Принципы построения системы автоматизации в химической промышленности
Любой производственный процесс по переработке сырья в определенные виды готовой продукции реализуется с помощью аппаратов и машин, связанных технологическими линиями. В химической промышленности аппаратами и машинами являются компрессоры, насосы, теплообменники, реакторы, холодильники, колонны и т.п., а технологическими линиями транспортеры и трубопроводы. В технологических аппаратах осуществляется переработка сырья, которая подразумевает изменение физико-химических свойств, по технологическим линиям перемещаются реактивы, сырье, хладагенты, катализаторы и другие материалы из одних аппаратов в другие при помощи компрессоров и насосов.
Автоматизация представляет собой высшую степень механизации, а ее основой выступают системы автоматического управления, которые предназначены для поддержания технологических параметров на заданном уровне. В химической промышленности к таким показателям относятся:
- Плотность.
- Вязкость.
- Фракционный состав.
- Концентрация целевого продукта.
- Содержание нежелательных компонентов.
- Температура начала или конца кипения.
Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы химического производства
Важную роль в автоматизации химико-технологических процессов играет автоматический контроль, то есть получение и передача персоналу информации о протекании процессов, состоянии используемого технологического оборудования, качестве получаемой продукции и т. п. Автоматическое управление невозможно без автоматического контроля. Получение такой информации в химической промышленности осуществляется автоматически при помощи контрольно-измерительных приборов.
В большинстве случаев основным контролируемым параметром является давление. Давление определяет состояние многих веществ, а вся технологическая аппаратура производства проектируется с учетом максимально допустимого давления. В процессах химической промышленности зачастую создаются очень большие давления. Поэтому для оптимального управления ими необходим непрерывный контроль давления в технологических аппаратах. Также большое значение при автоматизации химико-технологических процессов имеет измерение расхода и количества вещества. Без таких измерений невозможно соблюдение режима и правильное ведение процессов. В данном случае используются расходомеры, которые могут охарактеризовать текущее и мгновенное значение расходов. Чтобы определить суммарный расход транспортируемого вещества за определенный промежуток времени используются счетчики. Количество жидкости или газа также измеряется при помощи счетчиков. По принципу действия они делятся на массовые, скоростные и объемные. В большинстве случаев для измерения количества газа применяются объемные счетчики, а для измерения жидкости -скоростные и массовые.
Температура представляет собой важный параметр, характеризующий протекание химико-технологических процессов. Значениями температуры определяются качество получаемого продукта, давление паров, плотность, а также вязкость жидкостей и газов. От температуры зависят испаряемость веществ, их химическая активность, растворимость и т. п. В химических процессах температура может достигать больших значений, как положительных, так и отрицательных. Для ее измерения используются соответствующие приборы.
Особому контролю в химической промышленности подвергается уровень жидкости и твердых сыпучих веществ в емкостях, резервуарах, технологических аппаратах. Измерение уровня в аппаратах осуществляется в относительно небольшом диапазоне его изменения, а высокая точность не требуется. Измерение уровня в резервуарах и емкостях производится, как правило, с целью учета количества вещества, которое находится в них. Количество жидкости и сыпучих материалов может измеряться в массовых и объемных единицах, для измерения применяются специальные контрольно-измерительные приборы-уровнемеры. Измерение состава газа или жидкости в химической промышленности заключается в определении одного или нескольких компонентов смеси в процентном содержании. В основу действия приборов, использующихся для измерения состава, положены принципы различных методов измерения. Например, для анализа состава газов могут быть использованы хроматографы, масс-спектрометры, газоанализаторы и т. п.
