Элементы автоматики которые служат для улучшения качества процесса управления называются

Элементы систем автоматики

Система автоматики — это система автоматической защиты оборудования.

Каждая система автоматики состоит из отдельных конструктивных элементов, которые связаны между собой и выполняют определенные функции. Все элементы системы автоматики можно разделить на следующие виды:

1. Элементы настройки (задающие элементы). Данные элементы системы автоматики предназначены для задания необходимого значения регулируемой величины. Примерами задающих элементов являются электрические датчики, механические датчики (резисторы с переменными индуктивностью или сопротивлением, а также переключатели).
2. Датчики (воспринимающие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для измерения управляемых величин технологических процессов и преобразования их физической формы. Примером такого элемента является термоэлектрический термометр, который преобразует разность температур в термическую электродвижущую силу.
3. Преобразующие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для преобразования сигнала, а также его усиления в электронных, магнитных, полупроводниковых усилителях в том случае, когда мощность сигнала недостаточна для дальнейшего использования.
4. Сравнивающие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для сопоставления заданного значения управляемой величины с действительным значением.
5. Корректирующие элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для улучшения качества процесса управления.
6. Исполнительные элементы. Данные элементы системы автоматики предназначены для создания управляющего воздействия на объект управления. Они способны изменять количество вещества или энергии, которая подводится к объекту управления или отводится от него, для того, чтобы управляемая величина соответствовала установленному значению.

Помимо основных элементов в системах автоматики имеются вспомогательные элементы, к которым относятся переключающие устройства, элементы защиты, резисторы, аппаратура сигнализации, а также конденсаторы.

Основные характеристики элементов систем автоматики

Все элементы системы автоматики, вне зависимости от их назначения обладают определенной совокупностью параметров и характеристик, определяющие их технологические и эксплуатационные особенности. К основным характеристикам относятся:

1. Статическая характеристика.
2. Динамическая характеристика.
3. Коэффициент передачи.
4. Статический коэффициент передачи.
5. Относительный коэффициент передачи.
6. Порог чувствительности.
7. Обратная связь.

Статическая характеристика является зависимость входной величины от выходной при установившемся режиме, то есть Хвых = f(Хвх). В зависимости от знака входной величины различают реверсивные и нереверсивные статические характеристики. Динамическая характеристика элемента системы автоматики применяется для оценки его работы при динамическом режиме (быстрое изменение входной величины). Данная характеристика задается частотными характеристиками, переходной характеристикой и передаточной функцией.

Коэффициент передачи определяется по статической характеристике. Существует всего три вида коэффициента передачи: дифференциальный, статический и относительный. Статический коэффициент передачи представляет собой отношение выходной величины к входной:

В зависимости от элемента и его конструкции статический коэффициент передачи может называться коэффициентом преобразования, усиления, редукции и трансформации. Относительный коэффициент передачи представляет собой отношение относительного изменения выходной величины элемента к относительному изменению входной величины.

Порог чувствительности является наименьшим значением входной величины, при которой осуществляется заметное изменение выходной. Он возникает из-за наличия в конструкции элементом процесса трения без люфтов в соединениях, зазоров или смазывающих материалов.

Особенности систем автоматики заключается, где применяется принцип управления по отклонению, наличие обратной связи. Если рассматривать принцип действия обратной связи на примере системы управления температурой электрической нагревательной печи, то выглядит это следующим образом: для поддержания температуры в установленных пределах, управляющее воздействие (напряжение, которое подводится у нагревательным элемента) формируется с учетом значения температуры. Посредством первичного преобразователя температуры выход системы соединяется с ее входом, а канал, по которому передаются данные в обратном направлении относительно управляющего воздействия и называется обратной связью. Обратная связь делится на дополнительную, отрицательную, главную, положительную, гибкую и жесткую.

Классификация элементов автоматики

Любая самая сложная автоматическая система управления состоит из определенного комплекса элементов. Многообразие автоматических систем порождает многообразие элементов, что, в свою очередь, приводит к необходимости их классификации. Нередко признаки классификации выбираются произвольно, и в этом случае она не достигает своей цели и даже дезориентирует при выборе требуемого элемента, т.е. большое значение имеют выявление и обоснование признаков, которые должны быть положены в основу классификации. При этом наиболее важны последовательность расположения, выделение главных и вспомогательных признаков, т.е. разработка соответствующей иерархической структуры.

Этим вопросам пока еше не уделяется достаточного внимания, вероятно, из-за некоторой неопределенности представления о многих элементах, но именно эти разработки могут помочь провести научную классификацию элементов и способствовать тем самым укреплению основ теории элементов автоматики.

В основу классификационной схемы могут быть положены функциональные признаки. В этом случае различают следующие классы элементов (рис. 2.4): сравнение, усиление, распределение, вычисление, память, логика.

Известная доля неопределенности заключена в классе вспомогательных элементов, из которых в будущем должны быть сформированы классы элементов с более конкретными функциональными признаками.

Предлагаемый набор классов элементов позволяет собрать любую автоматическую систему измерения, контроля, регулирования и управления. При этом каждый класс элементов в зависимости от выбранных основных и вспомогательных признаков, в свою очередь, может подразделяться на подклассы, группы, подгруппы, виды, подвиды и т.д.

Элементы автоматики могут быть построены на различной физической и конструктивной основе, поэтому основными их признаками являются функциональная зависимость и принцип формирования элемента. Для дальнейшего подразделения могут быть приняты такие признаки, как состояние вещества, из которого состоит элемент (твердое, жидкое, газообразное), и характер измеряемой величины (или состояния), т.е. механическая, акустическая, тепловая, электрическая, магнитная, химическая и др. Каждому характеру измеряемой величины соответствует множество конкретных измеряемых величин и состояний (табл. 2.1).

Любые величины и состояния могут быть реализованы двумя путями. Первый путь связан с физическими принципами формирования элемента, второй — с конструктивными. Кроме того, важно знать в качестве признака характер выходного параметра элемента: механический, акустический, тепловой, оптический, электрический, магнитный, радиоактивный. На рис. 2.4 приведены основные классификационные признаки элементов автоматики.

Рис. 2.4. Классификационные признаки элементов автоматики

Вилы измеряемых элементами автоматики величин и состояний

Перемещение (длина, ширина, высота, толщина, уровень), положение, скорость, ускорение, время, объем, количество, расход, давление, работа, мощность, момент и т.д.

Плотность, удельный вес, пористость, проницаемость, капиллярность, поверхностное натяжение, диффузионный потенциал, консистентность, вязкость, пластичность, текучесть, упругость, твердость, точность и т.д.

Давление и скорость звука, частота, фаза и длина волны, сопротивление, энергия, работа звука

Удельное сопротивление, поглощение звука, отражение, скорость звука в веществе

Температура, тепловой поток, тепловая проводимость, количество теплоты, параметр сгорания, зажигания и т.д.

Теплопроводность, теплотворная способность, удельная теплоемкость, тепловое расширение, плавление, кипение, усадка и т.д.

Яркость, освещенность, световой поток, частота волны света, энергия и т.д.

Поглощение света, отражение, поляризация, люминесценция, интерференция и т.д.

Ток, напряжение, напряженность поля, мощность, спектр тока и т.д.

Электропроводность, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, элсктрострикция и т.д.

Намагничивающая сила, напряженность магнитного поля, магнитный поток, магнитное сопротивление, магнитная индуктивность, взаимен нд у ктивность и т.д.

Магнитные восприимчивость и проницаемость, магнитная индукция, магнитострикция и т.д.

Поток радиации, интенсивность радиации, энергия радиации и т.д.

Поглощение, трансформация излучения и т.д.

Любой элемент может иметь характер преобразования — электрический, пневматический, гидравлический или механический. Таким образом, у элементов сравнения основными классификационными признаками являются характер действия (электрический, пневматический, гидравлический) и характер сравнения (амплитуда сигнала, частота, фаза, продолжительность знак, число импульсов, код). В свою очередь, каждая величина (амплитуда, частота и т.д.) имеет свою разветвленную классификационную схему.

Основными признаками элементов распределения могут быть также характер действия (электрический, пневматический, гидравлический) и принцип действия, лежащий в основе их классификации. Такой признак, как характер действия, относится почти ко всем элементам и в дальнейшем, если не будет особо оговорено, его следует рассматривать как признак каждого элемента.

В схеме на рис. 2.4 перечисляются только основные классификационные признаки ряда элементов, т.е. она не является полной и может уточняться и развиваться. Например, элементы усиления подразделяют прежде всего по выполняемым функциям: усилители тока, напряжения, мощности как постоянного, так и переменного тока. В то же время в зависимости от принципа действия различают следующие электрические усилители: электронные, магнитные, ионные, электромашинные, электромеханические, фотоэлектрические, гальваномагнитные и на основе использования различных нелинейностей.

В свою очередь, усилители любого принципа действия имеют также разветвленную схему классификации.

Для элементов вычисления главным признаком является функциональная зависимость, т.е. то математическое действие, для которого они предназначены, — сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень, извлечение корня, логарифмирование, потенцирование, реализация тригонометрических функций, дифференцирование по времени и параметру, интегрирование по времени и параметру.

Элементы памяти классифицируются как по выполняемым функциям, так и по принципу их действия. Это прежде всего элементы для задания опорных сигналов, программы, различных временных функций и других параметров.

Элементами исполнения могут быть простейшие и сложные устройства, классифицировать которые можно по принципу действия, имея в виду также разделение их в зависимости от характера действия.

К классу вспомогательных можно отнести элементы, не получившие еще окончательного конструктивного оформления.

Вопросы классификации при формировании научного направления и массовой автоматизации имеют большое значение, поэтому важна дальнейшая разработка признаков разделения элементов и группирования их с одновременным решением вопросов определения особенностей расчета и исследования каждой группы.

Еще большее значение имеет унификация разрабатываемых классификационных схем, поскольку это позволяет достичь определенного их совершенства.

Типовые элементы автоматики

Целью курсовой работы является рассмотрение типовых элементов автоматики, их принципа действия, а также составление функциональных схем автоматизации с замкнутым контуром.

Автоматикой называется отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения автоматических систем и устройств, выполняющих свои основные функции без непосредственного участия человека.

Классификация систем автоматики:

1. Автоматические системы контроля, которые могут иметь разновидности в виде автоматических систем измерения (АСИ) и автоматически систем сигнализации (АСС).

2. Автоматические системы управления (АСУ). Частным случаем АСУ является автоматическая система регулирования (АСР).

Структурные схемы систем автоматики.

Автоматическая система контроля.

АСК служит для осуществления автоматического контроля одного или нескольких параметров производственного процесса и включает в себя контролируемый объект, датчик, сравнительное устройство, задающее устройство, воспроизводящее устройство.

а) разомкнутая система автоматического управления служит для автоматического управления состоянием, работой и др. функциями управляемого объекта без отображения результатов или при отсутствии результатов управляющего воздействия.

б) замкнутая система автоматического управления (система автоматического регулирования). Отличается от разомкнутой цепи наличием обратной связи, которая подводит через датчик текущие значения параметра объекта регулирования к сравнивающему устройству, где происходит его сравнение с эталонным значением параметра, вырабатываемым ЗУ.

Элементы автоматики делятся на:

1. Датчики — это элемент автоматики, функционально преобразующий

входную физическую величину в сигнал, удобный для измерения и дальнейшей обработки.

2. Регулятор — это устройство, которое управляет величиной контролируемого параметра. Регуляторы используются в системах автоматического регулирования. Они следят за отклонением контролируемого параметра от заданного значения и формируют управляющие сигналы для минимизации этого отклонения.

3. Исполнительные устройства — это элементы автоматики приводящие в действие регулирующие органы объектов регулирования (электродвигатели, электромагнитные муфты, электромагниты).

4. Регулирующий орган — как элемент АСР представляет собой пропорциональное (безынерционное) звено. Он не вносит в систему никаких динамических отклонений. На результате работы системы, на качестве процесса регулирования отражается только величин.

1. Описание технологического процесса и работы технологической установки

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, различающиеся температурой кипения.

Различают смеси из двух компонентов (бинарные), многокомпонентные и сложные (непрерывные). К сложным смесям относятся нефть и ее фракции.

Физическая сущность процесса ректификации заключается в двустороннем массо- и теплообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при высокой турбулизации поверхности контактирующих фаз. В результате массообмена пар обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При определенном числе контактов можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих, а жидкость — из высококипящих компонентов.

На практике ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости, что обеспечивает различие температур и неравновесность составов встречных потоков. Жидкое орошение при ректификации паров создается путем конденсации части парового потока в верхней части колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости — путем испарения части жидкости в нижней части колонны.

Абсорбция — это процесс разделения газовых смесей путем избирательного поглощения отдельных компонентов смеси жидким поглотителем — абсорбентом. Физическая сущность процесса абсорбции заключается в молекулярной и конвективной диффузии вещества из газовой фазы в жидкую вследствие разности парциальных давлений извлекаемого компонента в контактирующих фазах. Различие парциальных давлений компонентов во встречных фазах обеспечивается противоточным движением газа и жидкости.

Когда парциальное давление компонента в газе становится меньше, чем в жидкости, начинается выделение его из жидкости, т.е. диффузия вещества из жидкой фазы в газовую. Такой процесс называется десорбцией.

В связи с тем что газовые смеси можно разделить как при помощи абсорбции, так и при помощи ректификации (после ожижения газовых смесей), выбор способа разделения определяется в основном технико-экономическим анализом конкретной схемы процесса.

Процессы ректификации и абсорбции осуществляются в аппаратах, технологическая схема которых зависит от назначения аппарата и давления в нем, а конструкция-от способа организации контакта фаз. Наиболее простое конструктивное оформление ректификационных и абсорбционных аппаратов применяется при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести. В этом случае контактные устройства (тарелки) располагаются одно над другим и разделительный аппарат выполняется в виде вертикальной колонны. В промышленной практике известны также разделительные аппараты, выполненные в виде горизонтальной емкости. Подачу жидкости от одной ступени контакта к другой и отделение жидкости от пара или газа после контакта в этих аппаратах осуществляют при помощи вращающихся деталей, приводимых в движение от двигателя.

При ступенчатом осуществлении процесса ректификации или абсорбции в колонных аппаратах контакт пара и жидкости может происходить в противотоке (например, на тарелках провального типа), в перекрестном токе (например, на колпачковых тарелках) и в прямотоке (например, на струйных тарелках). Если процесс ректификации или абсорбции осуществляется непрерывно во всем объеме колонного аппарата, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке (например, в слое насадки).

Современные ректификационнные и абсорбционные аппараты можно классифицировать в зависимости от технологического назначения, давления и внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между паром и жидкостью.

По технологическому назначению ректификационные аппараты подразделяются на колонны атмосферно-вакуумных установок, термического и каталитического крекингов, вторичной перегонки нефтепродуктов, а также на колонны для ректификации газов, стабилизации легких нефтяных фракций и т.д.

В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением.

В зависимости от внутреннего устройства различают аппараты тарельчатые, насадочные, пленочные и роторные (с вращающимися деталями). В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленностях в настоящее время наиболее широко распространены тарельчатые и насадочные колонны, в связи с чем в данной книге рассматривается расчет и конструирование только тарельчатых и насадочных колонн.

К современным ректификационным и абсорбционным аппаратам предъявляются следующие требования: высокая разделительная способность и производительность, достаточная надежность и гибкость в работе, низкие эксплуатационные расходы, небольшой вес и, наконец, простота и технологичность конструкции. Последние требования не менее важны, чем первые, поскольку они не только определяют капитальные затраты, но и в значительной мере влияют на величину эксплуатационных расходов, обеспечивают легкость и удобство изготовления аппарата (особенно при серийном изготовлении), монтажа и демонтажа, ремонта, контроля, испытания, а также безопасность эксплуатации и пр.

В настоящее время особенно важное значение приобретает надежность работы ректификационных и абсорбционных аппаратов остановок, производящих сырье для нефтехимических процессов, в связи с тем, что указанные установки стоят во главе целого нефтехимического комплекса, стоимость которого во много раз превышает стоимость самих установок. Кроме того, установки, производящие сырье для нефтехимических комплексов (например, этиленовые установки), строятся в начале и до освоения остальных комплексов работают не на полную мощность. Таким образом, оборудование указанных производств должно работать надежно в широком диапазоне изменения нагрузок-сначала при малых и затем при полных проектных нагрузках.

Кроме перечисленных выше требований ректификационные и абсорбционные аппараты должны отвечать также требованиям государственных стандартов, ведомственных нормалей и инспекции Госгортехнадзора.

Технологическая схема аппарата зависит от состава разделяемой смеси, требований к качеству получаемых продуктов, от возможностей уменьшения энергетических затрат, назначения аппарата, его места в технологической цепочке всей установки и от многих других факторов, учесть которые для однозначной рекомендации по выбору технологической схемы аппарата просто невозможно. Выбор технологической схемы зачастую производится интуитивно или на основе опыта промышленной эксплуатации, например, при разделении сложных смесей. Однако в большинстве случаев при выборе технологической схемы аппарата определяющими являются перечисленные выше факторы. Учитываются также известные схемы ведущих аппаратов различных установок. Это позволяет более обоснованно подойти к выбору технологической схемы вновь проектируемой колонны хотя бы в первом приближении. Следует отметить также, что правильный выбор технологической схемы вновь проектируемого аппарата или улучшение существующей схемы в целом ряде случаев позволяет получить более заметный эффект (улучшение качества продуктов, увеличение производительности аппарата, снижение энергетических затрат) по сравнению с тем, который дает применение новых конструкций внутренних устройств.

Для заданного разделения любой исходной смеси на две части применяется схема полной ректификационной колонны (простая колонна) (рис. 1-1, а). В таком аппарате сырье подается в середину колонны, дистиллят, обогащенный низкокипящими компонентами или фракциями, отбирается сверху, а остаток, обогащенный высококипящими компонентами или фракциями, — снизу колонны. Для создания жидкостного и парового орошений колонна имеет конденсатор вверху и кипятильник внизу.

Секция колонны, расположенная выше ввода сырья, называется концентрационной, или укрепляющей; секция, расположенная ниже ввода сырья, — отгонной, или исчерпывающей. Верхняя тарелка отгонной секции колонны, на которую поступает жидкая часть сырья, называется тарелкой питания.

Для выделения небольшого количества высококипящих или легкокипящих компонентов или фракций применяют неполные ректификационные колонны, укрепляющие и отгонные. В укрепляющую колонну сырье подается в паровой фазе под нижнюю тарелку, в отгонную — в жидкой фазе на верхнюю тарелку колонны.

В полных ректификационных колоннах или в отпарных колоннах наряду с подогревом или вместо него’ в низ колонны подается водяной пар или инертный газ. В вакуумных и отпарных колоннах (рис. 1-2, а, в) водяной пар снижает парциальное давление паров продукта и способствует отпарке

легких фракций без значительного повышения температуры. В полных колоннах, работающих под атмосферным и повышенным давлением, водяной пар применяется для снижения температуры низа колонны или увеличения производительности подогревателя за счет повышения средней разности температур потоков.

При разделении многокомпонентных и сложных смесей на три и более фракции применяют несколько последовательно работающих колонн, одну сложную колонну либо сочетание простых и сложных колонн. Сложная колонна — это колонна с несколькими вводами питания или боковыми отборами продуктов по высоте.

При многоколонной схеме сырьем каждой последующей колонны могут служить как дистиллят, так и остаток предыдущей колонны. На рис. 1-3 в качестве примера показана схема разделения исходной смеси на четыре фракции тремя простыми колоннами; более тяжелые компоненты или фракции отбираются сверху последующей колонны.

Большое количество возможных вариантов разделения при многоколонной схеме, даже при сравнительно небольшом числе компонентов в смеси или небольшом количестве получаемых фракций сложной смеси, затрудняет определение оптимальной схемы разделения и приводит к необходимости использования электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Отметим, что для указанных целей вполне достаточно провести только статические расчеты разделения. В качестве первого приближения, а также для ускорения расчетного определения с помощью ЭВМ оптимальной схемы разделения можно рекомендовать следующие правила. В первых колоннах следует выделять наиболее летучие компоненты или легко — кипящие фракции при сравнительно небольшом содержании их в сырье. При значительном их содержании в сырье, например при разделении легких углеводородных газов методами абсорбции, с энергетической точки зрения выгоднее в первых колоннах выделять более тяжелые компоненты. Для промежуточных колонн рекомендуется применять схему, обеспечивающую минимальную чистоту промежуточных продуктов.

Предварительную оценку экономичности той или иной схемы разделения можно проводить по минимальному расходу тепла на разделение или по суммарному расходу паров, проходящих через колонны.

С подробным описанием и выбором многоколонной схемы разделения можно ознакомиться по специальной литературе.

Рассмотрим сложные ректификационные колонны, которые наиболее часто встречаются в схемах разделения нефти (установки АВТ) и широких фракций (установки каталитического крекинга и замедленного коксования).

В атмосферных колоннах для перегонки нефти (рис. 1-4, а) кроме верхнего и нижнего продуктов, например бензина и мазута, получают также несколько боковых погонов: лигроин, керосин и соляровый дистиллят. Каждый боковой погон, отбираемый из колонны, направляется в свою отгонную колонну, где происходит от — парка легких фракций. Таким образом, атмосферная колонна фактически представляет собой несколько простых колонн, объединенных в одну. Концентрационные части этих колонн расположены в одном корпусе, а отгонные части оформлены в самостоятельные отпарные колонны. При наличии в сложных колоннах одного верхнего орошения разные секции имеют различные паровые и жидкостные нагрузки и флегмовые числа. В связи с этим в каждой секции [10] либо в отдельных секциях создают самостоятельные циркуляционные орошения. Кроме перераспределения нагрузок и флегмовых чисел по высоте колонны, применение циркуляционных орошений позволяет улучшить энергетические показатели процесса за счет использования тепла этих потоков. Например, за счет регенерации тепла горячих потоков, и в том числе циркуляционных орошений атмосферных и вакуумных колонн установки АВТ, удается предварительно нагреть нефть до 160-170° С. Именно благодаря применению циркуляционных орошений установки АВТ характеризуются высоким коэффициентом использования тепла, который для современных укрупненных и комбинированных установок достигает приблизительно 7. Рассмотрим особенности технологической схемы вакуумной колонны для разделения мазута на широкую фракцию и гудрон. Для получения заданного качества целевой фракции колонна имеет три секции и два дополнительных боковых отбора; верхняя секция предназначена для выделения легких фракций, присутствие которых обычно нежелательно в основном продукте; секция, расположенная ниже отбора основного продукта, обеспечивает качество получаемого продукта по содержанию смолистых и нелетучих соединений.

В приведенной технологической схеме показан внешний переток жидкости из концентрационной части в отгонную. В вакуумных колоннах для перегонки мазута, а также в атмосферных колоннах для перегонки нефти подвод тепла в низ колонны ограничен возможностью изменения физико-химических свойств нефтепродуктов, поэтому все необходимое тепло вносится только с сырьем. В связи с этим ограничен также и отвод тепла с орошением, а следовательно, — возможность увеличения флегмового числа колонны. Дополнительный подвод тепла в колонну обеспечил бы дальнейшее увеличение качества получаемых продуктов. Один из возможных вариантов дополнительного подвода тепла в колонну осуществляется следующим образом [9, 11]: жидкость с нижней тарелки концентрационной части забирается насосом, подается в атмосферную колонну и далее — в печь, а затем уже в виде паров поступает в питательную секцию вакуумной колонны. Такое решение позволяет улучшить качество продуктов не только по фракционному составу, но и по цвету, поскольку продукт с нижней тарелки концентрационной части вакуумной колонны содержит наибольшее количество нелетучих и смолистых соединений.

При ректификации мазута на масляные дистилляты в вакуумных колоннах с обычными технологическими схемами [7] наблюдаются значительные налегания температур начала и конца кипения получаемых продуктов, что, однако, в. большинстве случаев удовлетворяет требованиям к их качеству, так как определяющими параметрами обычно являются не температуры кипения, а вязкость, температура вспышки и цвет продукта.

Улучшение качества продуктов современных схем вакуумной перегонки мазута, так же как и при атмосферной перегонке нефти, достигается применением выносных отпарных колонн с кипятильниками вместо подачи вниз отпарных колонн водяного пара.

При необходимости четкого разделения мазута без налегания соседних фракций и при сохранении прежних показателей по вязкости, температуре вспышки и цвету применяют двухступенчатую перегонку с давлением во второй ступени меньшим, чем в первой, и составляющим, например, 60 и 25 мм рт. ст. вверху колонн [9].

Сложные колонны установки каталитического крекинга предназначены для разделения широкой фракции обычно на три продукта: бензин, легкий газойль и. тяжелый газойль. Как и остальные сложные колонны, они кроме верхнего орошения имеют промежуточные циркуляционные орошения и от — парные колонны. Особенностью сложных колонн установок каталитического крекинга является наличие специальной секции с каскадными промывными тарелками над вводом сырья, с циркулирующей флегмой для охлаждения перегретых паров сырья, поступающих в колонну, и отмывки от катализаторной пыли. Для последующего отделения катализаторной пыли от жидкости нижняя часть колонны может иметь специальный отстойник.

Значительные изменения в технологические схемы ректификационных аппаратов внесены в связи с уменьшением энергетических затрат на разделение. Уменьшение энергетических затрат при ректификации достигается путем рационального использования тепла конденсации орошения, за счет уменьшения неравновесности встречных потоков в сечении ввода питания и уменьшения потерь, обусловленных термодинамической необратимостью. Рассмотрим наиболее интересные решения, осуществленные в таких энергоемких процессах, как разделение воздуха и углеводородных газов. Воздухоразделительный аппарат состоит обычно из двух колонн, соединенных между собой теплообменником. При давлении в верхней колонне, равном 5 ат, и в нижней 1,5 ат теплообменник одновременно выполняет роль конденсатора и подогревателя верхней и нижней колонн соответственно, что и позволяет использовать тепло конденсации орошения нижней колонны для создания парового потока верхней колонны. В нижней колонне воздух разделяется на жидкость, обогащенную кислородом, и пары азота с небольшим содержанием кислорода. В верхней колонне происходит дальнейшее извлечение азота из обогащенной кислородом смеси. В результате сверху аппарата отбирается азот, а сбоку — почти чистый кислород.

Разработан также воздухоразделительный аппарат, состоящий из трех колонн под давлением, соответственно 9,8; 5,6 и 0,7 ат, работающих по схеме, аналогичной описанной выше. В схеме на рис. 1-5, б показана также укрепляющая колонна для получения аргона.

2. На основании принципиальной схемы выполнить функциональную схему автоматизации. (MS Visio)

3. Описание в виде таблицы системы контроля и регулирования, показанные на функциональной схеме, с указанием позиции на схеме

Что такое автоматическое управление в технике?

Автоматическое управление в технике — совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. Под управлением понимают целенаправленное изменение состояния объекта для наилучшего выполнения им определенных задач [4]. Агрегат, машина, аппарат, комплекс машин или аппаратов, в которых протекает процесс, подлежащий управлению, называются объектом управления.

В общем случае процесс управления состоит из получения информации о цели управления, получения информации о результатах управления (поведении управляемого объекта), анализа полученной информации, выработки решения и исполнения принятого решения.

Для осуществления процесса управления необходимо иметь источники информации о цели и результатах управления, устройство для анализа информации и принятия решения, устройство, реализующее принятое решение (исполнительное устройство).

Чтобы лучше понять процесс управления, рассмотрим типовой пример управления автомобилем. Видя перед собой препятствие, водитель принимает решение о том, как нужно изменить направление движения автомобиля, в какую сторону и насколько повернуть рулевое колесо.

Рассматривая этот пример, мы можем выделить в процессе управления следующие элементы. Первый — получение информации о маршруте движения, т. е. о цели (задаче) управления. Второй элемент — получение информации о положении автомобиля, т. е. о результатах управления. Требуемую информацию водитель получает при помощи зрения. Третий элемент — анализ полученной информации и принятие решения о требуемых управляющих действиях. Эту задачу решает мозг водителя. Четвертый элемент — исполнение принятого решения (в данном случае это поворот рулевого колеса).

В рассмотренном примере объектом управления является автомобиль, точнее — процесс его движения. Здесь все элементы процесса управления осуществляет человек; такое управление называют ручным.

Однако в целом ряде случаев человек не в состоянии управлять процессом. Он при помощи своих органов чувств не может получать информацию, необходимую для управления. Поэтому для получения информации о результатах управления необходимо использовать специальные технические устройства (датчики, измерительные приборы и др.). Большие скорости протекания управляемых процессов требуют соответственной скорости обработки информации и принятия управляющих решений. Исполнение принятого решения часто требует большой скорости его выполнения и больших мощностей. Если реализация всех элементов процесса управления (регулирования) осуществляется специально созданным техническим устройством, без непосредственного участия человека, то такое управление (регулирование) называется автоматическим.

Автоматически действующее устройство, предназначенное для реализации процесса управления (регулирования), называется автоматическим управляющим устройством (автоматическим регулятором).

Когда управление осуществляется совместными действиями технических устройств и человека, то такое управление называют автоматизированным. В этих случаях устройства решают стандартные задачи управления, а также обеспечивают информацией человека, который решает более сложные (нестандартные) задачи управления.

Разновидностью управления является регулирование. Дадим более полные определения понятиям «автоматическое регулирование» и «автоматическое управление».

Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс.

Автоматическим управлением называется автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

Совокупность объекта управления и управляющего устройства (регулятора) называется системой автоматического управления (регулирования).

Рис. 1.2. Общий вид системы автоматического управления [4]

Как ни разнообразны элементы автоматики по своему принципу действия и конструкции, при работе в системах автоматического регулирования они выполняют небольшое число функциональных задач. Для того чтобы установить эти задачи, необходимо представить те функции, которые обычно выполняет человек при регулировании любого процесса вручную. Тогда с точки зрения функциональных задач, выполняемых элементами в системе, их можно разделить так:

• • воспринимающие элементы — служат для измерения действительного значения регулируемой величины;
• • задающие элементы — служат для задания требуемого значения регулируемой величины, этому значению должно соответствовать ее действительное значение;
• • сравнивающие элементы, определяющие знак и величину рассогласования и вырабатывающие в соответствии с этим сигнал, воздействующий на процесс;
• • преобразующие элементы, осуществляющие необходимое преобразование сигнала и, в частности, его усиление;
• • исполнительные элементы, воздействующие на органы управления объектом;
• • корректирующие элементы, служащие для улучшения качества процесса регулирования.

В теории систем управления рассматриваются несколько видов задач. Задачи разделяются в зависимости от природы объектов управления.

Как было сказано ранее, большинство всех САУ направлено на поддержание активной безопасности транспортных средств. В арсенале активной безопасности современного автомобиля находится много противоаварийных систем: антиблокировочная система тормозов, система электронного контроля устойчивости, система ночного видения, автоматический круиз-контроль — все это технологии, которые помогают водителю на дороге сегодня.

Следует отметить, что повышение безопасности дорожного движения не может быть достигнуто только за счет повышения безопасности отдельных транспортных средств. Необходимым является создание глобальной среды, которая могла бы обеспечивать связь участников дорожного движения между собой и препятствовать возникновению какого-либо происшествия. В этом случае целесообразно говорить об интеллектуальной транспортной системе (ИТС), формируемой в настоящее время и имеющей хорошие перспективы развития в ближайшем будущем.