Курс «Регулирующая арматура в системах автоматизации»

Что же делать? Выход нашелся в развившемся к этому времени в более прогрессивных отраслях систем удаленной диагностики и управления на основе более совершенных автоматических контуров. Внешнее сервисное обслуживание при этом проводится специалистами компании-изготовителя или сервисной компании. Технической основой являются цифровые контуры регулирования, совершенные алгоритмы систем автоматизации с возможностью управления, диагностики и самодиагностики исполнительных устройств. Системы также подразумевали переход от ППР на прогнозирующее обслуживание по результатам диагностики. Снижение затрат владельцев БДМ обеспечивалось бесперебойной работой оборудования, долговременной эксплуатационной надежностью и полным выполнением метрологических характеристик средствами регулирования и гарантиями со стороны сервисных компаний. Снижение затрат на сервисное обслуживание достигалось фиксированием базовой цены на обслуживание по нижнему пределу, возложением обязанностей по поддержанию работы оборудования, снижению объема потребления запчастей на сервисную компанию. В настоящее время уровень аутсорсингового сервисного обслуживания на современных предприятиях по всему миру достигает до 10-18%.

Современные тенденции развития технологических схем и их влияние на контуры регулирования

Развитие технологических схем сопровождалось введением все новых элементов, циклов и обслуживающих их контуров. Так, на первой стадии приготовленная волокнистая суспензия хранилась в бассейне, откуда насосом подавалась в переливной бачок, узлоловитель и открытый напорный ящик низкого напора. Во второй стадии в схемы включаются конические мельницы для домола, песочница, цикл узлоловителей, открытый напорный ящик высокого напора. В третьей стадии цепь удлиняется и формируется непрерывный поток с размолом, очисткой, автоматической системой составления композиции, системой узлоловителей закрытого типа, декулатором и напорным ящиком закрытого типа. От периодической подготовки массы происходит переход к непрерывной подготовке волокнистой суспензии. Если в машинах первого и второго поколения подготовка полуфабрикатов и составление композиции проводилось периодически и независимо от темпов работы бумагоделательной машины, то в машинах третьего поколения операции по подготовке полуфабрикатов, составлению композиций, очистке, сортированию включены в непрерывную цепь производства и жестко связаны с ритмом работы БДМ.

В машинах 1-го и 2-го поколений волокнистая суспензия вследствие периодичности действия машины хранилась в больших выравнивающих емкостях. В машинах третьего поколения необходимость применения больших емкостей отпала.

Развитие параметров БДМ происходило неравномерно. В первую очередь заменялись наиболее слабые элементы, входившие в наибольшее противоречие с функцией производства качественной бумаги.

Наиболее важной тенденцией стало развитие адаптивных систем с обработкой сигналов на локальном уровне. Наибольшее развитие получают цифровые системы.

Тем не менее, реализация третьего этапа возможна только после прохождения 1-го и 2-го этапов. Вытеснение человека из работы машины значительно быстрее происходит с вытеснения его с уровня приложения энергии, где его силы ограничены. Вытеснение человека с уровня принятия решений происходит значительно медленнее, поскольку человек и сам является неплохой «информационной» системой.

Типовые направления развития технологических схем ЦБП

Повышение непрерывности протекания процесса.

Включает интенсификацию и повышение скорости протекания процессов, увеличение количества компонентов, обрабатываемых в одном аппарате.

Стабильность процесса и равномерность получаемого продукта.

Включает повышение качества получаемого продукта. Повышение качества процесса происходит за счет снижения нагрузки и увеличения параллельных звеньев, например, батареи центриклинеров. Устранение помех и шумов в передаче информации, регулирования и управления.

Примеры. Самодиагностика. Снижение транспортных плеч. Модернизация трубопроводов. Установка защищенных кабелей. Отказ от аналогового сигнала и замена его на цифровые системы передачи сигнала. Уход от кабелей и внедрение беспроводных систем передачи сигнала по технологии сотовой связи на промышленных предприятиях.

Передача интеллектуальных функций от централизованной системы управления к низовому уровню и в дальнейшем к исполнительным устройствам.

Усиливается внимание к снижению всех видов вибраций, пульсаций, динамических нагрузок, способных вызвать неуправляемые возмущения в потоке.

Пример. Применение полированных труб с зачищенным и полированным швом; использование труб повышенной гладкости; использование колен или гнутых участков труб вместе с прямолинейными вместо сварных секционных; использование шаровых кранов вместо шиберных заслонок и конических вентилей с целью снижения пульсаций давления из-за потери напора на гидравлических сопротивлениях. Формирование правильной геометрии массопроводов, непосредственно влияющих на формирование поля скоростей. Правильное расположение клапанов и вентилей перед напорным ящиком, поскольку они вызывают гидропульсации. Для неаэрированной массы воздух может стать дополнительной подушкой и дополнительно вызывать пульсации потока.

Интересно отметить использование возможностей самоорганизации технологического процесса.

Пример. Поддержание процесса в т.н. «центре», что позволяет снизить отклонения и потери из-за нестабильности процесса на краях поля концентраций, скоростей, давлений, температуры и т.п.

Развитие типовых и стандартизированных операций.

Это такие операции как разволокнение, очистка, растворение, смешение, размол, сгущение, сортировка, хранение, транспортировка, повышение концентрации, испарение, конденсация, тепломассообмен, деаэрация, вакуумирование, насыщение, адсорбция, промывка, обезвоживание, отжим, флотация и др. физико-химические процессы.

Развитие внутренней сложности технологических схем.

Включает увеличение числа ступеней обработки, внедрение каскадных принципов обработки, использование принципа противотока для интенсификации процессов, использование принципов разделения – фракционирования – получения однородного материала – его отдельной обработки – дальнейшего смешения и наложения с получением более управляемого и качественного материала.

Повышение степени «замыкания» схем.

Эта тенденция особенно проявляется в таких операциях как: регенерация, рекуперация, ступенчатая очистка, сортирование, возврат осветленной и подсеточной воды, формирование пароконденсатных схем с возможностью полного использования энергии конденсата, отсутствия вторичного вскипания и т.п. использование отходов и их доведение до безопасного состояния. Повышение безотходности за счет замыкания схем и использования специальных очищающих контуров очистки.

Использование замыкания все большего числа контуров в общую схему с целью полного использования его потенциала.

Пример. При промывке целлюлозы помимо свежей воды предусмотрено максимальное использование оборотной воды. Для утилизации тепла оборотных вод предусматриваются теплообменники, в которых свежая механически очищенная вода нагревается до 40

С и используется в системе повторного водоснабжения. На подслой фильтра для улавливания волокна используется брак после пульсационной мельницы. Осветленная вода используется на спрысках сгустителей брака, дискового фильтра, на спрыски в сеточной части и отсасывающих валов. Мутный фильтрат возвращается на дисковый фильтр для повторного осветления. Разбавление многих полуфабрикатов, например, бумажной массы после подмола проводится регистровой водой.

Использование совмещения блоков.

Пример. Вихревая очистка совмещается с декулатором, где проводится деаэрация. Очистители 3-й ступени могут иметь регуляторы количества отходов.

Переход вспомогательного оборудования в основное в виде подсистемы.

Пример. Замена последовательного соединения элементов одновременной обработкой несколькими процессами или максимальное устранение транспортных трактов и плеч между участками технологического процесса.

Ступенчатые схемы.

Пример. Бумажная масса, поступившая на машинный бассейн из массоподготовительного отдела, направляется в дисковую мельницу для подмола.

Предварительная обработка сырья и массы с целью получения большего эффекта. Пример. Предварительная кислородно-щелочная обработка перед отбелкой позволяет исключить ступень опасной гипохлоритной отбелки и снизить расход хлора и каустика.

Пример. После выхода массы перед деаэратором устанавливают вихревой очиститель для повышения содержания воздуха в массе и более эффективного его удаления.

Интенсификация технологического процесса.

Включает повышение концентрации и необходимость разработки специальных клапанов для реализации течения массы средней концентрации, увеличение количества используемых химикатов, добавок, ингибиторов и др. Повышение давления, температуры, концентрации, агрессивности обрабатывающих сред, скорости потока, использования внутренних физико-химических эффектов, например, эндотермических, экзотермических реакций, изменения растворимости с температурой и давлением, адсорбции-десорбции и др. Использование пульсационных процессов и схем обработки, закономерностей образования и течения флоккул и флокулярного течения массы. «Химизация» и «биологизация» технологических схем.

Пример. Применение все большего числа химикатов, биоцидов. Сведения о производстве целлюлозы биологическими методами при помощи бактерий. Способ «варки» целлюлозы, когда слона кормят определенными волокнистыми травами, получая «на выходе» хорошо подготовленное целлюлозное волокно.

Последовательное применение "обрабатывающих" полей

Работает определенная последовательность в развитии применения тех или иных силовых «полей».

Пример. Для создания перепада давлений сначала используют гравитационный перепад под действием силы тяжести, далее увеличивают разницу давлений за счет столба жидкости, насосов с использованием не только гидростатического, но и гидродинамического напора и т.п.

Замена гравитационных систем перетоков значительно более управляемыми динамическими напорными системами.

Пример – насос и вентилятор.

Пример. В горении развитие шло по очевидной цепочке: воздух – воздушное напорное дутье – кислород – озон – переход к другим окислителям (и пиролиз) – ионизированные окислители – плазма. При этом процесс управления горением включал в себя следующие стадии: неуправляемое горение – управление подачей горючего и окислителей (современный этап) – непосредственное управление процессов горения (катализаторы, тепловые, механические, электрические воздействующие поля).

Поиск и использование вторичных ресурсов.

В случае невозможности их прямого использования – предварительная обработка. Замена высококачественного сырья низкосортным. Восполнение недостатка за счет установки дополнительных узлов и контуров в основную технологическую схему.

Пример. Вывод грубых загрязнений на первом этапе, постадийная очистка.

«Динамизация» технологических схем

Пример. Использование вакуумного фильтра- сгустителя вместо гравитационной решетки.

Использование одного элемента технологической схемы для нескольких операций. Пример. Использование вакуум-сгустителя для целей промывки.