, позволяет произвести расчет:
перспективного плана выпуска продукции; плана выпуска то-
варной и валовой продукции на текущий год и квартал; плана
затрат на сырье и основные материалы; планов потребности и
затрат на вспомогательные материалы и топливо со стороны
и на энергоресурсы; плановой численности работающих; пла-
нового фонда заработной платы; нормативной трудоемкости
производственной программы; потребности в оборудовании на
производственную программу; сметы затрат на производство;
плановой калькуляции себестоимости продукции; плановой
себестоимости товарного выпуска продукции; плановой прибы-
ли и плановой рентабельности.
Подсистема оперативного управления основным производст-
вом (ОУОП) обеспечивает ритмичное выполнение планов про-
изводства (квартальных, месячных, декадных, суточных, смен-
ных). Основными операциями здесь являются учет и оператив-.
ное регулирование, заключающееся в конкретизации заданий,
выдаваемых подсистемой ТЭП. Данной подсистемой решают-
ся следующие задачи: расчет оперативных планов работы ос-
новного производства, выпуска и распределения полуфабрика-
тов, приготовления сырья; составление оперативного графика
ремонтов технологического оборудования; составление опера-
тивного плана перекачек продуктов; учет и контроль поступле-
ния сырья, поступления и расхода основных материалов; учет
поступления и расхода энергоресурсов по видам; учет и конт-
роль выпуска товарной продукции, сдачи и отгрузки товарной
продукции, потерь продуктов; учет и контроль технико-эконо-
331
/
мических показателей, параметров качества сырья, полуфаб-
рикатов и товарной продукции; оперативный учет и анализ
простоев оборудования.
Подсистема материально-технического снабжения (МТС)
осуществляет своевременное и комплексное обеспечение ПО
(ПП) сырьем, топливом, основными и вспомогательными ма-
териалами в соответствии с производственной программой.
При этом выявляются и реализуются излишние или ненужные
данному ПО (ПП) материальные ресурсы.
Данная подсистема решает следующие задачи: планирова-
ние МТС (расчет потребностей производства в материалах,
электроэнергии, воде, воздухе, паре); учет, контроль и стати-
стическая отчетность МТС (учет движения материалов на скла-
дах, использования материалов, расчетов с поставщиками,
расчет реквизитов для заполнения форм статистической отчет-
ности на основе результатов решения предыдущих трех задач,
определения величины переходящего складского запаса для
каждого материала); анализ МТС (определение обеспеченно-
сти производства материальными ресурсами, дефицита, нелик-
видных материалов, сверхнормативных количеств материала);
оптимизация планирования МТС (расчет оптимальных планов
производственных запасов).
Подсистема управления вспомогательным производством
(УВП) предназначена для управления ремонтным и энергети-
ческим обеспечением, а также транспортным обслуживанием.
По управлению ремонтным обеспечением подсистемой ре-
шаются следующие задачи: расчет графиков планово-преду-
предительного ремонта и ведомственных поверок КИП; расчет
потребности материалов и запчастей для ремонта и сроков их
поставок; расчет плана ремонта оборудования; учет наработ-
ки ремонта машин и технологического оборудования; учет и
контроль ремонтов и поверок КИП.
По управлению энергетическим обеспечением решаются
следующие задачи: учет фактических удельных расходов энер-
горесурсов; учет расхода электроэнергии; расчет поступления и
расхода энергоресурсов, анализ удельных расходов энергоре-
сурсов и составление статистической отчетности по энергоре-
сурсам.
По управлению транспортным обслуживанием решаются
задачи: расчет трансфинплана предприятия; расчет плана пе-
ревозок грузовыми автомашинами, оптимального пробега ав-
томашин и подготовка путевых листов; учет автоуслуг и рас-
чет технико-эксплуатационных показателей автотранспортных
средств; учет расчетов с потребителями; составление статисти-
ческой отчетности по транспорту.
Подсистема управления качеством продукции (УКП) слу-
жит для формирования, обеспечения и поддержания необходи-
мого качества продукции при ее разработке, производстве,
реализации и эксплуатации.
332
Автоматизация У'КП проводится при решении следующих
задач: ойеративный учет брака в натуральном выражении и
бездефектной сдачи продукции; оценка уровня бездефектного
труда; учет и анализ рекламаций и претензий к качеству про-
дукции; статистический анализ брака исходя из его причин;
статистический анализ бездефектной сдачи продукции и уров-
ня бездефектного труда; расчет коэффициентов несоблюдения
технологических режимов расчет коэффициента индексной оцен-
ки качества продукции и т. д.
Подсистема бухгалтерского учета предназначена для повы-
шения оперативности учета и снижения затрат при обработке
учетной информации. С применением ЭВМ решаются следую-
щие задачи: учет затрат на производство; учет отклонений от
действующих расходных нормативов по калькуляционным
статьям затрат, отклонений от норм расхода сырья, реакти-
вов, материалов, (отклонений от норм расхода по заработной
плате и отчислению на социальное страхование; учет расхо-
дов на обслуживание и управление производством и отклоне-
ний от норм их расхода; учет и распределение затрат вспомо-
гательного производства; составление сводного отчета затрат
на основное производство и калькуляция себестоимости про-
дукции; учет движения материалов на складах; учет расчетов
с поставщиками материалов и др.
Подсистема управления кадрами служит для набора ИТР
« рабочих на предприятие; разработки оценок профессиональ-
ной пригодности претендентов на должность или работу; ор-
ганизации мероприятий, направленных на повышение квали-
фикации рабочих и служащих предприятия. Эта подсистема
•очень важна, поскольку при правильной расстановке и подбо-
ре кадров эффективность индивидуального труда повышается
на 20—30%. В задачи данной подсистемы входит учет лично-
го состава и движения кадров; анализ текучести кадров; прог-
нозирование дополнительной потребности в рабочих и ИТР на
•основе изучения перспективы развития производства; подведе-
ние итогов социалистического соревнования.
Подсистема управления сбытом продукции способствует
своевременному и полному обеспечению потребителей продук-
цией в соответствии с договорными обязательствами и планом
реализации предприятия. Основные задачи подсистемы: расчет
плана поставок готовой продукции, оперативно-календарное
планирование отгрузки продукции, учет движения готовой про-
дукции, отгруженной и реализованной продукции, оперативный
учет выполнения плана поставок продукции, оперативный
контроль формирования портфеля заказов, составление стати-
стического отчета о выполнении плана поставок продукции
® т. д.
Подсистема управления финансами предназначена для обес-
печения и распределения денежных средств, необходимых для
достижения ТЭП работы предприятия. Данной подсистемой
333
решаются следующие задачи: распределение заработйой пла-
ты; расчет средств на энергоресурсы; формирование смет за-
трат по вспомогательным производствам; расчет внутризавод-
ских перекачек; расчеты смет затрат по ремонтно-механиче-
скому цеху и смет текущего и капитального ремонтов техноло-
гических цехов; расчет прибыли от выпуска конечной продук-
ции; расчеты изменений остатков незавершенного производст-
ва, катализаторов и т. п.
Следует отметить, что наряду с перечисленными подсисте-
мами и задачами функциональной части АСУП могут разра-
батываться подсистемы и отдельные задачи и по другим функ-
циям управления, что зависит от конкретных производствен-
ных условий.
Обеспечивающая часть АСУП
Обеспечивающая часть АСУП включает организационно-право-
вое, информационное, программное, математическое и техни-
ческое обеспечение АСУП.
Организационно-правовое обеспечение (ОПО)—это сово-
купность методов, средств и юридических актов, регулирую-
щих и организующих разработку, внедрение и функциониро-
вание АСУП.
Особенно важна роль ОПО на стадии разработки АСУП,
когда закладываются ее основные характеристики, т. е. в мо-
мент проведения технико-экономического анализа существую-
щей системы управления ПО (ПП), выбора направлений со-
вершенствования существующей системы управления, выбора и
постановки задач управления,, обеспечивающих повышение
эффективности разрабатываемой системы, формулировки тре-
бований к комплексу технических средств для решения вы-
бранных задач и т. д.
На этой стадии основным документом ОПО являются «Об-
щеотраслевые руководящие методические материалы (ОРММ-2)
по созданию АСУП». В них приводятся порядок финансиро-
вания всех работ по созданию АСУП, указываются права и
ответственность заказчика и разработчика, даются обязатель-
ный состав и содержание технического задания, технического и
рабочего проектов, приводится необходимая организационно-
распорядительная документация с указанием форм докумен-
тов, регламентируется порядок проведения опытной эксплуа-
тации системы и приемо-сдаточных испытаний.
При разработке АСУП используют также методику пред-
проектного обследования, методические материалы по выбору
оригинальных задач, выбору пакетов прикладных программ
(ППП), использованию типовых проектных решений, разра-
ботке общесистемных документов, внедрению; пользуются от-
334
раслевыми и общегосударственными перечнями состава задач
управления, типовых задач, ППП; типовыми структурами
управлений предприятием; унифицированными формами доку-
ментов и т. д.
На стадии функционирования АСУП ОПО материализуется
в комплексе директивных документов, правовых актов обще-
го, отраслевого и местного характера, организационной доку-
ментации (графики, инструкции, методики, памятки и т. д.).
Перечисленные документы определяют эффективную работу
системы управления ПО (ПП), функции, права и связи его
подразделений и работников, обеспечивают наиболее рацио-
нальные формы и методы получения и обработки управленче-
ской информации, пути ее продвижения, а также порядок ис-
пользования новейших средств обработки данных для приня-
тия научно обоснованных управленческих решений.
И нформационное обеспечение (ИО) представляет собой со-
вокупность единой системы классификации и кодирования тех-
нико-экономической информации, унифицированных систем до-
кументации и массивов информации, используемых в АСУП.
Оно обеспечивает выдачу информации, необходимой в процес-
се решения функциональных задач АСУ: нормативных и спра-
вочных данных, текущих сведений о состоянии объекта управ-
ления и поступающих извне системы (оперативная информа-
ция), накапливаемых учетных и архивных сведений.
Для однозначного описания данных и обеспечения эффек-
тивного поиска и идентификации данных в памяти ЭВМ ис-
пользуют системы классификации и кодирования.
Система классификации — это совокупность правил и ре-
зультат разделения заданного множества на подмножества.
При разработке АСУ используют общесоюзный или отрасле-
вой классификатор. Если их применение неэффективно, разра-
батывают локальный классификатор предприятия.
После завершения классификации осуществляют кодирова-
ние— образование и присвоение кода (шифра) объекту клас-
сификации.
Основным элементом ИО являются информационные мас-
сивы, предназначенные для хранения информации. Различают
входные, основные, рабочие и выходные массивы данных.
Входные массивы формируются из документов на машин-
ных носителях: перфокартах, перфолентах, магнитных лентах,
дисках, барабанах, ферритах. На их базе формируются основ-
ные массивы, которые содержат данные, описывающие одно-
родные объекты и требующиеся при решении комплексных за-
дач подсистемы. Совокупность основных информациойнЫХ мас-
сивов образует информационную базу (информационный
фонд) АСУП.	r	"® '!'RS
Рабочие массивы формируются из данных, который Требуй
ются для решения конкретной задачи управления. Они бази-
руются на основных массивах и массивах нормативно-справоч-
335
*
ной информации. Выходные массивы содержат результаты ре-
шения задач.	[
Входные данные и ведение информационной базы контро-
лируются специальными программами. Под ведением информа-
ционной базы понимают хранение и накопление данных, свое-
временное исключение устаревших данных, внесение и конт-
роль изменений. В настоящее время находят применение комп-
лексы программных средств по ведению информационной ба-
зы— системы управления базой данных (СУБД).
Эффективность ИО можно резко повысить путем создания
банка данных (БД). БД следует рассматривать как единую
многоцелевую информационную базу, обеспечивающую исход-
ными данными решение различных по назначению и содержа-
нию задач в режиме коллективного доступа к хранимой ин-
формации. Он состоит из совокупности данных большого объ-
ема и сложной структуры и комплекса программных средств
для организации, ведения, обновления и использования инфор-
мации, хранимой в банке данных.
Программное обеспечение представляет собой совокупность
программ для реализации АСУП на базе применения вычисли-
тельной техники. Оно состоит из операционной системы (ОС)
вычислительного комплекса (системное программное обеспече-
ние); системы программ, в том числе прикладных программ»
осуществляющих организацию и обработку данных с целью
реализации необходимых функций управления предприятием
(специальное программное обеспечение); инструктивно-методи-
ческих материалов по применению средств программного обес-
печения.
ОС предназначены для расширения возможностей вычисли-
тельного комплекса, организации процесса обработки данных,
автоматизации планирования очередности выполнения вычис-
лительных работ, а также автоматизации работы программи-
стов.
Специальное программное обеспечение разделяется на два
класса: ‘ общего и функционального назначения. Программы
общего назначения реализуют экономике-математические и
статистические методы, используемые при решении функцио-
нальных задач управления, а также методы организации и ве-
дения базы данных. Программы функционального назначения
реализуют функции управления и типовые алгоритмы обра-
ботки данных в АСУП.
Инструктивно-методические материалы представляют собой
документацию о программном обеспечении.
Математическое обеспечение — это совокупность средств и
методов, позволяющих строить экономико-математические мо-
дели задач управления предприятием. Построение экономико-
математической модели включает следующие этапы: выбор
критерия эффективности, определение ограничений, составле-
ние формальных математических соотношений, отражающих
336
моделируемый экономический процесс. Получение оптималь-
ного решения экономико-математической модели проводится
на базе методов математического программирования, матема-
тической статистики и теории массового обслуживания.
Математическое программирование (линейное, нелинейное,
динамическое, стохастическое, дискретное и оптимизация на
сетях) используют при решении задач планирования и управ-
ления производством.
При решении задач прогнозирования выпуска готовой про-
дукции, спроса на продукцию, развития предприятия, выявле-
ния причин текучести кадров и определения нормативных дан-
ных применяют методы математической статистики.
Теория массового обслуживания нашла применение при
определении оптимального комплекта оборудования предприя-
тия, людских резервов, числа ремонтных бригад.
Техническое обеспечение АСУП
Создание АСУП было бы невозможно без применения прин-
ципиально новых средств сбора, передачи, обработки и вос-
произведения информации.
Основные технические средства АСУП (контрольно-измери-
тельные приборы, автоматические регуляторы, вычислитель-
ные машины) рассматриваются в соответствующих курсах,.
В данной главе приводятся технические характеристики неко-
торых специальных устройств, нашедших применение в АСУП.
Устройства сбора, подготовки и предварительной обработ-
ки информации. Сбор, подготовка и предварительная обработ-
ка информации — один из наиболее трудоемких и ответствен-
ных этапов преобразования информации. Затраты на эти опе-
рации составляют 40—50% общей стоимости обработки ин-
формации.
Все устройства по реализации указанных операций могут
быть разделены на технические средства централизованной и
децентрализованной подготовки данных.
Средства централизованной подготовки данных — это типо-
вые устройства подготовки данных ЭВМ. При использовании
средств децентрализованной подготовки данных формирование
информации на машинных носителях производится в местах,
возникновения информации. Остановимся на них подробнее.
Регистраторы информации предназначены для сбора, обра-
ботки, регистрации и передачи алфавитно-цифровой информа-
ции по каналу связи. Их устанавливают непосредственно на-
рабочих местах в производственных цехах, на складах, в по-
мещениях ОТК и т. п. Регистраторы информации состоят из-
отдельных функциональных блоков. Основными из них явля-
ются: устройства управления (централь), считыватели с пер-
фоленты, перфожетонов и перфокарт; устройство управления^
ЗЗГ
22—581
печатью; печатающее устройство (машина); устройство для
перфорации лент; аппаратура передачи данных.
Модели РИ-2401, РИ-6401 и РИ-6402 формируют сообщения и осуществ-
ляют прием и передачу данных по командам от ЭВМ, установленной в ин-
формационно-вычислительном центре предприятия. В автономном регистрато-
ре РИ-7501 эти операции осуществляются по собственным программам, по-
этому указанная модель может функционировать независимо от других вы-
числительных средств АСУП. Разновидностью этой модели является регист-
ратор РИ-7701. Он дополнительно снабжен устройством отображения инфор-
мации УО-47 («Видит»), поэтому может быть отнесен к видеотерминальным
устройствам. Наличие устройства отображения позволяет использовать дан-
ный регистратор в диспетчерских, управленческих, конструкторских и техно-
логических подразделениях, для руководителей предприятия в режиме пря-
мого диалога с ЭВМ.
Групповой регистратор РИ-8901 предназначен для осуществления связи
перечисленных выше регистраторов с ЭВМ. Он выполняет функции концент-
ратора информации и обеспечивает управление процессом соединения, прие-
ма и передачи информации по каналам связи, а также осуществляет конт-
роль принимаемой информации.
Все модели РИ (кроме РИ-2401) позволяют одновременно с передачей
информации оформлять первичные документы.
Регистраторы производства предназначены для централизо-
ванного сбора и регистрации информации о количестве изго-
товленных изделий и продолжительности простоя оборудова-
ния. Эти устройства обеспечивают учет выпуска продукции с
выводом результатов на печать и перфоленту; учет простоев
•оборудования с указанием их причин и выводов результатов на
печать и перфоленту; вызывную сигнализацию; вывод на пер-
фоленту произвольной цифровой информации с клавишного
устройства ручного набора.
Наиболее перспективны автоматизированные регистраторы производства
типа АРП-IM и АРП-100. Они позволяют с помощью различных датчиков
вводить и накапливать сведения о выпуске продукции, исключая тем самым
возможность ввода ложной информации.
Модель АРП-100 отличается от АРП-IM в основном тем, что обеспечи-
вает большее число контролируемых мест: 96 — в модели АРП-100, 50—
в модели АРП-IM. Выпуск изделий учитывается на рабочих местах с по-
мощью контактных преобразователей. В модели АРП-IM учитываются про-
стои по семи причинам. Отсчет продолжительности простоя начинается ав-
томатически через некоторое, заранее установленное время (например, 3 ми-
нуты) после выпуска последнего изделия или остановки оборудования. Сиг-
налы о причинах простоя и сигналы вызова работников ремонтных служб вы-
водятся с рабочего места и отмечают на табло служб и табло диспетчера.
Поочередный опрос всех рабочих мест производится циклически через ' одну
секунду. Максимальный темп учета выпуска продукции 1 шт/с (за смену
9999 шт.).
Вычислительные машины и комплексы предназначены для
первичной обработки информации, а также проведения раз-
личных бухгалтерских операций (учет отгруженной и реализо-
ванной продукции, движение готовой, продукции на складах
и т. п.). Они представлены как простейшими электронно-кла-
вишными машинами (ЭКВМ), выполняющими только арифме-
тические операции, так и фактурно-бухгалтерскими комплек-
сами (ЭФБК) и программно-управляемыми ЭКВМ.
338
Для йростейших расчетов используют машины «Искра-114», «Искра-122»,
«Искра-123», «Искра-124», суммирующую машину «Искра-108» с печатью
вводимых операндов и результатов.
Для инженерных расчетов повышенной сложности используют модели»
«Искра-125» и «Искра-126». На больших интегральных., схемах создана ма-
шина «Искра-2101».
Для планово-экономических расчетов разработаны программно-управляе-
мые ЭКВМ типа «Искра-2100», «Искра-2240» и «Искра-2241». Эти модели
характеризуются возможностью вычисления различных функций (Ig, sin,
arctg и т. п.), наличием программного управления, а также возможностью
подключения внешних устройств (до 64) через блок интерфейсных плат.
Можно, например, подключить машинку «Консул», перфоратор, фотосчиты-
ватель, цифровой измерительный прибор и т. д.
Из ЭФБК в АСУП находят применение модели «Искра-532», «Искра-534»,
«Искра-525» и «Искра-554». Все они снабжены ленточными перфораторами.
Данные модели обеспечивают ручной ввод цифровой информации с де-
сятиклавишной клавиатуры, алфавитно-цифровой информации с клавиатуры
и магнитной карты, арифметическую и логическую обработку цифровых дан-
ных, регистрацию данных на печатном документе, магнитной карте н перфо-
ленте.
Системы подготовки данных (СПД). Под СПД понимают
многоклавиатурные системы сбора и подготовки данных на
магнитной ленте, управляемые вычислительной машиной. Ис-
пользование СПД позволяет повысить скорость ввода данных
в ЭВМ в 102—103 раз, надежность ввода и хранения данных —
в 103—104 раз, компактность хранения информации — в 200—
500 раз. Все это обусловливает наибольшую перспективность.
СПД как средств подготовки данных. Число рабочих мест опе-
ратора в одной системе может достигать 32, а в некоторых си-
стемах— 64.
В СССР разработаны системы СП Д-900, «Онега-1» и комплексная систе-
ма КСПД-1, предназначенная для АСУ промышленным предприятием. Она
базируется на основе процессора СМ-1П, входящего в состав серии малых
машин. В состав комплекса входят также пультовые регистраторы инфор-
мации РИ-2401 и РИ-6401, РИ-6402, а также аппаратура передачи данных
АПД-МПП.
В зависимости от варианта исполнения комплекс КСПД-1 может вклю-
чать 8, 16, 24 и 32 регистратора информации. Использование АПД-МПП до-
пускает удаление РИ от центральной ЭВМ на расстояние до 14 км.
Система подготовки и обработки данных MDS-2400 позволяет упростить
обработку информации. Непосредственно с видеоклавиатурных устройств
данные переносятся на магнитную ленту с последующим использованием в
ЭВМ. Система позволяет сократить расходы на технологические материалы
(перфокарты, перфоленты); на 40% повысить производительность труда опе-
раторов ЭВМ; сократить расходы машинного времени ЭВМ для ввода ин-
формации; автоматически контролировать правильность ввода информации
в ЭВМ.
Устройства передачи данных. Усложнение АСУП, подклю-
чение к ЭВМ большого числа рассредоточенных абонентов,
применение многомашинных комплексов связано с необходи-
мостью широкого использования современных устройств пере-
дачи данных.
Аппаратура передачи данных (АПД) предназначена для
прямого и обратного преобразования сигналов в вид, пригод-
22*
339.
|иый для передачи по каналам связи, повышения достоверно-
сти передаваемых данных, передачи и приема данных, а так-
же осуществления связи при помощи переговорно-вызывного
устройства.
АПД состоит нз устройств преобразования сигналов, защиты от ошибок
•эд ряда вспомогательных устройств, например устройства автоматического
•вызова и ответа.
Для передачи данных используют как специальные каналы связи, так и
(коммутируемые или некоммутируемые телефонные (ТФ) и телеграфные (ТГ)
линии связи. Дальность связи по каналам ТФ— 14 тыс. км, по каналам ТГ —
'32,5 тыс. км., по физическим линиям— 14 км.
В зависимости от скорости передачи данных АПД делятся на низкоско-
ростные (50—200 бит/с), среднескоростиые (600—4800 бит/с) и высокоско-
ростные (более 4800 бит/с).
В промышленности используют следующие типы АПД:
АПД-МА-ТФ— для организации обмена данными по некоммутируемым
« коммутируемым ТФ со скоростью 600 и 1200 бит/с;
АПД-МА-ТГ— для организации обмена данными по некоммутируемым
ТГ со скоростью 50, 75, 100, 200 бит/с;
АПД-МА-ФЛ, АПД-МПП — для организации обмена данными по физи-
ческим линиям со скоростью 600, 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с;
АПД-МД — для организации дуплексного обмена данными по иекомму-
тируемым каналами ТГ со скоростью 600 н 1200 бит/с. Дуплексная связь по-
зволяет осуществлять одновременную передачу сообщений в обоих направ-
лениях по одному каналу связи.
Абонентские пункты. (АП) обеспечивают потребителям,
удаленным от ИВЦ, доступ к ЭВМ, передачу, прием и обра-
ботку данных. Они выполняют следующие функции: передачу
данных по каналам связи, нанесение информации на различные
«носители, ввод — вывод данных, защиту от ошибок, соедине-
ние, служебную связь и управление всеми перечисленными
операциями.
В состав АП входят аппаратура передачи данных, устройства ввода —
вывода и устройство управления. Если в состав АП входит миии-ЭВМ, их
(называют интеллектуальными.
АП могут обеспечить следующие режимы работы: пакетную передачу
данных, диалог потребителя с ЭВМ. и режим «запрос — ответ».
В промышленности используют следующие модификации АП; АП-1,
АП-3 — для диалогового обмена или обмена массивами данных; АП-2,
ТАП-2 — для обмена массивами информации; АП-4 (программируемый, груп-
пового пользования) — для пакетного обмена алфавитно-цифровой информа-
цией; АП-61, АП-62—для диалогового обмена алфавитно-цифровой инфор-
мацией между экраном индикатора с клавиатурой и ЭВМ; АП-63, АП-64 —
для группового диалогового обмена информацией между ЭВМ и экранами
индикаторов с печатью.
Мультиплексоры передачи данных (МПД) предназначе-
ны для непосредственного взаимодействия удаленных абонент-
ских пунктов с ЭВМ через каналы связи. В состав МПД вхо-
щят блоки сопряжения с каналами связи, сопряжения с ЭВМ
® управления. Максимальное удаление МПД от ЭВМ не долж-
аю превышать 60 м.
Средства механизации и автоматизации инженерно-техниче-
ских и управленческих работ (оргтехника). Оперативный ана-
лиз н высокопроизводительные передача и обработка информа-
340
ции на промышленных предприятиях невозможны без средств
организационной техники, под которой понимают весь комп-
лекс технических средств, используемых при механизации и
автоматизации инженерно-управленческого труда. В сфере
управления, например, применение средств оргтехники может
повысить эффективность труда работников отдельных катего-
рий на 10—15%.
Средства оргтехники используют на предприятиях для ме-
ханизации и автоматизации следующих видов работ: неслож-
ных вычислительных операций; составления текстовой доку-
ментации; копирования и размножения документации; опе-
ративной связи и сигнальной информации; чертежных работ;
хранения, поиска и транспортирования документов; оснащения
мебелью и оборудованием служебных помещений.
Ниже приводится краткая характеристика наиболее рас-
пространенных средств оргтехники.
Электронные клавишные вычислительные машины (ЭКВМ)—это деше-
вые, простые в эксплуатации и доступные для неподготовлеииого персонала
вычислительные средства. Кроме стационарных ЭКВМ типа «Искра-,111»
{-112, -113, -114) в настоящее время широко используют карманные вычис-
лительные машинки (микрокалькуляторы) типа «Электроника БЗ-09» (-10,
-14, -18, ..., -34). «Электроника БЗ-18М», например, предназначена для вы-
полнения четырех арифметических действий над восьмиразрядными десятич-
ными числами с точностью до ±1 в восьмом разряде, вычисления натураль-
ных и десятичных логарифмов и антилогарифмов, прямых и обратных три-
тонометрических функций, обратных величин, извлечения корней и возведения
в степень. Микрокалькуляторы последних модификаций могут считать по
вадаиной программе.
Пишущие машины в настоящее время значительно усовершенствованы.
Так, используют автоматические машины, на которых печатается черновик
с одновременным кодированием информации на магнитной ленте, магнитных
картах или перфоленте. Сделанную при печати ошибку машинистка исправ-
ляет на черновике, перестукивая знак; при этом запись на магнитной ленте
автоматически стирается и записывается новая. Далее магнитная лента про-
пускается через машинку для отпечатки чистого текста в любом числе эк-
земпляров со скоростью 100 знаков в минуту.
Пишущий автомат ЭПРА с электронно-программным управлением снаб-
жен перфораторами, считывающими и Запоминающими устройствами, позво-
ляющими осуществлять кодирование и воспроизведение часто повторяющихся
текстов. Информация может вводиться как с клавиатуры (вручную), так и
с перфоленты или из канала связи (от внешних источников информации).
Электрические пишущие машины позволяют экономить до 95% физиче-
ских усилий машинистки. Скорость печатания на таких машинах возрастает
на 25%.
Электроуправляемые пишущие машины (типа ЭУМ-23 и ЭУМ-46) пред-
назначены для вывода цифровой и алфавитной информации из различных
систем управления, а также для совместной работы с ЭВМ. Машины рабо-
тают автоматически от электрических импульсов. Скорость печатания —
7 знаков/с. Печать последовательная, двухцветная.
Телетайп — разновидность телеграфного аппарата с такой же клавиату-
рой, как у пишущей машинки. Рулонный буквопечатающий телетайп Т-63,
например, служит для поочередной передачи сообщений любому числу або-
нентов, находящихся на каком угодно расстоянии друг от друга. Тексты пе-
редаваемых сообщений вводятся от руки с помощью клавиатуры и с перфо-
ленты. Максимальная скорость записи — 400 знаков в 1 мин.
341
Факсимильные аппараты «Штрих» предназначены для передачи иа рас-
стояние графических н текстовых материалов, выполненных черным, синим,
красным, фиолетовым и зеленым цветами, с одноцветным их воспроизведени-
ем. Предусмотрена возможность подключения телефонного аппарата для по-
очередной передачи информации. Передача может осуществляться по спе-
циальным линиям, телеграфным и телефонным каналам. Скорость передачи
информации 120 или 240 строк/мин. Размер передаваемого бланка ие более
210X297 мм.
Репрографическая техника предназначена для получения единичных ко-
пий или размножения документов тиражами в десятки, сотни и тысячи эк-
земпляров. Она включает следующие виды аппаратов.
Электрофотографические аппараты плоскостного (ЭРА-2, ЭРА-М,
ВЭГА-66, «Ксерокс») и ротационного (ЭР-2 ЮК, ЭР-300К2, ..., ЭР-620КЗ) ти-
пов для копирования управленческой и проектио-конструкторской докумен-
тации до формата 24 на обычную бумагу и кальку.
Светокопировальная аппаратура СКС-1000-800-2 применяется для кон-
тактного копирования на рулонные светочувствительные диазотипные (позво-
ляющие воспроизводить копию) материалы технической документации, выпол-
ненной иа кальке. Ширина зоны копирования 1000 мм; максимальная ско-
рость печатания 800 м/ч.
Электронные копировальные аппараты ЭЛИКА и ЭЛИКА-С, автомати-
ческий ротатор РС-44, термокопировальные аппараты ТЕКА-11 и ТЕКА-12
служат для копирования и размножения информационных материалов.
Аппаратура для микрофотокопирования позволяет производить съемку
технической документации на фотопленку (например, установка РУСТ-3).
Аппаратура для чтения микрофотокопий обеспечивает многократность уве-
личения копий и четкость изображения («Луч», «Мнкрофорт», АЧС-1,
АЧС-2 и др.). Проектор «Микрофот-4» обеспечивает три кратности увеличе-
ния, причем максимальное увеличение кадра — в 11 раз. Изображение на эк-
ране может поворачиваться на 360°.
Диктофоны обеспечивают запись на магнитный носитель и воспроизведе-
ние устной речи как в режиме обычного прослушивания на внешний усили-
тель с громкоговорителем (или на телефоны), так и в режиме диктовки,
предназначенном для перепечатывания информации на пишущей машинке или
переписывания от руки. Запись обычно производится на магнитную пленку
или эластичный диск-пластинку (механическим путем).
Устройства для механизации проектно-коиструкторских работ включают,
в частности, чертежные приборы, пишущую машинку для нанесения букв,
цифр и других знаков на чертежи и другие технические документы, специ-
альную мебель.
Информационно-поисковые системы, в частности на базе ЭВМ, служат
для избирательного распространения информации (до 25 000 тем), выдачи
библиографических подборок и фактографических справок (до 150 поисков
по разовым запросам в сутки), тиражирования массивов информации на
магнитной ленте, изготовления копий документов, выпуска информационных
изданий. Поисковые машины (например, «Поиск-5») автоматически находят
кадр на микрофильмах, увеличивают с целью чтения на просветном экране
и получают с него электрографическую копию. Поисковый комплекс «По-
иск ОК-1», кроме того, осуществляет съемку микрофильмов и хранит микро-
фильмированную информацию.
В настоящее время начинают находить применение комплексы дисплей-
ного автономного редактирования и печати текстов. Они базируются на мик-
ро-ЭВМ ТС 2606. Кроме того, в их состав входят дисплей, накопитель на
магнитном диске и печатающее устройство с печатающим колесом типа «Ро-
машка», обеспечивающее высококачественную печать на бланках или рулон-
ной бумаге (скорость печати — 30 знаков в секунду). Комплекс позволяет
готовить текстовую информацию на русском и английском языках на экране
дисплея и осуществлять вывод ее на печать, а также производить запись
подготовленной иформации на магнитном диске с целью долговременного
хранения и последующего использования для получения справок, копий, до-
кументов и т. д. „ ,
342
Телефонная связь, используемая сейчас в производственных условиях,
пополнилась рядом новых устройств. Среди иих следует отметить кнопочный
(клавишный) фиксированный номеронабиратель, ускоряющий вызов нужного
номера (абонента), и телефоны со встроенным магнитофоном.
Высокочастотная радиосвязь используется в основном для связи с по-
движными объектами. Аппарат «РИКО-60» предназначен для симплексной
(двусторонней) радиотелефонной связи в радиусе до 2 км с 60 абонентами,
имеющими индивидуальные приемопередатчики карманного типа.
Промышленные телевизионные установки применяют для дистанционного
визуального наблюдения за погрузочно-разгрузочными и другими подобными
работами, связанными с применением ручного труда.
Аппаратура производственной громкоговорящей связи позволяет руко-
водителям предприятий, диспетчерам устанавливать связь быстрее, чем по
телефону, осуществлять поиск нужных лиц. Аппаратура включает централь-
ный пульт и несколько (например, 10 или 20) абонентских пультов. Сигнали-
зация вызова на центральном пульте — звуковая и световая. Возможна пе-
редача информации одновременно для ряда абонентов. К таким средствам
•оперативной связи относятся устройства типа «Гарсас-10А», «Гарсас-20»,
«Псков», «Темп-40».
Директорские коммутаторы (КД-6А; КД-18; КД-36 и др.) используют
для проведения совещаний без ухода работников с рабочих мест.
К устройствам оргтехники относятся также пневмопочта (для оператив-
ной доставки документации); механизированные картотеки '(для хранения и
оперативного поиска информационных карточек); листоподборочные машины
(для подбора печатного материала, состоящего из отдельных листов, в комп-
лекты); средства для скрепления бумажных листов, конвертовскрыватели,
машины для резки бумаги и заточки карандашей, сшиватели документов, ад-
ресовальные печатающие машины (для печатания адресов на различных до-
кументах), машины для уничтожения документов и др.
ЛИТЕРАТУРА
Баврин Г. Н. и др. Состояние н перспективы применения промышленных ро-
ботов в производстве резиновой обуви. Тематический обзор. М., ЦНИИТЭнеф-
техим, 1982. 63 с.
ГОСТ 24525.0—80. Управление производственным объединением и про-
мышленным предприятием.
Государственная система промышленных приборов и средств автоматиза-
ции. Каталог. М., ЦНИИТЭИприборостроения, 1981, № 7, 8, 9, 392 с.
Гуров А. М., Починкин С. М. Автоматизация технологических процессов.
М., Высшая школа, 1979. 380 с.
Егорова Л. В. Устройства сбора н подготовки оперативной информации
в АСУП. М., ИПКнефтехим, 1980. 61 с.
Клюев А. С., Глазов Б. В., Дуровский А. X. Проектирование систем ав-
томатизации технологических процессов. М., Энергия, 1980, 512 с.
Клюев А. С., Глазов Б. В., Миндин М. Б. Техника чтения схем автомати-
ческого управления и технологического контроля. М., Энергия, 1983. 376 с.
Леошкин А. П., Тарасова М. К. Автоматизированные системы управле-
ния в химической промышленности. М., Высшая школа, 1981. 239 с.
Мамиконов А. Г. Основы построения АСУ. М., Высшая школа, 1981.
248 с.
Мелюшев Ю. К. Основы автоматизации химических производств и тех-
ника вычислений. М., Химия, 1982. 360 с.
Метрик Б. Б. Технические средства передачи и телеобработки данных в
АСУ. М., ИПКнефтехим, 1981. 54 с.
Мясников В. А., Вельков В. М., Омельченко И. С. Автоматизированные
системы управления технологическими процессами. М., Машиностроение,
1978. 232 с.
Обновленский П. А., Мусаков Л. А., Чельцов А. В. Системы защиты по-
тенциально опасных процессов химической технологии. Л., Химия, 1978.
224 с.
Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию
АСУП. М., Статистика, 1977. 264 с.
Общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию и
применению АСУТП в отраслях промышленности (ОРММ-2 АСУТП). М.,
Финансы и статистика, 1982. 233 с.
Полоцкий Л. М., Лапшенков Г. И. Автоматизация химических произ-
водств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации. М., Химия,
1982. 296 с.
Склярский Э. И., Широколова А. В. Агрегатные комплексы технических
средств в АСУТП. Тематический обзор. М., ЦНИИГЭиефтехим, 1981, 67 с.
Современные устройства аварийно-предупредительной сигнализации. М.,
ЦНИИТЭИприборостроения. 1982, вып. 6, 40 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Аварийная сигнализация 13, 129 сл.,
162
Автоматизация общезаводских систем
вентиляции вытяжной 287
— приточной 285 сл.
воздушно-тепловых завес 287,
288
водоснабжения горячего 283, 284
— оборотного 282, 283
—	противопожарного 284
кондиционирования 288 сл.
—	с рециркуляцией 291, 292
очистки газовых выбросов 292 сл.
— сточных вод 297 сл.
теплоснабжения 284
Автоматизация производств см. так-
же Схемы регулирования про-
изводств
автомобильных шин 258 сл.
аммиака 224 сл.
аммиачной селитры 226 сл.
ацетилена 229 сл.
бутадиена из «-бутана 232 сл.
бутадиен-стирольного латекса
243 сл.
вискозного волокна 246 сл.
изделий из пластических масс
278 сл.
полиамидного волокна (капрона)
254 сл.
полипропилена 241 сл.
полиэтилена высокого давления
239 сл.
резиновых технических изделий
274 сл.
серной кислоты 218 сл.
«стирола из этилбензола 237 сл.
суперфосфата 222 сл.
Автоматизация технологических про-
цессов
абсорбции см. Управление про-
цессом абсорбции
адсорбции 190 сл.
выпаривания см. Управление про-
цессом выпаривания
десорбции 192
дозирования твердых материалов
измельчения см. Управление про-
цессом измельчения
искусственного охлаждения
161 сл.
кристаллизации 168 сл.
нагревания и охлаждения жид-
костей см. Управление процес-
сом нагревания и охлаждения
жидкостей
отстаивание см. Управление про-
цессом отстаивания
Автоматизация технологических про-
цессов
очистки газов мокрой 151, 152
---- электрической 162 сл.
перемещение жидкостей и газов
см. Управление процессом пе-
ремещения жидкостей и газов
перемещения твердых материа-
лов см. Управление процессом
перемещения твердых материа-
лов
ректификации см. Управление
процессом ректификации
смешения жидкостей 139 сл.
сушки см. Управление процессом
сушки
типовые решения (схемы) 9, 132,
139, 142, 145, 148, 149, 151,
153, 155, 162, 165, 169, 171,
185, 190, 193, 203, 209, 213
фильтрования газовых систем
149 сл.
— жидких систем 148, 149
центрифугирования 145 сл.
Автоматизированный технологический
комплекс 306
Агрегатные комплексы технических
средств АСУТП 310 сл.
Автоматизированные системы управ-
ления (АСУ)
задачи 302
функции 18
предприятиями см. Автоматизи-
рованные системы управления
предприятиями (АСУП)
принципы построения 303 сл.
технические средства 307 сл.,
377 сл.
технологическими процессами и
производствами см. Автомати-
зированные системы управле-
ния технологическими процес-
сами (АСУТП)
Автоматизированные системы уп-
равления предприятиями
(АСУП)
информационное обеспечение 335,
336
математическое обеспечение 336
обеспечивающая часть 334 сл.
объект управления 325 сл.
программное обеспечение 336
основные подсистемы 330 сл.
средства организационной техни-
ки 340 сл.
техническое обеспечение 337 сл.
устройства передачи данных 339,
340
345
Автоматизированные системы управ-
ления предприятиями
устройства сбора, подготовки и
обработки информации 337 сл.
функциональная часть 330 сл.
Автоматизированные системы управ-
ления технологическими про-
цессами (АСУТП) см. также
Автоматизация технологиче-
ских процессов, Автоматизация
производств, Автоматизация
общезаводских систем
агрегатные комплексы техниче-
ских средств 310 сл.
информационное обеспечение 307
критерий управления 305, 306
назначение и состав 305 сл.
основные функции 307 сл.
применение промышленных робо-
тов 323 сл.
программное обеспечение 307
режимы работы 309, 310
специализированные см. Специа-
лизированные АСУТП
широкого назначения 315 сл.
Автоматическая защита от аварий
14, 15, 125 сл., 187
Активный метод изучения объектов
24
Аэрационные питатели дозаторов 212
Блокировка
выбор параметров 27, 28
клапанов 124
устройства 13, 14
электродвигателей 121 сл.
Блок-схемы
автоматизированного технологи-
ческого комплекса 306
АСУ «Каскад-ТМ» 316
АСУ «Нефть-3» 319
АСУ «Полимер» 322
АСУ «Радикал» 317
комплекса АСКР 312
МЦКР 104, 105
робота 323
связанной системы регулирова-
ния вальцовой сушилки 201
Вентиль терморегулирующий 163
Внешние и внутренние возмущающие
воздействия 10 172, 194, 195,
209
Вибропитатели дозаторов 210
Внутренние режимные параметры 9
Входные и выходные параметры 9,
10
Вычислительная техника 15, 338, 339
346
Гидравлические схемы автоматизации
87, 88
Графопанели 31
Диспетчерские пункты управления
30 сл.
Защита объектов от аварий
с помощью трехходового клапа-
на 128
простых 125, 126
сложных 127 сл.
устройства 14, 15, 187
Информационное обеспечение
АСУП 335, 336
АСУП 307
Контрольно-измерительные приборы
11, 12
Критерии
оптимальности 16
управления 305, 306
Математическое обеспечение
АСУП 336, 337
АСУТП 308
Машины
автоматической регистрации
МАРС 277
вычислительные 341
централизованного контроля и
регулирования (МЦКР) 92,
103 сл., 207
Местные пункты управления 29
Мнемонические схемы (мнемосхемы)
31, 32
Многоконтурное (связанное) регули-
рование 156, 180, 181, 195, 201
Надежность управляющих систем
показатели 18 сл.
методы повышения 22, 23
расчет показателей 21
теория 20	i
Объект(ы) управления 8 сл.
абсорбционная установка 185,
186
адсорбционная установка 190,
191
выпарная установка 163, 164
динамические характеристики 23,
26
дозатор с ленточным питателем
208, 209
кристаллизатор 168, 169
ленточный транспортер 202, 203
мельница 214, 215
Объект (ы) управления
методы исследования 24
предприятие (производственное
объединение) 325 сл.
ректификационная установка 171,
172
статические характеристики 23,
26
сушилка 193, 194
. теплообменник 154, 155, 158
технологический (ТОУ) 305, 306
топка 159, 160
груба Вентури 151
трубопровод 131
трубчатая печь 159
установка охлаждения 161, 162
фильтры 148 сл., 152, 153
центрифуга непрерывного дейст-
вия 145
Ограничивающие условия 16, 17
Операторские пункты управления
30 сл.
Пассивный (статистический) метод
эксперимента 24
Питатели дозаторов
вибрационные 210, 211
гравитационные 212, 213
секторные 212
тарельчатые 211, 212
шнековые 212
Показатель эффективности автомати-
зации процессов 15, 16
абсорбции 185
выпаривания 164
дозирования 208
измельчения твердых материалов
214
искусственного охлаждения 161
кристаллизации 168
нагревания жидкостей 154
перемещения жидкостей н газов
131
— твердых материалов 202
ректификации 171, 172
смешения жидкостей 139
сушки 193
Предупредительная сигнализация 13
Программное обеспечение
АСУП 336
АСУТП 307
Промышленные роботы
блок-схема 323
техническая характеристика 325
Рабочие чертежи 36
Разработка управляющей системы
выбор контролируемых величин
26, 27
Разработка управляющей системы
— параметров блокировки 27, 28
— регулируемых величии 25, 26
— сигнализируемых параметров
27
— средств автоматизации 28, 29
получение характеристик объекта
23 сл.
Распределенные параметры 9
Регулирование
каскадно-связанное (миогокон-
турное) 156, 180, 181, 195, 201
компрессоров поршневые 136 сл.
— центробежных 138, 139
методом байпасирования 156,
157, 177
насосов дозировочных 139
с помощью регулятора соотноше-
ния 141
Резервирование изделий 22, 23
Связанное (многоконтурное) регули-
рование 156, 180, 181, 195, 201
Сигнализация
• аварийная 13, 129 сл., 162
выбор параметров 27, 133, 143,
155, 187, 195, 203, 216
положения (состояния) 116 сл.
предупредительная 13
технологическая 13, 107 сл., 119
электрические схемы 108 сл.
Системы автоматического дозирова-
ния (САД) 261 сл.
Системы автоматического управления
(САУ) 17
оформление схем 38 сл.
планы расположения средств ав-
томатизации 90 сл.
схемы общие 37
—	подключение 37
—	принципиальные (полные) 37,
62 сл., 87, 88, см. также Элект-
рические схемы
—	соединений (монтажные) 37,
89, 90
—	структурные 37, 40, 41
транспортерами и ПТС 205 сл.
схемы функциональные см. Функ-
циональные схемы автоматиза-
ции
Система(ы) управления
автоматизированные 17, 18, см.
Автоматизированные системы
управления (АСУ)
 автоматические см. Системы ав-
томатического управления
(САУ)
местная и централизованная 15
ограничивающие условия 16, 17
оптимизирующие 16
347
Система (ы) управления
показатель эффективности 15, 16
см, также Показатель эффек-
тивности автоматизации про-
цессов
стабилизирующие 15, 16
Сосредоточенные параметры 9
Специализированные АСУТП
«Купол» 321
«Нефть-3» 318, 319
«Октаи-1М» 320
«Полимер» 322
«Поток» 320
производством олефинов 319, 320
— фенола и ацетона 318, 329
«Рубин» 320, 321
Схемы
автоматизации см. Схемы авто-
матизации
блокировки клапанов 124
—	электродвигателей 121 сл.
защиты объектов 124 сл., 129 сл.
мнемонические 31, 32
регулирования классификатора
216
—	производств, см. Схемы регу-
лирования производств
—	радиационных сушилок 201
— ширины полотна корда 267
сигнализации аварийной 129 сл.
— пневматические 119 сл.
— положения (состояния)
116 сл.
— технологической 107 сл.
управления объектом 9
-----структурные 37, 40, 41
усреднение и стабилизации вход-
ных параметров 11
электрические см. Электрические
схемы
электрических и трубных прово-
док (монтажные) 37, 89, 90
пневматические и гидравлические
87, 88
Схемы автоматизации
типовые см. Типовые схемы ав-
томатизации процессов
функциональные см. Функцио-
нальные схемы автоматизации
электрические см. Электрические
схемы
Схемы регулирования производств
аммиака 224
аммиачной селитры 227
ацетилена 230, 231
бутадиена из н-бутана 234, 235
бутадиен-стирольиого латекса 244
вискозного волокна 248, 249
полиамидного волокна (капрона)
255
' полипропилена 241
Схемы регулирования производств
полиэтилена высокого давления
239
серной кислоты 220, 221
стирола из этилбензола 238
суперфосфата 222
Технический проект 35, 36
Техническое задание 34, 35
Техническое обеспечение
АСУП 337 сл.
АСУТП 307 сл.
Технологическая карта 10
Технологическая сигнализация 13,
107 сл., 119
Типовое решение автоматизации 9,
132, 139, 142, 145, 148, 149,
151, 153, 155, 162, 165, 169,
171, 185, 190, 193, 203, 209, 213
см. Типовые схемы автоматиза-
ции процессов
Типовые схемы автоматизации про-
цессов 93 сл.
абсорбции 185
адсорбции 190
выпаривания 165
дозирования 209
измельчения 213
искусственного охлаждения 162
кристаллизации 169
нагревания 155
отстаивания 142
очистки газов 151, 153
перемещения жидкости (газа)
132
— сыпучих материалов 203
ректификации 171
сушки 193
смешения жидкостей 139
фильтрования газовых систем 149
— жидких систем 148
центрифугирования 145
Управление 8
объект 8 сл.
система см. Система (ы) управле-
ния и Управляющая система
цель 15
местное и централизованное 15
Управление процессом абсорбции
изотермической 188
методы регулирования 188 сл.
в нескольких колоннах 189, 190
объект управления 185, 186
параметры контроля и сигнали-
зации 187
— регулирования и стабилизации
187 сл.
показатель эффективности 185
348
Управление процессом абсорбции
типовая схема 185 сл.
Управление процессом выпаривания
показатель эффективности 164
возмущающие воздействия 164,
165
методы регулирования 166 сл.
* Управление процессом дозирования
твердых материалов
возмущающие воздействия 209
дозаторами дискретного дейсгзия
213
объект управления 208
показатель эффективности 208
с помощью регуляторов прямого
действия 209, 210
с разделением потока материала
210
при различных типах питателей
210 сл.
типовое решение 208, 209
цели управления 208, 213, 214
Управление процессом измельчения
возмущающие воздействия 214,
215
в дробилках 217
в мельницах 216, 217
объект управления 214
параметры контроля и сигнали-
зации 216
показатель эффективности 214
• Управление процессом нагревания и
охлаждения жидкостей
возмущающие воздействия 155
методы регулирования 156 сл.
объект управления 154, 155
♦ параметры контроля и сигнализа-
ции 155
показатель эффективности 154
схемы 156 сл.
Управление процессом отстаивания
жидких систем
возмущающие воздействия 142
методы регулирования 143, 144
объект управления 141
параметры контроля и сигнали-
зации 143
показатель эффективности 141
Управление процессом перемещения
жидкостей и газов
возмущающие воздействия 133
методы регулирования 134 сл.
объект управления 131 сл.
параметры контроля и сигнали-
зации 133
показатель эффективности 131
при различных целях управления
134
схемы 132, 136 сл.
тиковое решение 131, 132
Управление процессом перемещения
Управление процессом перемещения'
твердых материалов
объект управления 202
показатель эффективности 202
при различных целях управление
203, 204
параметры контроля и сигнали-
зации 203
типовая схема 202, 203
транспортерами и поточно-транс-
портными системами 205 сл.
Управление процессом ректификации?
в верхней части колонны 176, 177
возмущающие воздействия 172
в кубе колонны 178
методы регулирования 174 сл.
многоконтурные схемы 180, 181
объект управления 171 сл.
при отборе промежуточной фрак-
ции 179, 180
— регулирования и стабилизации»
172 сл.
• периодической 183, 184
показатель эффективности 171^
172
с применением вычислительных
машин 183
регулирующие воздействия
174 сл.
схемы регулирования 176, 177,
180 сл.,
типовое решение 171, 172
экстрактивной 184, 185
Управление процессом сушки
возмущающие воздействия 194,
195
многоконтуриые схемы 201
объект управления 193
параметры контроля и сигнали-
зации 195
показатель эффективности 193
с применением вычислительной
техники 202
в сушилках барабанных 196, 197
----кипящего слоя 199, 200
----контактных 200, 201
----конвейерных и ленточных
197 сл.
----периодических 202
---- радиационных 201
-----распылительных 197
типовое решение 193 сл.
Управляющая система
методы повышения надежности
22, 23
надежность 18 сл.
разработка см. Разработка уп-
равляющей системы
состав 11 сл.
Условные обозначения
арматуры трубопроводов 44
349'
Условные обозначения
видов элементов 78, 79
измеряемых параметров 49
преобразователей сигналов 53, 54
средств автоматизации 45, 46,
55 сл.
трубопроводов 43
функций приборов 50, 53
электроаппаратуры 47
элементов электрических схем
64 сл.
Устройства
блокировки 13, 14
контроля 11, 12
организационной техники 340 сл.
Устройства
передачи данных 339, 340
программного управления 12, 13
регулирования 12
сбора, подготовки, обработки ин-
формации 337 сл.
сигнализации 13
Функциональные схемы автоматиза-
ции
вальцов 262, 263
Функциональные схемы автоматиза-
ции
изображение объектов управле-
ния 41 сл.
— средств автоматизации 45 сл.
каландра 264
назначение 37
обозначения параметров 49, 50
процесса вулканизации 268, 273,
276
—	резиносмешения 259, 260
Электрические схемы
коды видов элементов 78 сл.
назначение 37, 62, 64
разработка 63, 76 сл.
сигнализации 108 сл.
способы изображения устройств
82 сл.
управления вулкаинзатором для
автомобильных камер 271
—	гидравлическим прессом 281
—	поточно-транспортными систе-
мами 206, 207
—	электродвигателем транспор-
тера 205, 206
условные обозначения элементов
64 сл.
ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ ГОЛУБЯТНИКОВ
ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ ШУВАЛОВ
Автоматизация
производственных процессов
в химической промышленности
Редактор Р. Е. Миневич
Художественный редактор Н. В. Носов
Технический редактор С. Ю. Титова
Корректор М. В. Черниховская
ИБ № 1710
Сдано в набор 06.11.84. Подп. в печ. 14.03.85. Т 05676.
Формат бумаги 60X90’716. Бумага кн.-журн. № 2.
Гарнитура литературная. Печать высокая.
Усл. печ. л. 22,0. Усл. кр.-отт. 22,0. Уч.-изд. л. 24,98.
Тираж 19 000 экз. Заказ № 581. Цеиа 1 р. 10 к. Изд. № 2666.
Ордена «Знак Почета» издательство «Химия».
107076. Москва, Стромынка, 21, корп. 2.
Московская типография № 11 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, 113105, Нагатинская ул., д. 1.