ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автоматизация кислородных установок из "Производство кислорода Издание 2" Автоматизация процессов получения и распределения кислорода и других газов дает возможность поддерживать стабильность технологического режима, уменьшать потери и улучшать условия эксплуатации оборудования. Кроме того, внедрение автоматизации позволяет сократить число людей, необходимых для управления оборудованием, и освобождает их от работы по непрерывному контролю и регулированию параметров процесса. В конечном итоге, внедрение автоматизации приводит к повышению производительности труда, снижению себестоимости и повышению качества получаемых продуктов разделения воздуха. [c.364] Принципиальная схема автоматизированного и ручного регулирования кислородной установки показана на рис. 236. Первым необходимым элементом как ручного, так и автоматического регулирования каждого данного параметра (или группы параметров) установки является чувствительный элемент 2 (датчик), измеряющий значение регулируемой величины XI и передающий ее в случае необходимости на указывающий или записывающий прибор 3 в виде величины Хг. Например, датчик для измерения температуры (величины лг])—термометр сопротивления преобразовывает результат замера в некоторую разность потенциалов (величина Хг) и подает ее на вторичный прибор — логометр. Под действием различных возмущающих факторов — изменения внешних температуры и давления, колебаний в работе машин, сопротивлений аппаратов и др., регулируемая величина Х1 может отклоняться от заданных пределов. [c.364] При автоматическом управлении установкой регулирующий орган должен приводиться в движение не вручную, а при помощи прибора, автоматически действующего в зависимости от изменения величины Хг-Такой прибор может действовать только в сочетании с регулирующим органом, снабженным электроприводом и дистанционным управлением. [c.365] Таким образом, вторым необходимым элементом автоматического регулирования является регулирующий орган с дистанционным управлением. [c.365] Третий необходимый элемент автоматического регулирования — комплекс приборов для осуществления. функциональной связи между датчиком и регулирующим органом без участия человека. Для этого служит программное устройство 4 и усилительно-преобразующее устройство 5. Первое предназначено для того, чтобы задавать необходимое значения регулируемой величины Хо тогда, когда она должна изменяться по определенному закону в зависимости от времени. В простейшем случае, когда величина хц постоянна и не зависит от времени, ее устанавливают вручную при наладке системы. Величину Хъ, полученную в результате взаимодействия величин х и Хо, подают в усилительно-преобразующее устройство 5, питаемое электроэнергией от внешнего источника. В этом устройстве величина Хз преобразуется в Х4, которая и управляет регулирующим устройством 6, заставляя воздействовать на установку так, чтобы сохранилось заданное значение регулируемой величины. [c.365] В некоторых случаях автоматизируют не только поддержание установившегося режима работы агрегата, но и пуск его в ход и остановку. Пуск и остановка автоматизированы в тех случаях, когда необходима сложная последовательность операций, а включение в работу и выключение должны осуществляться относительно часто. Такая автоматизация применена, например, на воздушных и кислородных турбокомпрессорах [18]. [c.365] Работы по комплексной автоматизации технологических процессов кислородных установок ведут в широком масштабе только в последнее время. Поэтому система регулирования, при которой автоматически в зависимости от внешних условий устанавливается наиболее выгодный режим процесса, для кислородных установок еще до конца не разработана. [c.366] За последние годы и в СССР, и за рубежом разработаны многочисленные системы автоматизации как агрегатов разделения воздуха в целом, так и входящих в нихэле1ментов (регенераторов, ректификационных колонн, турбодетандеров и др.). Описание и анализ таких систем выходят за рамки этой книги. Поэтому мы ограничимся рассмотрением только некоторых общих принципов автоматического регулирования режима применительно к установке низкого давления. [c.366] Самой простой системой является такая, которая должна только поддерживать установленные вручную начальные параметры. Каждая линия автоматики, подобная показанной на рис. 236, предназначена для регулирования одного определенного параметра и работает самостоятельно [3]. Ее назначение сводится к проведению операции, которую при отсутствии автоматики пропэводил бы аппаратчик установки, основываясь на показаниях приборов. [c.366] На рис. 237 показана схема такого автоматического регулирования. [c.366] Всего на блоке разделения предусмотрено семь автоматических регуляторов. Три из них предназначены для регулирования процессов теплообмена и очистки в регенераторах, три — для регулирования процесса ректификации в колонне и один — для поддержания устойчивого холодильного процесса в разделительном аппарате. Таким образом, регулирование ведут по трем основным направлениям — теплообмен и очистка в регенераторах, ректификация и энергетический баланс. [c.366] Регенераторы. Для поддержания температуры в кислородных регенераторах в заданных пределах изменяют регулирующие устройства — клапаны, установленные на входе воздуха в регенераторы. В качестве регулируемого параметра выбрана, как и при ручном регулировании, температура газового потока в середине регенератора. По данным термометра сопротивления соответствующего регенератора регулятор 2 (рис. 237) приводит в движение клапан, изменяющий количество воздуха, поступающего в регенератор. Таким путем устанавливают необходимое соотношение между количествами воздуха и кислорода в каждом регенераторе и, следовательно, определенные пределы изменения температур, равные для обоих регенераторов. [c.366] Энергетический баланс установки. Саморегулирование холодильного процесса, описанное в гл. VI, не может обеспечить поддержание устойчивого равновесия между холодопроизводительностью и потерями холода в нужных пределах. Фактически, чтобы иметь резерв для увеличения холодопотерь, турбодетандеры рассчитывают на несколько большую производительность. В этом случае необходима дополнительная регулировка. Если на блоке разделения установлен нерегулируемый турбодетандер, то при росте уровня в конденсаторе (сборнике) вентиль перед турбодетандером прикрывают, при снижении — открывают, Эти операции осуществляют регулятором 7. Если турбодетандер снабжен регулируемым направляющим аппаратом, то расход меняют поворотом лопаток или уменьшая расстояние между щеками направляющего аппарата. Тогда потери при регулировании существенно меньше. [c.367] Регенераторы же характеризуются периодичностью процесса и относительно быстрым изменением параметров во времени. Поэтому частичная автоматизация, ограниченная только регулированием регенераторов, значительно облегчает управление аппаратами. [c.368] Вопрос о том, каков должен быть объем автоматизации воздухоразделительных установок, в конечном счете решается технико-экономическими показателями. [c.368] Прп анализе данных таблицы следует иметь в виду, что примерно одинаковое процентное сокращение обслуживающего персонала на малых установках приводи г к существенной экономии в зарплате, в то время как на крупных эта экономия незначительна. [c.368] Расход энергии на малых установках при использовании автоматизации практически не снижается. На больших кислородных станциях выгодность автоматизации определяется главным образом снижением удельного расхода энергии, связанного как с уменьшением потерь холода, так и с увеличением выхода продукта. [c.368] Перспективным направлением развития автоматизации воздухоразделительных цехов и станций является использование информационных и вычислительных машин. В этом случае становится возможным автоматическое установление и поддержание таких оптимальных режимов, при которых суммарная приведенная производительность блоков разделения (с учетом количества и качества всех продуктов разделения) была бы наибольшей. Это означает, что внедрение автоматики в процесс производства дает возможность достичь не только технической, но и технико-экономической оптимизации ппоиессов. [c.368] Вернуться к основной статье