3 Бақылау - өлшеу аспаптары және процесті автоматтандыру

Айдау процесінен алынған өнімнің сапасымен технологиялық тәртіптердің тұрақтылығы негізінен автоматты регулятормен бақылап-өлшегіш құралдардың жұмысына байланысты.

Колоннаның тұрақты жұмыс істеуі, шикізат құрамының тұрақтылығында, теңдей көлемде шикізаттың келуінде және өнімнің кетуінде (материалды баланс), колоннаға келіп жатқан шикізатпен шығып жатқан өнімнің жылуында (жылу балансы) және де колоннадағы тұрақты қысымында болуы мүмкін.

Технологиялық тәртіпті дұрыс жүргізу үшін, негізгі параметрлердің айдау процесіне және алынған өнімнің сапасына әсерін білу қажет.

Конденсаторға баратын салқындатушы су көлемінің азаюы немесе қысым реттегішінің жөндеуге келмеуі колоннадағы қысымның өзгеруіне алып келеді. Насостардың біреуі немесе бірнешеуі тоқтап қалған жағдайда, айнымалы су қамтамасыздандыру жүйесінде конденсациялық шарты қарқын нашарлап, суғару сыйымдылықтарындағы өнімнің барлық қысымы көбейіп, колоннадағы қысымның жоғарылауына алып келеді. Конденсацияның нашарлауы тағы да конденсаторлық құбырлық түйіндерде қақтардың пайда болуынан болуы мүмкін, әсіресе жазғы кездерде.

Сондықтан конденсаторлы-тоңазытқыштарды қалдықтар мен қақтардан жиілеп тазалап тұру керек. Колоннадағы қысымның ауытқуына реттегіш клапанның кешігіп ашылу немесе кешігіп жабылуы себеп болуы мүмкін. Мұндай жағдайларда бұзылған жерлерді тауып және жою керек.

Егер колоннадағы температураны өзгертпесек, онда қысымның жоғарылауы қалдықтан алынатын дистилляттың жеткіліксіз буланбауына алып келеді, ал қысымның төмендеуі – жоғары қайнаушы компоненттердің конденсациясының көбеюі дистиллят сапасының нашарлауына алып келеді. Жоғарғы өнімнің құрамы суғару өзгерісінің көмегімен жететін жоғарғы колоннаның температурасының өзгеруімен реттеледі. Жоғары өнімнің құрамын нақты реттеу үшін, арасындағы тарелкадағы температураны бақылаулы етіп санау керек.

Технологиялық процесті басқарудың жаңа жүйелері оператор-технологтың басқарылатын нысанға барынша жақындауын қарастырады.

Қазіргі таңда технологиялық процесті басқарудын орталықтандырылмаған жүйелері кең қолданыс тапқан. Олардың мүмкіндіктері:

- технологиялық параметрлерді басқару және өлшеу қателігін төмендетеді;

-басқару жүйесінің сенімділігін арттырады;

-басқарылу нысанынан оператор пультіне дейінгі кабельді жолдар салуға қажет шығындарды шамамен екі-үш есе төмендетеді [19].

Басқарудын орталықтандырылмаған жүйесінің негізгі артықшылықтары:

-жергілікті жоғары жылдамдықты желінің болуы;

- жергілікті жоғары жылдамдықты желінің қолданылуымен оператор бөлімін басқарылатын нысаннан неғұрлым алшақ (10 шақырымға дейін) орналастыру мүмкіндігі;

- басқару бөлімінен басқарылатын бөлімге басқаруды жүргізу үшін бөлінген жеке желілерді немесе байланыстың жоғары жылдамдықты жүйесін пайдалану.

Технологиялық процесті басқарудың жаңа жүйелері жоғары шапшаңды, сенімді және өлшеу дәлдігі жоғары (әсіресе энергетикалық параметрлерді) болу керек. Бұл жағдай энерготасымалдағыштарды үнемдеуге және ақпараттың тасымалдану және өңделу кезінде оның сақталуын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар технологиялық процестерді басқарудың жаңа жүйелерінің артықшылықтарының бірі – кез келген уақыт аралығында жүйенің технологиялық құрылымының жағдайын объективті бағалайтын жоғары сенімді бағалау бағдарламаларының болуы.

Айдау процесінің технологиялық процесті басқарудың автоматты жүйесі есептеу құрылғыларының төменгі және жоғарғы деңгейлі құралдары мен аспаптарынан тұрады.

Бір колоннадан құралған топты басқаруға арналған төменгі деңгейде ОР-37 үнемілік станциясын шығатын сенімділігі жоғары S7-200 бақылағышы таңдалды. Жоғары сенімділікті бақылағышты таңдау технологиялық процесті 1 колоннада қолмен жүргізу мүмкінсіздігімен түсіндіріледі.

Бақылағыш блогы базалық CR бағанасында және бір ER кеңейтілген бағанасында орналасқан. Базалық бағанада 6ES7307-1КА00-0АА0 PS307-1К қоректену блогы және жұмыстық жадысының көлемі 512 Кбайт болатын 6ES7318-2AJ00-0AB0 СPU 318-2DP орталық процессоры орналасқан. Сондай-ақ базалық бағанада орналасқан:

- колонна мен құбырлардағы қысымды және шығынды бақылайтын аналогты сигналдарды енгізетін 6ES7331-7NF10-0AB0 екі модулі.

- кеңейту бағанасы мен базалық бағана арасында байланысқа арналған IM365 6ES7365-0BA01-0AA0 интерфейсті модуль.

Кеңейту бағаналарында төмендегідей блоктар орналасқан:

- электропневматикалық позиционері бар клапандарды реттейтін атқарушы механизмдерді автоматты басқару үшін аналогты сигналдарды енгізудің 6ES7332-7ND00-0AB0 төрт модулі;

- сораптарды автоматты басқаруға арналған дискретті сигналдарды енгізудің 6ES7321-1BL00-0AA0 бір модулі;

- кеңейту бағанасы мен базалық бағана арасында байланысқа арналған IM365 6ES7365-0BA01-0AA0 интерфейсті модульі;

- 6ES7307-1KA00-0AA0 PS307-1K бір қоректендіру блогы.

Бағанадағы модульдер процесті басқару және реттеудің негізгі функциялары кеңейтілу тақтасында жиналатындай етіп реттелген. Соның нәтижесінде модульдердің бірі істен шықса, процессті аяғына дейін жүргізіп, істен шыққан модульді технологиялық процесті тоқтатпай ауыстыруға мүмкіндік береді.

Базалық бағанадағы орталық процессор ОР-37 үнемділік тақтасымен “нүктеден нүктеге” әдісі бойынша жалғанған (TFT түрлі-түсті дисплей, 640х480, Pentium 100, жедел жады 8 Мбайт, Flash-EEPROM 2 Мбайт).

Үнемілік станциясы Profibus-DP жергілікті есептеу жүйесімен бірігіп, жоғарғы деңгейге шығады. Мұнда Intel-PentiumIV негізіндегі оператор станциясы қолданылады.

Төменгі деңгей аспаптарына жататындар:

- термоэлектрлік түрлендіргіш ТХА-0595-02 (0-800⁰С), колоннаның әртүрлі аймақтарындағы температураны қадағалауға арналған;

- кедергі термотүрлендіргіші ТСП Метран-256 (100П) (-200-500⁰С), құбырлардағы температураны бақылауға арналған;

- қысым көрсеткіші Метран-49-Ех-Ди-9160-06-МП1-t1-015-6МПа-16-42-БВН04-ШР-ОР, құбырларды сораптан кейін орналасады;

- гидростатикалық қысым көрсеткіші Метран-43Ф-ДГ-3595-МП-t10-015-25-10-42-ШР-ВИ, газосепараторда және тұндырғышта деңгейді бақылау үшін қолданады;

- көп қызметті массалық шығын өлшегіш 3095М, шығатын өнімнің көлемін есептеу мен сапаны бақылау үшін қолданылады;

- реле реттегішті басқару блогы БУ 21ТУ 42 1821 0111 25-02.1685-74, оператор технолог тақтасында орналасып, сораптарды қолмен немесе автоматты түрде басқару үшін қолданылады;

- аналогты реттегішті басқару блогы БУ12, оператор технолог тақтасында орналасып, электропневматикалық позиционерлері бар атқарушы механизмдерді қолмен басқару тәртібіне арналған;

- орындаушы мембраналық механизмі бар реттегіш клапан (МИМ ППХ 250-10-02-П6 тура жүрісті, 25ч-34нж П6 электропневматикалық позиционері бар, вх.4-20 мА, Р=250 кПа, мөлшерлі ашылған, D_у=80 мм) құбырда орнатылған;

- орындаушы мембраналық механизмі бар реттегіш клапан (МИМ ППХ 250-10-02-П6 тура жүрісті, 25ч-34нж П6 электропневматикалық позиционері бар, вх.4-20 мА, Р=250 кПа, мөлшерлі ашылған, D_у=100 мм) құбырда орнатылған.

Жұмыстық бағдарламаны құру үшін PG 740 бағдарламашысы таңдалған. TFT белсенді түрлі-түсті дисплей, PentiumIII, 128 МБ RAM, HDD 10ГБ, WIN2000 STEP7, WinCC.

Колонна ішіндегі температура екі аймақта ТХА-0595-02-2000 термоэлектрлік түрлендіргішпен бақыланады. Өлшеудің жұмыстық аймағы 0-800⁰С.

Аналогты сигналдар термоэлектрлік түрлендіргіштерден S7-200 бақылағышының 6ES7331-7PF10-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модуліне келіп түседі. Бақылағыш алынған сигналды сандық сигналға айналдырып, қондырғының мәндерімен салыстырып, алынған нәтижелер арқылы температураны реттейді. Басқарушы сигнал аналогты сигналдарды шығару модулінен 6ES7332-7ND00-0AB0 аналогты реттегіштің БУ 12 басқару блогына түседі. Ал ол өз кезегінде пештегі реттегіш клапандарының атқарушы механизмдерін басқарады.

Бақылағыштан ОР-37 үнемілік тақтасына желі арқылы (нүктеден нүктеге) түскен температураны өлшеу мәліметтері сонда файл ретінде форматталып, дисплейге сан түрінде және мнемосхемаға түрлі-түсті ақпарат түрінде шығарылады.

Құбырдағы салқындатқыш судың температурасын бақылау температураны өлшеу аумағы -200-500⁰С, ТСП Метран-256 (100П) кедергі термотүрлендіргіші арқылы жүзеге асырылады. Кедергі термо түрлендіргіші алатын сигнал 6ES7331-7PF00-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модуліне түседі. Бақылағыш түскен сигналды сандық сигналға түрлендіріп, оны қондырғы мәндерімен салыстырып, алынған нәтиже бойынша басқарушы сигнал береді.

Басқарушы сигнал тоңазытқыштағы температураны реттеуге 6ES7332-7ND00-0AB0 аналогты сигналдарды шығару модулінен аналогты реттегішті басқару блогына БУ 12 келіп түседі. Олар өз кезегінде тоңазытқышқа салқындатқыш суды енгізу жолындағы клапандарды реттейтін орындаушы механизмдерді басқарады.

Ректификациялық колонналардағы температураны өлшеу аумағы -200-500⁰С ТСП Метран-256 (100П) кедергі термо түрлендіргіші арқылы жүзеге асырылады. Кедергі термо түрлендіргіші алатын сигнал 6ES7331-7PF00-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модуліне түседі. Бақылағыш түскен сигналды сандық сигналға түрлендіріп, оны қондырғы мәндерімен салыстырып, алынған нәтиже бойынша басқарушы сигнал береді.

Басқарушы сигнал газ фракциялаушы адсорбердегі және тұрақтандырғыш колоннадағы температураны реттеуге 6ES7332-7ND00-0AB0 аналогты сигналдарды шығару модулінен аналогты реттегішті басқару блогына БУ 12 келіп түседі. Олар өз кезегінде пештің кірісінде тұрған клапандарды реттейтін орындаушы механизмдерді басқарады.

Ректификациялық колонналардағы температураны өлшеу мәліметтері бақылағыштан ОР-37 үнемілік тақтасына желі арқылы (нүктеден нүктеге) түсіп, сонда файл ретінде форматталып, дисплейге сан түрінде және мнемосхемаға түрлі-түсті ақпарат түрінде шығарылады.

Сораптан кейінгі қысымды бақылау Метран-49-Ех-Ди-9160-06-МП1-t1-015-6МПа-16-42-БВН04-ШР-ОР қысым датчигі арқылы жүзеге асырылады. Сигнал қысым датчигінен 6ES7331-7NF10-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модуліне түседі. Бақылағыш түскен сигналды сандық түрге келтіріп, оны қондырғы мәндерімен салыстырады да, алынған нәтижені санды ақпарат күйінде бақылау тақтасына жібереді. Мұнда сигнал файл ретінде форматталып, дисплейге сан түрінде және мнемосхемаға түрлі-түсті ақпарат түрінде шығарылады.

Қысымды реттеу сораптарды БУ 21 ТУ 42 1821 0111 25-02.1685-74 релелі реттегіш басқару блогы арқылы 6ES7321-1BL00-0AA0 дискретті сигналдарды шығару модулі басқару арқылы жүзеге асырылады.

Сораптарды өшіру немесе қосу туралы сигнал бұл сораптардың электрлік сұлбасынан алынады да, 6ES7321-1BL00-0AA0 дискретті сигналдарды шығару модуліне түседі. Бақылағыш түскен сигналды сандық түрге келтіріп, алынған нәтижені санды ақпарат күйінде бақылау тақтасына жібереді. Мұнда сигнал файл ретінде форматталып, дисплейге сан түрінде және мнемосхемаға түрлі-түсті ақпарат түрінде шығарылады.

Газды сепаратордағы және тұндырғыштағы деңгей Метран-43Ф-ДГ-3595-МП-t10-015-25-10-42-ШР-ВИ гидростатикалық қысым датчигімен бақыланады. Сигнал датчиктен 6ES7331-7NF10-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модуліне түседі. Бақылағыш түскен сигналды сандық түрге келтіріп, оны қондырғы мәндерімен салыстырады да, алынған нәтижені санды ақпарат күйінде бақылау тақтасына жібереді. Мұнда сигнал файл ретінде форматталып, дисплейге сан түрінде және мнемосхемаға түрлі-түсті ақпарат түрінде шығарылады.

Деңгейді реттеу БУ аналогты реттегіштің басқару блогына 6ES7332-7ND00-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модулінен БУ12 аналогты реттегіштің басқару блогына жүзеге асырылады. Олар өз кезегінде шығысында тұрған реттегіш клапандардын орындаушы механизмдерін басқарады.

Массалық шығын, тығыздық (октан саны) 3095М модельді әмбебап массалық шығын өлшеуіш арқылы реттеледі. Сигнал датчиктен 6ES7331-7NF10-0AB0 аналогты сигналдарды енгізу модуліне түседі. Бақылағыш түскен сигналды сандық түрге келтіріп, оны қондырғы мәндерімен салыстырады да, алынған нәтижені санды ақпарат күйінде бақылау тақтасына жібереді. Мұнда сигнал файл ретінде форматталып, дисплейге сан түрінде және мнемосхемаға түрлі-түсті ақпарат түрінде шығарылады [20,21].