Курс «Регулирующая арматура в системах автоматизации»

Удаляемая паровоздушная смесь от сушильной секции рекуперируется и нагревает воду или входящий свежий воздух.

Развертывание технологических схем

В своем развертывании технологические схемы прошли несколько основных этапов. Рассмотрим их на примере БДМ и РПО.

Этап 1 – формирование функционального центра. На этом этапе сформировалась основная функциональная цепочка из подсистем (разволокнение, налив, обезвоживание, сушка, накат). Они выполняли лишь основную функцию изготовления бумаги. Вредные элементы, вещества, процессы, сформированные на предыдущем этапе, подлежало компенсировать. Это дало толчок к развитию подсистем технологических схем. Так, появляется пресс; сушильная часть облекается сушильными цилиндрами; обезвоживающий стол сетками на регистровых валиках. Части системы обвязываются энергетической, функциональной и информационной связью. Это стало очевидным с переходом к полностью непрерывному процессу и увеличением скорости.

Развитие пошло от функционального центра и к периферии. Каждый из основных улов функционального центра начал обрастать своими подсистемами.

Пример. Введение регулирования в каждом основном компоненте.

Появление сукноведущих систем в участке обезвоживания.

Появление напускного устройства между 2-мя основными узлами. Дальнейшее его развитие в напорный ящик.

Появление отсасывающих валов на этом участке. Формирование участка разволокнения в непрерывном режиме.

Включаются дополнительные подсистемы, расширяющие возможности.

Пример. Турбосепаратор в узле разволокнения. Узел очистки и сортирования. Увеличивается число ступеней и уровней в технологической схеме, за счет ее внутрисистемного дробления путем разделения ее на однородные подсистемы либо разнородные разнофункциональные системы.

Пример. Увеличение ступеней сортирования и очистки. Каскады центриклинеров. Разделение очистки на очистку от грубых и легких включений.

Следующим этапом становится переход к ретикулярной сетчатой системе.

Пример. Сигналы обрабатываются в месте их появления, намечается переход от централизованной системы обработки информации к матричной.

Эта возможность также становится явной в связи с заменой основных управляющих связей от механических с переходом к информационным.

Пример. Все пульты управления 60-х годов строились в основном на пневмомеханизмах. В настоящее время характерны электрические сигналы по кабелям. В ближайшем будущем они трансформируются в полевые шины с цифровой передачей сигнала. Уже в качестве каналов передачи управляющих воздействий используют оптико-волоконные кабели со значительно более высокой интенсивностью передачи сигнала. На ряде современных предприятий установлены беспроводные системы передачи данных на основе сотовой связи.

Таким образом, развитие систем поддержки сигнала управления приходит к максимальной идеализации. «Кабеля нет, но его функция выполняется».

В схеме и ее элементах происходит одновременно и создание целых комплексных агломератов, в дальнейшем формирующих надсистему. Так, РПО начинает развиваться как самостоятельный комплекс в составе надсистемы БДМ.

Сначала это объединение из разнородных элементов, дающих новые системные свойства.

Пример. На первом этапе вихревого очистителя использовались решения, пришедшие из технологии центробежных очистителей. В дальнейшем они развивались специально под технологию очистки волокнистых суспензий.

Системы начинают создаваться также и из одинаковых или однородных подсистем.

Пример. Простейший случай – батареи центриклинеров.

В технологические схемы включаются и отдельные участки со сдвинутыми свойствами.

Пример. Так, комплекс очистки, промывки и сортирования, близкий по выполняемым функциям формирует единый технологический поток на предприятиях

В случаях, когда для выполнения функции были использованы несколько путей, и они исчерпываются, происходит их объединение с целью достижения синергетического эффекта. Недостатки каждого способа компенсируются, преимущества складываются.

Пример. Для поддержания рН среды ее сначала избыточно окисляют, а потом снимают остаток щелочной обработкой.

Пример. Поскольку трудно подать точное количество среды, используют переливные устройства, системы рециркуляции, где сначала подают избыток среды, а избыточную часть отводят.

В целом такие решения позволяют повысить именно управляемость и стабильность выполнения технологического процесса, произвольно менять его параметры в широком диапазоне.

Пример. Для получения пара с параметрами влажности в широком диапазоне (насыщенный, влажный, сухой, перегретый) используют редукционно-охлаждающие установки (РОУ) с подачей одновременно и воды и пара.

Свертывание технологических схем

С развертыванием и усложнением технологических схем одновременно идет и процесс их свертывания. Если минимальным свертыванием можно принять создание связей между отдельными узлами, то полным будет установление неразделимых связей.

Пример. Если ранее РОУ (редукционно-охлаждающая установка) состояла из 4-х клапанов подачи воды и пара и форсунки, то теперь они объединены в одном корпусе. Расчет проводится при этом по более сложным формулам, степень повышения качества работы такого РОУ значительно выше, чем РОУ состоящего из нескольких элементов.

Повышение динамичности и управляемости технологических схем

Как говорилось раньше, идеальная технологическая схема – когда ее нет, но ее функция выполняется. Важной частью процесса перехода к идеальной системе является повышение ее динамичности и управляемости, т.е. способность к целенаправленным изменениям, обеспечивающих улучшение адаптации, приспособление системы к меняющейся и взаимодействующей с ней средой. Важнейшим способом устранения противоречий в системе является превращение постоянного неизменного параметра в переменный, управляемый. Так, в технологическую схему могут встраиваться различные новые и сменные элементы.

Пример. Расходное оборудование в технологическом оборудовании.

– сита в сортировках,

– гарнитура и ножи у размольных мельниц,

– модульное и блочное исполнение элементов автоматизации для легкой смены и установки более совершенных новых элементов.

Увеличивается степень степеней свободы.

Примеры. Важнейшим принципом в регулировании становится возможность расширения диапазона регулирования.

Регулирующий клапан MBV серии Neles в настоящее время выполняется с изменяемой шарнирной связью между штоком и поворотным затвором, тогда как раньше это была единая литая конструкция (серия Р).

Уплотнение в клапане в настоящее время выпускается в версии повышенной эластичности, способной выдержать значительно большее число циклов, чем предыдущая версия.

Если раньше использовались крупные резервные емкости для обеспечения надежности и непрерывности технологического процесса, то в настоящее время это делается все больше и больше средствами автоматического регулирования.

Происходит переход на микроуровень.

Примеры. Химизация обработки массы при применении все большего и большего числа химикатов.

Элементы технологических схем имеют тенденцию к уменьшению размеров за счет применения все большего числа видов физико-химической обработки материала.

Пример. Электрическое поле, приложенное к топливу перед подачей его в форсунку СРК или котел, позволяет до 15% получить большую эффективность горения и формирования факела.

Пример. Для точного регулирования используют основной регулирующий контур, осуществляющий грубое регулирование и малый контур, сопряженный с первым для осуществления окончательного регулирования.

Видится и переход к системам, в которых изменяются и становятся динамичными различные воздействующие на процесс поля.

Пример. Гидрокавитатор с применением полей сжатия и разрежения позволяет лучше фибриллировать волокна перед обработкой.