Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация технических процессов в химической промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

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

Р1. При этом включается двигатель М командного прибора.

При нажатии на выключатель SB1 подается напряжение и

к катушке КЗ промежуточного ,реле, которое самоблокируется

•контактом КЗ (строка 7). При этом контакт КЗ замкнется

(стро'ка 1) и включит катушку электромагнитного плапа-.

на К4, обеспечивающего подачу сжатого воздуха к мембран-,

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 /<7 (строка 6) само-

блокируется катушка /<7. Размыкающий контакт К1 (стро-

ка 4) обесточивает катушку КМ магнитного пускателя. При

этом двигатель маслонапорной установки остановится. Разом-

кнётся контакт Р1 (строка 8) и обесточит катушку КЗ до

окончания режима; контакты КЗ и КЗ (строки 1 я 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 PI (строка 3), и матрица вновь сомкнётся q

пуансоном. Если по регламенту требуются две подпрессовки,

то через некоторое время (после полного смыкания) контакт

Р1 (строка

3) разомкнётся, 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)

Обесточит катушку реле К1, и контакт /<7 (строка 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 МАРС-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-л

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-

Отработанный воздух

Рис. 5.32. Схема управления системами оборотного (а) и горячего (б) во-

доснабжения:

1 — 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, ка^

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-

ного 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 техмпера-

туры до 75—90 °С 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 — грязеотбойник; 2 — нагревательные элемент

ты; 3 — производственные помещения.

Системы вентиляции

Вентиляционные системы предназначены для обеспечения нор-

мальных 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 °С, а температура воды ниже 20—30 °С, 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-

помещение В помещение

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°С. 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 тР

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 — вентилятвр; 3 —на-

правляющие сопла.

ц1ится ниже того значения, ко-

торое было принято при рас-

чете калорифера, то регуля-

тор температуры пропорцио-

нально уменьшит расход воз-

духа, и наоборот.

Для экономии тепла в отдельных случаях воздух после по-

мещения частично возвращают в воздухо'вод 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 с 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-

•= ИЛУЛ7

Горячая вода

Воздух I /

—<Х

I L3

287-

фере, поступает в определенном направлении в зону ворот н

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 провс'дится в два этапа (рис.

5.36,6). 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:

tг — схема управления; б — процесс регулирования на /—d-диаграмме; 1 — воздушный

•

фильтр; 2, 4 — калориферы; 3 — оросительная камера; 5 — вентилятор.

'.288

рис. 5.37. Управление кондиционером с регуляторами температуры и относи-

тельной влажности:

Д —схема управления; б — значения параметров наружного воздуха и воздуха в поме-

щении на диаграмме /—Й; / — 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 1—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

№а те или иные агрегаты кондиционера в зависимости от па-

раметров наружного воздуха. На диаграмме /—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-

20—581

289-

Таблица 10. Данные по системе автоматического управления

кондиционером (к рис. 5.37)

Работающие

регуляторы

Регулятор 1г

Регулятор 1д

Регулятор 1г

Регулятор 1д

Регулятор 1г

Регулятор 1д

Регулирующие

органы регуля-

тора

Клапан 1ж

Клапан 1л

Заслонки 1з,

1 и

Заслонки 1з,

1и

Клапан 1 л

Клапан 1к

Заслонки 1з,

1и

Клапан 1л

Заслонки 1з,

1 и

Положение осталь-

ных регулирующих

органов

Заслонка 1з за-

крыта, заслонка 1и

и клапан 1 к от-

крыты

Клапан 1ж за-

крыт, клапан 1к

открыт

Клапаны 1ж, 1л

закрыты, клапан

1к открыт

Клапаны

ж, 1/с

и заслонка 1з за-

крыты, заслонка

1и открыта

Клапаны 1ж, 1л

закрыты

Клапан 1ж, за-

крыт, клапан 1к

открыт

Примечание

Клапан 1

включается при

полном открьь

тии клапана 1ок

Насос ороси-

тельной каме-

ры выключен

вания в индивидуальных калориферах второго подогрева,

в эжекционных доводчиках (рис. 6.38, 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 показана). 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-