student from 01.01.2016 to 01.01.2019
Russian Federation
employee from 01.01.2000 to 01.01.2019
Russian Federation
GRNTI 50.47 Автоматизированные системы управления технологическими процессами
OKSO 220000 АВТОМАТИКА И УПРАВЛЕНИЕ
The report considers the necessity of creation the automated control system of technological process of receiving aminobenzone. Aniline (the second name of aminobenzene) is actively used in many industries, examples of which are textile, pharmaceutical and metallurgical industries. Automation of the technological process of its production will improve the quality of the product by increasing control over energy and material resources and timely introduction of regulatory impact
aniline, aminobenzene, automated control system, performance indicator, regulation parameters.
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. Svoystva i primenenie anilina [Elektronnyy resurs] // Enciklopediya. Rezhim dostupa: http://fb.ru/article/360552/svoystva-i-primenenie-anilina (data obrascheniya 26.04.2019)
3. Smirnova E.L., Medvedeva L.I. Razrabotka avtomatizirovannoy sistemy upravleniya tehnologicheskim processom polucheniya aminobenzola // Nauchno-prakticheskaya konferenciya VPI (filial) VOLGGTU «Nauka molodyh: idei, rezul'taty, perspektivy». -2016.- S. 46-48.
