студент с 01.01.2016 по 01.01.2019
Россия
сотрудник с 01.01.2000 по 01.01.2019
Россия
ГРНТИ 50.47 Автоматизированные системы управления технологическими процессами
ОКСО 220000 АВТОМАТИКА И УПРАВЛЕНИЕ
В докладе подчеркивается необходимость создания автоматизированной системы управления технологическим процессом получения аминобензола. Анилин (второе название аминобензола) активно применяется во многих сферах промышленности, примерами которой являются текстильная, фармацевтическая и металлургическая промышленность. Автоматизация технологического процесса его получения позволит повысить качество получаемого продукта за счет повышения контроля за энергетическими и материальными ресурсами и своевременного внесения регулирующего воздействия.
анилин, аминобензол, автоматизированная система управления, показатели эффективности, регулируемые параметры.
В последние годы произошли значительные изменения в масштабах и уровне автоматизации технологических процессов и производств. Применяются новейшие измерительные, технические средства и системы управления на электронной основе.
Автоматизацию производства не следует понимать как простое насыщение контрольно-измерительными приборами и автоматическими устройствами существующих или проектируемых производственных процессов. Проблемы технологии и автоматизации решаются взаимосвязанно, что предопределяется бурным развитием индустрии, созданием новых непрерывных процессов и аппаратов большой единичной мощности [1].
Анилин – токсичное вещество. Может угнетать нервную систему, при попадании в кровь вызывает кислородное голодание тканей. Попасть в организм может в виде паров, а также проникнуть через кожу и слизистые оболочки [2]. Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.
Технологический процесс получения аминобензола запроектирован двумя потоками на стадии контактирования и одним потоком на стадии дистилляции. Основной целью дистилляции является получение товарного анилина (массовая доля аминобензола в продукте 99,4–99,8%) путем перегонки аминобензола-сырца, получаемого на стадии контактирования.
Основными показателями эффективности процесса получения анилина являются:
- степень очистки аминобензола;
- количество получаемого продукта;
- производительность установки;
- количество материальных затрат на процесс;
- количество энергетических затрат на процесс [3].
Целью автоматизированной системы управления является обеспечение оптимального режима функционирования объекта управления. Степень оптимальности оценивается одним или несколькими критериями управления.
В данной работе целью управления является обеспечение заданной температуры аминобензола, подаваемого на каждую степень очистки, температура и уровень куба каждой колонны, давление в колоннах при минимальных энергетических затратах на процесс и оптимальной производительности при условии, что процесс будет безаварийным и безопасным.
Основными режимными параметрами процесса являются температура в кубе каждой колонны и давление верха колонны. Так, при уменьшении температуры куба колонны будет происходить неполное выпаривание аминобензола из исходной смеси, что приведет к снижению качественного показателя. Также регулированию подлежит давление в колонне, так как его понижение приведет к снижению качества продукта, а повышение – к возникновению аварийной ситуации.
При разработке аппаратурно-технологической схемы процесса предусматривают выбор средств автоматизации (табл. 1).
Таблица 1
Современные средства автоматизации, подобранные для данного технологического процесса
|
Наименование |
Технические характеристики |
|
Объем ОЗУ 2 Гб; Объем ПЗУ 4 Гб Интерфейсы RS-485, USB Host, Ethernet Напряжение питания 18…36В Диапазон рабочих температур 0 … +60°С |
|
Количество входов: 16 шт Сигналы: 0/4…20мА Напряжение питания 18…36В Скорость обработки сигнала не более 5с |
|
Количество выходов: 8шт Сигналы: 0/4…20мА, ±10В Напряжение питания 18…36В |
|
Количество входов: 16шт Напряжение питания 18…36В Скорость обработки сигнала не более 5с |
|
Количество выходов: 8шт Напряжение питания 18…36В |
|
Среда измерения: жидкость, газ, пар Диапазон измерения: -50…2500С Выходной сигнал: 4…20мА Напряжение питания: 10…30В |
|
Среда измерения: жидкость, газ, пар Диапазон измерения – 0,1 кПа...28 кПа; Температура измеряемой среды: -40...120°С Выходной сигнал – 4...20 мА Напряжение питания – 18...36 В |
|
Измеряемые среды: жидкость, газ, пар Температура измеряемой среды: -50...250°С Динамический диапазон Выходной сигнал 4-20 мА Напряжение питания: 12-36В |
|
Исполнение зонда: штырьевое; Диапазон измерения: 0,1…50м; Температура продукта: -40…+1500С; Выходной сигнал: 4…20мА; Питание прибора: 12…36В |
|
Пусковой крутящий момент 0...85 % Мном Сетевое напряжение 200…240В Мощность 11 кВт Максимальный ток двигателя 22А. |
При разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом получения аминобензола были определены основные показатели эффективности, выбраны регулируемые параметры, подобраны современные средства автоматизации. Это позволяет улучшить управление процессом и уменьшить энергетические затраты, а также количество отбракованного материала.
1. Paul, H.L. Basic control systems engineering / H.L. Paul, Y. Chang // Prentice Hall. - 2001. - P.1-457.
2. Свойства и применение анилина [Электронный ресурс] // Энциклопедия. Режим доступа: http://fb.ru/article/360552/svoystva-i-primenenie-anilina (дата обращения 26.04.2019)
3. Смирнова Е.Л., Медведева Л.И. Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом получения аминобензола // Научно-практическая конференция ВПИ (филиал) ВОЛГГТУ «Наука молодых: идеи, результаты, перспективы». –2016.– С. 46–48.
