Лекція №14. Системи контролю параметрів хіміко-технологічних процесів.
1. Агрегатний комплекс засобів аналітичної техніки.
2. Схема багатоточкової автоматизованої системи.
3. Схема одноточкової багатокомпонентної автоматизованої системи.
4. Структура автоматизованої системи САГА-1360.
1. Агрегатний комплекс засобів аналітичної техніки.
В даний час автоматичні аналізатори якості виготовляються в рамках державної системи приладів у виді окремих засобів вимірювання і в складі агрегатного комплексу засобів аналітичної техніки (АЗАТ). Останній являє собою систему агрегатних комплексів (що названі підкомплексами АЗАТ) засобів вимірювання хімічного складу, побудованих на основі визначеного для кожного підкомплекса принципу вимірювання. Для аналізу рідин визначені наступні підкомплекси АЗАТ: фотометричний, кондуктометричний, потенціометричний, полярографічний, хроматографічний, акустичний, діелектричний, а для аналізу газів — наступні підкомплекси АЗАТ: хроматографічний, рентгенівський, акустичний, діелектричний, тепловий, магнітний. Зразковий склад підкомплексів АЗАТ показаний на рис. 6.1.
Рис. 6.1. Склад підкомплексів агрегатних засобів аналітичної техніки.
Функціональне призначення пристроїв, що входять у підкомплекси АЗАТ, наступне.
Пристрій формування проби служить для відбирання аналізованої речовини, її попередньої підготовки (очищення, охолодження або нагрівання і т.п.), примусової подачі зі стабілізованими параметрами (тиском і витратою) у наступний пристрій.
Пристрій впливу служить для підведення до аналізованої речовини енергії (теплової, магнітної, електричної і т.д.) і для стабілізації або зміни значення цієї енергії в часі.
Пристрій одержання інформації служить для здійснення вимірювань по прийнятому принципу і формування сигналу вимірювальної інформації. Призначення інших пристроїв випливає з їхніх назв, приведених на рис. 6.1.
Пристрої формування проби, пристрої впливу і пристрої одержання інформації є специфічними для засобів вимірювання хімічного складу, і в повному об’ємі розробляються в складі АЗАТ. Інші пристрої підкомплексів АЗАТ запозичені, як правило, з інших агрегатних комплексів державної системи приладів. Вироби підкомплексів АЗАТ крім прямого призначення можуть спільно використовуватися для влаштування багатопараметричних вимірювальних систем.
2. Схема багатоточкової автоматизованої системи.
У зв'язку з інтенсифікацією й автоматизацією процесів виробництва, а також з розширенням і ускладненням наукових експериментів істотно змінилися вимоги до аналітичних засобів вимірювання. Ці вимоги зв'язані з одержанням і використанням результатів не тільки окремих вимірювань, а потоків вимірювальної інформації. Наприклад, для нормального функціонування автоматизованої системи керування великотонажним агрегатом аміаку потрібна інформація про 100 і більше різнорідних величин (температура, тиск, витрату, склад газу і рідини, рівень середовищ в апаратах і т.п.). При цьому одержання всього обсягу інформації і її обробка повинні бути виконані за обмежений час, що унеможливлює і робить економічно невигідним виконання цих функцій людиною. Рішення цієї проблеми стало можливим з появою інформаційно-вимірювальних систем (ІВС), що представляють собою сукупність функціонально об'єднаних вимірювальних, обчислювальних і інших допоміжних технічних засобів для одержання вимірювальної інформації, її перетворення і обробки з метою представлення споживачу (у тому числі введення в АСУ) у необхідному виді.
На рис.6.2. приведена структурна схема системи визначення концентрації водню в чотирьох точках технологічного процесу одержання аміаку: у конвертованому газі на виході трубчастої печі (точка А1), у конвертованому газі на виході з конвертора метану (точка А2), у газі на виході реактора метанування (точка А3) і циркуляційному газі на вході аміаку (точка А4). У зазначених точках потрібно вимірюти концентрації водню в діапазоні від 50 до 80 % по об’єму.
Рис. 6.2. Структурна схема багатоточкової автоматизованої системи.
На рис. 6.2.: П - перемикач газу; ДТ - давач термокондуктометричний; РТ – регулятор тиску; В1 ÷ В4 – вентилі; ПГС – повірочні газові суміші; Р – ротаметр; Д – дросель; ВП – вторинний прилад.
Даною системою можна лише по черзі вимірювати концентрації водню в кожній точці. Часто в одній і тій же точці контролю газової суміші необхідно вимірювати вміст не тільки водню, але й оксиду і двооксиду вуглецю. Для вимірювання концентрацій цих речовин паралельно з газоаналізатором на водень можна встановлювати газоаналізатори на метан, оксид вуглецю і двооксид вуглецю з відповідними діапазонами вимірювання. Газоаналізатори доповнюють пристроями виконання операцій для кожного компонента. У цьому випадку можна говорити про автоматизацію контролю складу газу на основі сукупності одноточкових однокомпонентних однодіапазонних систем.