Оборудование технологического контроля

Для обеспечения бесперебойной работы и достижения требуемого качества продукта необходимо поддерживать технологические параметры, такие как уровень жидкостей, расход, температура, давление, концентрация и значение активной кислотности рН на определенных заданных уровнях. Оборудование для отслеживания и управления этими параметрами включает различные типы датчиков, регуляторов и управляющего оборудования.

Датчик представляет собой чувствительный элемент, который измеряет текущее значение параметра. Устройство и функции датчика могут быть различными в зависимости от требований.

Примерами могут служить датчики температуры, давления и кислотности рН. Датчик преобразует измеренную величину в пневматический или электрический сигнал соответствующей силы. Этот сигнал передается на регулятор, который получает текущее значение параметра. Эта величина называется измеренной величиной. Устройство управления обычно является регулирующим устройством. Оно смонтировано на технологической линии и может представлять собой насос с переменной производительностью или регулирующий клапан. Программирование регулирующего устройства – частота вращения мотора или положение заслонки клапана – определяется значением параметра, который он регулирует. На управляющее устройство от регулятора непрерывно поступает сигнал (пневматический или электрический), а величина этого сигнала определяет параметры управляющего устройства.

Регулятор является “мозгом” системы управления. Он получает сигнал от датчика и, таким образом, непрерывно информируется о текущем значении регулируемого параметра. Затем регулятор сравнивает это значение с заданным.

Установка регулятора является правильной, если эти две величины совпадают. Если текущее значение измеряемой величины изменяется, то сигнал от датчика изменяется соответственно. Теперь текущее значение не равно требуемой величине, и регулятор соответствующим образом изменяет свой сигнал для управляющего устройства.

В результате изменяется задаваемый параметр управляющего устройства (скорость или положение клапана). Датчик немедленно чувствует изменение значения и передает эту информацию контроллеру. Этот цикл сравнения и регулировки – цепь управления – повторяется до тех пор, пока измеряемое значение параметра вновь не станет равным заданной величине.

Датчики

Датчики в системах управления существенно различаются по назначению и принципу работы. Некоторые датчики прямо реагируют на изменения значения измеряемой величины.

В датчике давленияна рис. 7.13 давление продукта на мембрану передается через капиллярную трубку на датчик. Датчик передает электрический сигнал, который прямо пропорционален давлению продукта.

Таблица 7.1

Изменение сопротивления в зависимости от температуры и в соответствии с заданной характеристикой

Регулятор поплавкового типа, часто используемый в резервуарах, является другим примером непосредственно регулирующего устройства. Однако большинство датчиков действует опосредованно. Они измеряют изменения другой физической величины, зависимой от регулируемой величины.

Этот тип датчиков был рассмотрен ранее в связи с транспортировкой жидкости по линии. Требуемый расход поддерживается с помощью измерения давления продукта на выходе из насоса и сохраняется постоянным.

Вышеупомянутый датчик давления может быть также использован для измерения уровня в резервуаре. При установке на дне резервуара он измеряет статическое давление столба жидкости над диафрагмой. Это давление пропорционально толщине слоя жидкости. Электрический сигнал передается на прибор, указывающий уровень. Принцип работы многих типов датчиков основан на применении электрического сопротивления металлов в зависимости от температуры. Одним из таких датчиков является обычный датчик температуры, рис. 7.14. Проволока из платины, никеля или другого металла закреплена в защитной трубке, которая встроена в линию так, что она нагревается жидкостью. В таблице 7.1 приведены значения сопротивления платиновой проволоки при различных температурах.

Это сопротивление может быть измерено путем включения проволоки в электрическую цепь. Любое изменение сопротивления будет соответствовать известному изменению температуры, и таким образом температура продукта может быть определена. Вышеописанные датчики используются на молочных заводах наиболее часто. Однако имеется и множество других типов.

Регуляторы

Регулятор является мозгом системы управления температурой и может существовать в различных исполнениях. В соответствии с предыдущим определением это устройство, которое непрерывно сравнивает текущее значение измеряемой величины со стандартом или заданной величиной.

Любая разница приводит к тому, что регулятор передает корректирующий сигнал на узел управления, который соответственно изменяет свои параметры. Процесс коррекции продолжается до тех пор, пока измеренная величина вновь не совпадет с заданной.

Регулятор может быть пневматического или электрического типа. Если датчик пневматический, а регулятор электрический или наоборот, то сигналы должны проходить через электронно-пневматический преобразователь.

На обычных регуляторах имеется ручка установки задаваемой величины, которая указывается стрелкой на шкале. На этой шкале всегда может быть прочитана измеряемая величина, полученная с выхода датчика. Имеется также шкала, показывающая выходной сигнал на регулирующее устройство.

При установке на автоматическую работу прибор не нуждается в ручной регулировке. Его можно переключить на ручное управление, и тогда работать с помощью ручек управления. Значение параметра, заданное на регуляторе, указывается на шкале выходного сигнала.

Некоторые регуляторы выполняют функцию переключателя. Это означает, что они могут быть запрограммированы на выдачу сигнала при заданном максимальном или минимальном значении. Этот сигнал может быть усилен и использован для внесения изменений в процесс.

В нашем процессе мы хотели переключить возвратный клапан в положение обращения потока, если температура на выходе из секции выдержки теплообменника упадет ниже 72°С. Обычно для отслеживания температуры пастеризации используется отдельный переключатель.

Этот переключатель соединен с регулятором температуры и передает сигнал через встроенное реле, если температура падает ниже заданной величины. Если этот переключатель отрегулирован на включение при 71,9°С, он выдаст сигнал, как только температура упадет до этого значения. Этот сигнал через контроллер передается на соленоидный клапан, который управляет подачей воздуха на возвратный клапан. Соленоидный клапан прерывает подачу воздуха, и клапан переключается с “прямого потока” на “обратный поток”.

Регулирующее устройство

Значение рассматриваемой величины определяется значением параметра, задаваемым регулятором для регулирующего устройства. Регулирующим устройством может служить насос с переменной скоростью. В этом случае выходной сигнал с регулятора изменяет скорость насоса так, чтобы обеспечить требуемый расход. Однако на большинстве типовых молочных заводов регулирующими устройствами являются регулирующие клапаны. Пневматический регулирующий клапан состоит из корпуса с седлом для заслонки, которая прикреплена к нижнему концу стержня. Клапан перемещается между открытым и закрытым положениями, регулируя разницу давлений между верхней и нижней сторонами поршня. Привод снабжен поршнем двустороннего действия. Когда давление на нижней стороне выше, поршень движется вверх, поднимая заслонку с ее седла. Более высокое давление на верхней стороне поршня закрывает клапан.

В основном процесс происходит следующим образом: пневматический сигнал от регулятора поступает на пропорциональное устройство – позиционер – на верхней стороне поршня. Это устройство обеспечивает такое положение заслонки относительно седла, которое всегда пропорционально силе сигнала от регулятора. Если сигнал соответствует заданной величине, то позиционер выравнивает давления по обеим сторонам поршня таким образом, что положение заслонки остается постоянным. В этом уравновешенном положении падение давления на клапане в точности соответствует требуемому, а измеряемая величина, регистрируемая датчиком, совпадает с заданной величиной. Если давление продукта падает, то датчик ослабляет сигнал на регулятор. Поскольку измеренное значение больше не совпадает с заданным значением, регулятор реагирует на это, увеличивая сигнал на пусковое устройство клапана. Тогда позиционер поднимает давление на верхней стороне, перемещая заслонку по направлению к седлу. Вызванное увеличение гидравлического сопротивления в клапане повышает давление продукта и запускает обратный цикл операций, замедляющий движение поршня вниз. Когда давление в линии достигнет заданной величины, позиционер вновь поддерживает состояние равновесия поршня клапана.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: