RU2071961C1 - Method and device for automatically controlling process of preparing solutions in semicontinuous reactors - Google Patents
Method and device for automatically controlling process of preparing solutions in semicontinuous reactors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2071961C1 RU2071961C1 SU5051444A RU2071961C1 RU 2071961 C1 RU2071961 C1 RU 2071961C1 SU 5051444 A SU5051444 A SU 5051444A RU 2071961 C1 RU2071961 C1 RU 2071961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- logical
- input
- output
- solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области управления процессами химической технологии и касается, в частности, вопросов автоматизации процессов приготовления растворов исходных компонентов в реакторах полунепрерывного действия (РПНД) для последующего синтеза целевых продуктов, которое найдет широкое применение в лакокрасочной и химико-фармацевтической промышленностях при получении лаков, красок, лекарственных препаратов и витаминов. The invention relates to the field of process control of chemical technology and relates, in particular, to issues of automating the processes of preparing solutions of the starting components in semi-continuous reactors (RPND) for the subsequent synthesis of target products, which will find wide application in the paint and varnish and chemical-pharmaceutical industries for the production of varnishes, paints , drugs and vitamins.
Известно большое количество способов и устройств для автоматизации процессов приготовления растворов заданных концентраций, каждый из которых находит применение в соответствии с фазовым состоянием используемых исходных компонентов, типов применяемой аппаратуры, разработанной технологией процесса, возможностью многопараметрического контроля и методов секвенциального управления, а также достигнутым уровнем научно-технического прогресса к искомому моменту времени. There are a large number of methods and devices for automating the processes of preparing solutions of given concentrations, each of which finds application in accordance with the phase state of the starting components used, the types of equipment used, the developed process technology, the possibility of multi-parameter control and sequential control methods, as well as the level of scientific technical progress to the desired point in time.
Так, например, известен способ управления процессом нитрования, в котором используются электропроводность реакционной массы (РМ) и ультразвуковой измеритель концентрации суспензии, как показателей завершенности стадии дозирования (А.С. 689713, Б.И. 1979, N 37). So, for example, there is a known method for controlling the nitration process, which uses the electrical conductivity of the reaction mass (RM) and an ultrasonic suspension concentration meter as indicators of the completeness of the dosing stage (A.S. 689713, B.I. 1979, No. 37).
Недостатком его является низкая надежность системы управления процессом, обусловленная применением двухпараметрической системы контроля, блока логического умножения И и существенным влиянием на точность показаний ультразвукового измерителя присутствующих в растворах пузырьков воздуха и образующихся газов. Its disadvantage is the low reliability of the process control system, due to the use of a two-parameter control system, a logical AND multiplier, and a significant influence on the accuracy of the readings of the ultrasonic meter of air bubbles and gases formed in the solutions.
Известно также устройство контроля процесса перемешивания по измерению глубины вихревой воронки и пульсации уровней у вала мешалки и у стенки аппарата с помощью двух пьезометрических трубок одинаковой глубины погружения с последующей обработкой поступающей информации по мажоритарному логическому принципу "2 из 3" (А.С. 1675866, Б.И. 1991, N 33). There is also known a device for monitoring the mixing process by measuring the depth of the vortex funnel and the level pulsation at the mixer shaft and at the wall of the apparatus using two piezometric tubes of the same immersion depth, followed by processing the incoming information according to the majority logic principle "2 of 3" (A.S. 1675866, B.I. 1991, N 33).
К недостаткам приведенного устройства относится: отсутствие измерения таких качественных параметров контроля концентраций, как плотности и электропроводности РМ. The disadvantages of the above device include: the lack of measurement of such quality parameters for monitoring concentrations as the density and conductivity of the Republic of Moldova.
Существует также измерительная система по определению состава двухкомпонентного раствора (Глыбин И.П. Автоматические плотномер и концентратомеры в пищевой промышленности. М. Пищевая промышленность, 1975, с. 183, 140, 141, рис. 83). There is also a measuring system for determining the composition of a two-component solution (IP Glybin. Automatic densitometers and concentrometers in the food industry. M. Food Industry, 1975, p. 183, 140, 141, Fig. 83).
Она включает в себя измерители температуры, плотности и электропроводности раствора, счетно-решающее устройство и трехточечный автоматический потенциометр. It includes measuring instruments of temperature, density and conductivity of the solution, a calculating and resolving device and a three-point automatic potentiometer.
Недостатками приведенной системы считаются:
1. невозможность контроля состава раствора непосредственно в реакторе смешения при переменной степени его заполнения;
2. ограниченные функциональные возможности поплавкового плотнометра;
3. отсутствие контроля степени заполнения реактора (СЗР) при подаче каждого компонента.The disadvantages of this system are:
1. the inability to control the composition of the solution directly in the mixing reactor with a variable degree of filling;
2. limited functionality of the float densitometer;
3. lack of control of the degree of filling of the reactor (SZR) with the supply of each component.
Перечисленные недостатки вызывают снижение информационного обеспечения в приготовлении растворов заданных концентраций в РПНД. These shortcomings cause a decrease in information support in the preparation of solutions of specified concentrations in RPND.
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа считается А.С. N 799809 на способ автоматического управления процессом нитрования, по которому измеряют температуру, электропроводность РМ, концентрацию исходного реагента, суммируют измеренные значения и сравнивают их с заданными значениями сумм, осуществляют регулирование расходов реагента и хладагента по знакам отклонения полученных сумм от заданных. The closest analogue of the proposed method is considered A.S. N 799809 for a method of automatic control of the nitration process, by which the temperature, electrical conductivity of the PM, the concentration of the starting reagent are measured, the measured values are summarized and compared with the set values of the amounts, the reagent and refrigerant costs are controlled by the signs of the deviation of the received amounts from the set.
К его недостаткам относится:
1. наличие однопараметрического контроля оценки качества РМ снижают надежностные характеристики способа управления процессом приготовления раствора заданной концентрации;
2. невозможность определения момента прекращения подачи первого компонента;
3. присутствие алгебраических операций вызывает падение надежности способа управления.Its disadvantages include:
1. the presence of one-parameter control of the quality assessment of PM reduces the reliability characteristics of the method of controlling the process of preparing a solution of a given concentration;
2. the inability to determine the time of termination of the filing of the first component;
3. the presence of algebraic operations causes a drop in the reliability of the control method.
В качестве ближайшего аналога на устройства принята система, реализующая способ секвенциального управления РПНД при проведении в нем многостадийного экзотермического процесса (А.С. N 735293, Б.И.1980, N 19). As the closest analogue to the devices, a system is adopted that implements the method of sequential control of RPND during a multi-stage exothermic process (A.S. N 735293, B.I. 1980, N 19).
Она содержит измерители температуры РМ, температурного перепада на входе и выходе хладагента из змеевика, пропорционально-дифференциальный (ПД), регулятор переменной структур (РПС) и позиционный (ПЗ) регуляторы, а также релейные блоки, реализующие различные логические функции. Кроме того, имеются запорно-регулирующие клапаны (ЗРК) на линиях подачи материальных потоков в реактор, а энергетических в его теплообменные устройства (змеевик и рубашку). It contains measuring instruments for temperature PM, temperature difference at the inlet and outlet of the refrigerant from the coil, proportional differential (PD), variable structure regulator (RPS) and position (PZ) regulators, as well as relay blocks that implement various logical functions. In addition, there are shut-off and control valves (SAM) on the supply lines of material flows to the reactor, and energy to its heat exchange devices (coil and jacket).
Недостатками данной системы являются:
1. повышенная ее инерционность вследствие применения только температурных информационных каналов для управления материальными и энергетическими потоками;
2. использование одноканального параметрического сигнала для управления на завершающих стадиях процесса.The disadvantages of this system are:
1. its increased inertia due to the use of only temperature information channels to control material and energy flows;
2. the use of a single-channel parametric signal for control at the final stages of the process.
Совместное действие указанных факторов приводит к снижению надежностных характеристик устройств управления процессом. The combined action of these factors leads to a decrease in the reliability characteristics of process control devices.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение как информационного обеспечения в приготовлении растворов заданных концентраций, так и надежности в управлении процессом их приготовления. The objective of the proposed technical solution is to increase both the information support in the preparation of solutions of given concentrations, and the reliability in controlling the process of their preparation.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе автоматического управления процессом приготовления растворов в РПНД, включающем измерение температуры и электропроводности раствора, сравнение измеренных значений температуры и электропроводности раствора с заданными значениями (ЗАЗ), регулирование подачи первого компонента, поступающего в реактор, дополнительно контролируют степень заполнения реактора (СЗР), измеряют плотность раствора, подачу второго компонента осуществляют по достижению СЗР первого ЗАЗ, регулирование подачи первого компонента осуществляют по отклонению температуры от ЗАЗ с прекращением его подачи при достижении двумя параметрами из трех контролируемых: СЗР, плотности и электропроводности ЗАЗ, а выгрузку раствора из реактора производят с учетом временной задержки. The problem is solved in such a way that in a method for automatically controlling the process of preparing solutions in RPND, which includes measuring the temperature and conductivity of the solution, comparing the measured values of temperature and conductivity of the solution with the set values (ZAZ), controlling the flow of the first component entering the reactor, additionally control the degree reactor filling (SZR), measure the density of the solution, the supply of the second component is carried out upon reaching the SZR of the first ZAZ, regulation by Aci first component carried on the deflection temperature of ZAZ termination its feeding when the two of the three parameters monitored: NWR, ZAZ density and electric conductivity, and discharging the solution from the reactor produced with the time delay.
В оптимальном варианте реализации предложенного способа посредством устройства автоматического управления процессом приготовления раствора из двух исходных жидких компонентов, включающего реактор смешения с теплообменниками в виде змеевика и рубашки, ЗРК на линиях подачи теплоносителя в рубашку реактора, хладагента через змеевик, первого компонента в реактор, клапан разгрузки реактора (КРР), измеритель температуры раствора с аналоговым блоком задания (БЗ), ПД- и ПЗ-регуляторы, РПС, логический многофункциональный блок (ЛМБ), причем выход с измерителя температуры параллельно соединен с ПД-, ПЗ-регуляторами и РПС, выходы ПД-регулятора и РПС, первый и второй выходы ПЗ-регулятора соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым входами ЛМБ, дополнительно содержит измерители СЗР, плотности и электропроводности раствора, три БЗ, настроенные на разные дискретные значения СЗР, БЗ плотности и электропроводности раствора на одно дискретное значение каждый, четыре электропневматических аналоговых преобразователя (ЭАП) и электропневматический дискретный преобразователь (ЭДП), ЗРК на линии подачи второго компонента в реактор, логический элемент (ЛЭ) "ТАЙМЕР", измеритель плотности раствора выполнен в виде двух пьезометрических трубок различной длины, двух регуляторов расхода воздуха (РРВ) и дифманометра, измерителем СЗР является пьезометрическая трубка большой длины и напоромер ЛМБ выполнен в виде двух ЛЭ "ПАМЯТЬ", двух ЛЭ ИЛИ-НЕ и логического трехканального мажоритарного элемента (ЛТМЭ) "2 и 3", выход с короткой пьезометрической трубки соединен параллельно с первым РРВ и минусовой камерой дифманометра, выход с длинной пьезометрической трубки соединен параллельно со вторым РРВ, плюсовой камерой дифманометра и напоромером, первый вход ЛМБ совмещен с первым входом первого ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход которого соединен с первым входом первого ЛЭ ИЛИ-НЕ, первый выход которого через первый ЭАП соединен с приводом ЗРК на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора, второй выход первого ЛЭ ИЛИ-НЕ через второй ЭАП соединен с приводом ЭРК на линии подачи второго компонента в реактор, второй вход ЛМБ совмещен с первым входом второго ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход которого соединен с первым входом второго ЛЭ ИЛИ-НЕ, два параллельных выхода которого соединены, соответственно, через третий и четвертый ЭАП с приводами ЗРК на линиях подачи хладагента через змеевик и первого компонента в реактор, третий и четвертый входы ЛМБ совмещены, соответственно, со вторыми входами первого и второго ЛЭ ИЛИ-НЕ, выход измерителя СЗР параллельно соединен с первым, вторым и третьим БЗ, выход первого БЗ соединен с вторым входом первого ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход второго БЗ соединен параллельно с третьим входом первого ЛЭ "ПАМЯТЬ" и вторым входом второго ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход третьего БЗ соединен с первым входом ЛТМЭ "2 из 3", выходы БЗ плотности и электропроводности раствора соединены, соответственно, с вторым и третьим входами ЛТМЭ "2 из 3", выход которого параллельно соединен с третьим входом первого ЛЭ ИЛИ-НЕ, третьим входом второго ЛЭ "ПАМЯТЬ" и входом ЛЭ "ТАЙМЕР", выход которого соединен через ЭДП с приводом КРР. In an optimal embodiment of the proposed method, by means of an automatic control device for the preparation of a solution from two initial liquid components, including a mixing reactor with heat exchangers in the form of a coil and a jacket, air defense systems on the coolant supply lines to the reactor jacket, refrigerant through the coil, the first component into the reactor, and an unloading valve reactor (RRC), a solution temperature meter with an analog reference unit (BZ), PD and PZ controllers, RPS, a logical multifunction block (LMB), and the output d from the temperature meter is connected in parallel with PD-, PZ-regulators and RPS, the outputs of the PD-regulator and RPS, the first and second outputs of the PZ-regulator are connected, respectively, with the first, second, third and fourth inputs of the LMB, additionally contains measuring devices SZR, the density and conductivity of the solution, three knowledge bases tuned to different discrete values of the SZR, the knowledge base density and conductivity of the solution to one discrete value each, four electro-pneumatic analog converters (EAP) and an electro-pneumatic discrete transform Atelier (EAF), SAM on the supply line of the second component to the reactor, logic element (LE) "TIMER", the density meter of the solution is made in the form of two piezometric tubes of different lengths, two air flow regulators (RRV) and a differential pressure gauge, the SZR meter is a piezometric tube a large length and a pressure gauge LMB is made in the form of two LE “MEMORY”, two LE OR-NOT and a logical three-channel majority element (LTME) “2 and 3”, the output from a short piezometric tube is connected in parallel with the first RRV and the negative chamber of the differential pressure gauge, the output from the long piezometric tube is connected in parallel with the second RRV, the positive chamber of the differential pressure gauge and the head gauge, the first input of the LMB is combined with the first input of the first LE MEMORY, the output of which is connected to the first input of the first LE OR NOT, the first output of which is connected to a SAM system on the supply line of the coolant to the reactor jacket, the second output of the first LE OR NOT through the second EAF is connected to the ERC drive on the supply line of the second component to the reactor, the second input of the LMB is combined with the first input of the second LE "MEMORY", the output of which connected to the first input of the second LE OR NOT, the two parallel outputs of which are connected, respectively, through the third and fourth EAF to the air defense system drives on the refrigerant supply lines through the coil and the first component to the reactor, the third and fourth LMB inputs are combined, respectively, with the second the inputs of the first and second LE OR NOT, the output of the SZR meter is connected in parallel with the first, second and third BZ, the output of the first BZ is connected to the second input of the first LE "MEMORY", the output of the second BZ is connected in parallel with the third input of the first LE "MEMORY" and second the input of the second LE “MEMORY”, the output of the third BR is connected to the first input of the LTME “2 of 3”, the outputs of the BR of the density and conductivity of the solution are connected, respectively, to the second and third inputs of the LTME “2 of 3”, the output of which is connected in parallel with the third input of the first LE OR NOT, the third input of the second LE "MEMORY" and the input of the LE "TIMER", the output of which is connected through the EHP to the drive КРР.
Кроме того, при дополнительной реализации данного способа управления посредством устройства автоматического управления процессом приготовления растворов в РПНД из двух исходных жидкого и сыпучего компонентов, включающего реактор смешения с теплообменниками в виде змеевика и рубашки, ЗРК на линиях подачи теплоносителя в рубашку реактора, хладагента через змеевик, жидкого компонента в реактор, КРР, измеритель температуры раствора с аналоговым БЗ, ПД- и ПЗ-регуляторы, РПС, ЛМБ, причем выход с измерителя температуры параллельно соединен с ПД- и ПЗ-регуляторами и РПС, первый и второй выходы ПЗ-регулятора соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым входами ЛМБ, дополнительно содержит шнековый дозатор с бункером сыпучего компонента, измерители СЗР, плотности и электропроводности раствора, три БЗ, настроенные на разные дискретные значения СЗР, БЗ плотности и электропроводности раствора на одно дискретное значение каждый, три ЗАП, ЭДП, магнитный пускатель (МП) управления двигателем шнекового дозатора подачи сыпучего компонента в реактор, ЛЭ "ТАЙМЕР", измеритель плотности раствора выполнен в виде двух пьезометрических трубок различной длины, двух РРВ и дифманометра, измерителем СЗР является пьезометрическая трубка большой длины и напоромер, ЛМБ выполнен в виде двух ЛЭ "ПАМЯТЬ", двух ЛЭ ИЛИ-НЕ и ЛТМЭ "2 из 3", выход с короткой пьезометрической трубки соединен параллельно с первым РРВ и минусовой камерой дифманометра, выход длинной пьезометрической трубки соединен параллельно с вторым РРВ, плюсовой камерой дифманометра и напоромером, первый вход ЛМБ совмещен с первым входом первого ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход которого соединен с первым входом первого ЛЭ ИЛИ-НЕ, первый выход которого через первый ЭАП соединен с приводом ЗРК на линии подачи теплоносителя в рубашку реактора, второй выход первого ЛЭ ИЛИ-НЕ через МП соединен с двигателем шнекового дозатора подачи сыпучего компонента в реактор, второй вход ЛМБ совмещен с первым входом второго ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход которого соединен с первым входом второго ЛЭ ИЛИ-НЕ, два параллельных выхода которого соединены, соответственно, через второй и третий ЭАП с приводами ЗРК на линиях подачи хладагента через змеевик и жидкого компонента в реактор, третий и четвертый входы ЛМБ совмещены, соответственно, с вторыми входами первого и второго ЛЭ ИЛИ-НЕ, выход измерителя СЗР параллельно соединен с первым, вторым и третьим БЗ, выход первого БЗ соединен с вторым входом первого ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход второго БЗ соединен параллельно с третьим входом первого ЛЭ "ПАМЯТЬ" и вторым входом второго ЛЭ "ПАМЯТЬ", выход третьего БЗ соединен с первым входом ЛТМЭ "2 или 3", выходы БЗ плотности и электропроводности раствора соединены, соответственно, с вторым и третьим входами ЛТМЭ "2 из 3", выход которого параллельно соединен с третьим входом первого ЛЭ ИЛИ-НЕ, третьим входом второго ЛЭ "ПАМЯТЬ" и входом ЛЭ "ТАЙМЕР", выход которого соединен через ЭДП с приводом КРР. In addition, with the additional implementation of this control method by means of an automatic control system for the preparation of solutions in RPND from two initial liquid and granular components, including a mixing reactor with heat exchangers in the form of a coil and a jacket, air defense systems on the supply lines of the coolant in the reactor jacket, refrigerant through the coil, the liquid component into the reactor, KRC, a solution temperature meter with analog BZ, PD and PZ controllers, RPS, LMB, and the output from the temperature meter is connected in parallel with PD and PZ-regulators and RPS, the first and second outputs of the PZ-controller are connected, respectively, with the first, second, third and fourth inputs of the LMB, additionally contains a screw batcher with a hopper of the granular component, measuring devices of SZR, density and conductivity of the solution, three BZ tuned to different discrete values of the SZR, BZ density and conductivity of the solution for one discrete value each, three ZAP, EAF, magnetic starter (MP) for controlling the motor of the screw batcher for feeding the granular component into the reactor, LE TIMER, measure The density of the solution is made in the form of two piezometric tubes of various lengths, two RRVs and a differential pressure gauge, the SZR meter is a long-length piezometric tube and a pressure gauge, LMB is made in the form of two LEVELS “MEMORY”, two LEs OR-NOT and LTME “2 of 3”, the output from the short piezometric tube is connected in parallel with the first RRV and the negative chamber of the differential pressure gauge, the output of the long piezometric tube is connected in parallel with the second RRV, the positive chamber of the differential pressure gauge and the head, the first input of the LMB is aligned with the first input of the first LE “MEMORY”, output for which it is connected to the first input of the first LE OR-NOT LE, the first output of which through the first EAF is connected to the SAM system on the supply line of the coolant to the reactor jacket, the second output of the first LE OR-NOT through the MP is connected to the engine of the screw feeder for feeding the loose component into the reactor, the second input of the LMB is combined with the first input of the second LE “MEMORY”, the output of which is connected to the first input of the second LE OR-NOT, the two parallel outputs of which are connected, respectively, through the second and third EAF with the SAM systems on the refrigerant supply lines through the compressor Eevik and the liquid component into the reactor, the third and fourth inputs of the LMB are combined, respectively, with the second inputs of the first and second LE OR-NOT, the output of the SZR meter is connected in parallel with the first, second and third BZ, the output of the first BZ is connected to the second input of the first LE " MEMORY ", the output of the second БЗ is connected in parallel with the third input of the first LE" MEMORY "and the second input of the second LE" MEMORY ", the output of the third BZ is connected with the first input of the LTME" 2 or 3 ", the outputs of the BZ of the density and conductivity of the solution are connected, respectively, with second and third entrances TME "2 3", the output of which is connected in parallel with the third input of the first NOR LE, LE third input of the second "MEMORY" and the input of the LE "TIMER", the output of which is connected with a drive through the EAF CRC.
В порядке обоснования соответствия отличительных признаков критерию "изобретательский уровень" приводим следующие доказательства. In order to justify the conformity of the distinguishing features to the criterion of "inventive step", we provide the following evidence.
1. При любом управлении технологическим процессом главной проблемой остается как достоверность, так и своевременность получаемой информации. Данные же аналитического анализа по приготовленному раствору оператор получает, как правило, с опозданием, когда скорректировать режим процесса уже невозможно или необходимость ожидания их получения ведет к неоправданному затягиванию длительности процесса. 1. In any process control, the main problem remains both the reliability and timeliness of the information received. As a rule, the operator receives the data of the analytical analysis of the prepared solution late, when it is no longer possible to adjust the process mode or the need to wait for their receipt leads to an unjustified delay in the process time.
Следует отметить явные преимущества применения приборов аналитического контроля и количественных измерений для управления процессами приготовления растворов, так как они, хотя и являются менее точным методом в сравнении с лабораторным анализом, но, обладая практической безынерционностью по информативности, могут успешно соперничать с абсолютно точным методом, но с запаздыванием более 1 ч. Методы же лабораторного анализа с длительностью в 5-6 ч уже практически не несут никакой ценной информации для управления процессом. It should be noted the obvious advantages of using analytical control instruments and quantitative measurements to control the processes of solution preparation, since they, although they are a less accurate method in comparison with laboratory analysis, but, possessing practical informational inertia, can successfully compete with the absolutely accurate method, but with a delay of more than 1 hour. The methods of laboratory analysis with a duration of 5-6 hours already practically do not carry any valuable information for controlling the process.
Наиболее качественная информация может быть получена при измерении параметров, непрерывно отражающих ход протекания процесса приготовления раствора. Желательно при этом использовать такие параметры контроля, измерение которых реализуется относительно простыми средствами автоматизации. В большинстве случаев этим условиям отвечают электропроводность, плотность раствора и СЗР, поскольку между концентрацией компонента и указанными параметрами контроля существует однозначная зависимость (таблица). Это позволяет определять степень завершенности процесса приготовления раствора по абсолютным значениям электропроводности, плотности и СЗР. К тому же пьезометрический уровнемер, обладая многофункциональными возможностями, обеспечивает контроль СЗР с учетом изменения и плотности раствора. The best quality information can be obtained by measuring parameters that continuously reflect the course of the process of preparation of the solution. In this case, it is advisable to use such control parameters, the measurement of which is realized by relatively simple automation means. In most cases, the electrical conductivity, the density of the solution, and the SZR correspond to these conditions, since there is an unambiguous relationship between the concentration of the component and the specified control parameters (table). This allows you to determine the degree of completion of the process of preparing the solution by the absolute values of electrical conductivity, density and SZR. In addition, the piezometric level gauge, having multifunctional capabilities, provides control of the plant protection system taking into account changes and density of the solution.
3. При наличии в системе управления процессом автоматических измерителей качественных и количественных показателей раствора даже при ручном управлении удается получить существенный экономический эффект, так как при этом обеспечивается возможность вмешательства оператора не периодически по полученных данных лабораторного анализа, а постоянно, при обнаружении недопустимых отклонений в показаниях приборов. Это предопределяет сохранность качественных показателей раствора, в наибольшей степени приближенных к заданным, а следовательно, и обеспечит получение раствора требуемой концентрации, что исключает дальнейший синтез некондиционного целевого продукта. 3. If there are automatic qualitative and quantitative indicators of the solution in the process control system, even with manual control, it is possible to obtain a significant economic effect, since this provides the possibility of operator intervention not periodically from the received laboratory analysis data, but constantly, if unacceptable deviations in the readings are detected appliances. This determines the preservation of the qualitative indicators of the solution, which are most close to the set ones, and, consequently, will provide the solution with the required concentration, which excludes further synthesis of the substandard target product.
4. Применение трехпараметрической системы контроля в приготовлении растворов позволяет отказаться от необходимости установки дополнительных расходных емкостей для предварительного отмеривания необходимых объемов исходных компонентов или применения счетчиков количества только одного из поступающих в РПНД компонента. Это дает возможность устранить стадию предварительной закачки исходных компонентов в расходные емкости, а подачу компонентов в РПНД для приготовления растворов осуществлять непосредственно из емкости-хранилища. Кроме того, контроль СЗР РПНД, являясь более универсальным параметром, используется не только при загрузке первого и второго компонента в РПНД в процессе приготовления раствора, но и при разгрузке РПНД по завершении стадии приготовления раствора требуемой концентрации, контролируя полноту его опорожнения. 4. The use of a three-parameter control system in the preparation of solutions eliminates the need to install additional consumables for preliminary measurement of the required volumes of the initial components or the use of counters for the amount of only one of the components entering the RPND. This makes it possible to eliminate the stage of preliminary injection of the initial components into consumable containers, and the supply of components to the RPND for the preparation of solutions is carried out directly from the storage tank. In addition, the control of the SPR of the RPND, being a more universal parameter, is used not only when loading the first and second components in the RPND during the preparation of the solution, but also when unloading the RPND at the end of the stage of preparation of the solution of the required concentration, controlling the completeness of its emptying.
5. Использование трехпараметрической системы контроля для приготовления растворов позволяет реализовать высоконадежной ЛТМЭ "2 из 3" обработки поступающей информации, устраняющий как опасные отказы, так и ложные срабатывания при выработке управляющих воздействий. 5. The use of a three-parameter control system for the preparation of solutions allows the highly reliable LTME “2 of 3” to process incoming information, which eliminates both dangerous failures and false alarms when generating control actions.
6. Применение интегрированных систем для автоматизированного управления при приготовлении растворов заданной концентрации, осуществляющих сбор и обработку поступающей информации, ее видеографическое отображение, регистрацию информационных сводок, а также контроль, регулирование, управление и сигнализацию, устраняет необходимость установки щитов со вторичными приборами и ведения громоздких записей в операционных журналах, что существенным образом повышает информационное обеспечение и надежность в управлении процессом при приготовлении растворов. 6. The use of integrated systems for automated control in the preparation of solutions of a given concentration, collecting and processing incoming information, its videographic display, registration of information bulletins, as well as monitoring, regulation, control and signaling, eliminates the need to install shields with secondary devices and keep bulky records in operational journals, which significantly increases information support and reliability in process control with lenii solutions.
7. Установка ЭАП и ЭДП непосредственно у приводов ЗРК и КРР реализует управляющие каналы практически безынерционными, что способствует повышению надежности в приготовлении растворов требуемой концентрации. 7. The installation of the EAA and EAF directly at the SAM and RRC drives implements control channels practically inertialess, which helps to increase the reliability in the preparation of solutions of the required concentration.
Сущность предложенного технического решения поясняется функциональными схемами автоматического управления процессами приготовления растворов в РПНД из жидких компонентов (фиг.1), из жидкого и сыпучего компонентов (фиг.2), структурными схемами избирательного управления температурным режимом (фиг.3) и секвенциального управления материальными потоками компонентов (фиг.4). The essence of the proposed technical solution is illustrated by functional diagrams of automatic control of processes for preparing solutions in RPND from liquid components (Fig. 1), from liquid and granular components (Fig. 2), structural diagrams of selective temperature control (Fig. 3) and sequential control of material flows components (figure 4).
1. РПНД, предназначенный для приготовления раствора заданной концентрации из исходных жидких компонентов. 1. RPND, intended for the preparation of a solution of a given concentration from the original liquid components.
РПНД 1 снабжен (фиг.1) в качестве теплообменных устройств рубашкой 2 и змеевиком 3, мешалкой 4, редуктором 5 с двигателем мешалки 6, вытяжной системой 7 для отвода газообразных продуктов, КРР 8, а также патрубками: 9 и 10 материальных потоков последовательной подачи второго до отметки 11 и первого до отметки 12 компонентов в РПНД, 13 и 14 энергетических потоков подачи теплоносителя через рубашку 2 и хладагента через змеевик 3.
1. В РПНД контролируют:
Температуру раствора с помощью датчика 15 и МПУ 16, снабженного нормирующими преобразователями, монитором и принтером; электропроводность раствора посредством кондуктометра 17 и МПУ 16; плотность раствора с помощью измерительной (более длинной) трубки 18 и дополнительной (короткой) трубки 19, каждая из которых снабжена, соответственно, своими РРВ 20 и 21, дифманометра 22 и МПУ 16; СЗР посредством длинной трубки 18, напоромера 23 и МПУ 16.1. In RPND control:
The temperature of the solution using the
2. В РПНД регулируют температуру по сигналу с датчика 15 и команде с МПУ 16:
В режиме ее подъема и стабилизации на стадии пуска при и после загрузки второго компонента воздействием через ЭАП 24 на привод ЗРК подачи теплоносителя в рубашку 2 РНПД 1, в режиме ее стабилизации на стадии дозировки первого компонента до отметки 12 с воздействием через ЭАП 26 на привод ЗРК 27 подачи первого компонента; в режиме стабилизации на стадиях выдержки и разгрузки с воздействием в зависимости от знака ее отклонения либо через ЭАП 24 на привод ЗРК 25 подачи теплоносителя в рубашку 2, либо через ЭАП 28 на привод ЗРК 29 подачи хладагента через змеевик 3.2. In RPND regulate the temperature according to the signal from the
In the mode of its rise and stabilization at the start-up stage, when and after the second component is loaded, by acting through the
3. На РПНД управляют по команде с МПУ 16:
Подачей второго компонента воздействием через ЭДП 30 на привод ЗРК 31 по достижении отметки 11; подачей первого компонента воздействием через ЭАП 26 на привод ЗРК 27 по достижении двух ЗАЗ параметров из трех контролируемых; разгрузкой реактора воздействием по окончании стадии выдержки, определяемой необходимой ее длительностью для выравнивания концентрационных полей в приготовленном растворе, через ЭДП 32 на привод КРР 8.3. On RPND, they are controlled by a command from MPU 16:
By supplying the second component by acting through the
2. Установка для приготовления раствора из жидкого и сыпучего компонентов. 2. Installation for the preparation of a solution of liquid and granular components.
Оно состоит (фиг.2) из собственно РПНД 1 и шнекового дозатора 2 сыпучего компонента. РПНД 1 снабжен теплообменными устройствами: рубашкой 3 и змеевиком 4, мешалкой 5, редуктором 6 с двигателем мешалки 7, вытяжной системой 8, КРР 9, патрубками подачи: материального потока 10 жидкого компонента в реактор до отметки 11, энергетических потоков: 12 теплоносителя через рубашку, 13 хладагента через змеевик. It consists (figure 2) of the
Для подачи сыпучего компонента предназначен шнековый дозатор 2, включающий в себя бункер 14 с сыпучим компонентом 15, редуктор 16 с двигателем 17. Уровень раствора в РПНД после отдозировки сыпучего повышается до отметки 18. For feeding the granular component, a
1. В РПНД контролируют:
Температуру раствора с помощью датчика 19 и МПУ 20; электропроводность раствора посредством датчика 21 и МПУ 20; плотность раствора с помощью двух пьезометрических трубок: измерительной (длинной) 22 и дополнительно (короткой) 23, каждая из которых оснащена своими РРВ 24 и 25, дифманометра 26 и МПУ 20; СЗР посредством длинной трубки 22, напоромера 27 и МПУ 20.1. In RPND control:
The temperature of the solution using the sensor 19 and
2. В РПНД регулируют температуру раствора по сигналу с датчика температуры 19 и команде с МПУ 20; в режиме ее подъема и стабилизации на стадии загрузки жидкого компонента воздействием через ЭАП 28 на привод ЗРК 29 на линии подачи теплоносителя в рубашку 3; в режиме ее стабилизации на стадии дозировки сыпучего компонента воздействием через МП 30 на двигатель 17 шнекового дозатора 2; в режиме ее стабилизации на стадиях выдержки и разгрузки РПНД воздействием в зависимости от знака ее отклонения либо через ЭАП 28 на привод ЗРК 29 подачи теплоносителя через рубашку 3, либо через ЭАП 31 на привод ЗРК 32 подачи хладагента через змеевик 4. 2. In RPND regulate the temperature of the solution according to the signal from the temperature sensor 19 and the command with
3. На РПНД управляют по команде с МПУ 20 подачей жидкого компонента воздействием через ЭДП 33 на привод ЗРК 34 до отметки 11; подачей сыпучего компонента воздействием через МП 30 на двигатель 17 шнекового дозатора 2 до момента достижения двух заданных значений параметров из трех контролируемых. При этом уровень раствора повышает до отметки 18. Разгрузкой РПНД воздействием через ЭДП 35 на привод КРР 9 по окончании стадии выдержки. 3. On RPND, they control, upon command with
Через X1 X4 обозначены информационные каналы, поступающие на вход МПУ 16 (фиг.1) или на вход МПУ 20 (фиг.2).Through X 1 X 4 designated information channels entering the input of the MPU 16 (figure 1) or to the input of the MPU 20 (figure 2).
Через У1 У5 обозначены командные сигналы, вырабатываемые, соответственно, МПУ 16 и МПУ 20.Through U 1 U 5 designated command signals generated, respectively,
Структурная схема избирательного управления температурным режимом (фиг. 3) состоит из БЗ 36 по температуре, ПД-регулятора 37, ПЗ-регулятора 38, РПС 39, двух ЛЭ "ПАМЯТЬ1,2" 40 и 41, двух ЛЭ ИЛИ-НЕ1,2 42 и 43.The structural diagram of the selective control of the temperature regime (Fig. 3) consists of a
Структурная схема секвенциального управления материальными потоками (фиг.4) включает в себя три БЗ2,3,4 44, 45 и 46, настроенные на разные значения СЗР (Φ09 нулевая, Φ19 половинная: отметки по уровню 11 на фиг.1 и 2; Φ29 предельная: отметки по уровню 12 на фиг.1 и 18 на фиг.2), БЗ5 47 электропроводности раствора (χ9), БЗ6 48 по плотности раствора (ρ9), ЛТМЭ 49, реализующий логическую функцию "2 из 3" при выработке выходного сигнала И9, и "ТАЙМЕР" 50 при выработке управляющего сигнала Y5 для разгрузки РПНД.The structural diagram of sequential control of material flows (Fig. 4) includes three
Устройство управления процессом приготовления растворов заданной концентрации функционирует следующим образом:
При получении сигнала об отсутствии раствора в РПНД по команде с БЗ2 44, поступающей в блокирующую цепь первого ЛЭ "ПАМЯТЬ" 40, с ПД-регулятора температуры 37 через первый ЛЭ ИЛИ-НЕ 42 направляется управляющий сигнал (У1) через ЭАП 24 (28) на привод ЗРК 25 (29) подачи теплоносителя в рубашку РПНД и вырабатывается команда (У2) через ЭДП 26 (33) на привод ЗРК 27 (34) подачи второго компонента в РПНД.The control device for the process of preparing solutions of a given concentration operates as follows:
Upon receipt of a signal about the absence of a solution in the RPND by a command with
С достижением установленной СЗР РПНД по второму компоненту БЗ3 45 поступает сигнал Φ1 на первый ЛЭ "ПАМЯТЬ1", выполняя деблокирующую функцию, и на второй ЛЭ "ПАМЯТЬ2", выполняя блокирующую функцию. При этом ЗРК 25 (29) и 27 (34) закрываются, отсекая подачу второго компонент в РПНД и теплоносителя в рубашку, а с РПС 39, по стабилизации температурного режима подачей первого компонента, поступает сигнал последовательно через вторые ЛЭ "ПАМЯТЬ2" и ИЛИ-НЕ2 по каналу У3 и через ЭДП 29 (31) на привод ЗРК 28 (32) максимальной подачи хладагента через змеевик РПНД, и по каналу У4 с воздействием через ЭАП 30 на привод ЗРК 31 управляемой подачи первого жидкого компонента или через МП 30 на двигатель 17 шнекового дозатора управляемой подачи сыпучего компонента.Upon reaching the established SZR RPND for the second component of the
Когда три контролируемых компонента достигнут заданных значений по СЗР (Φ2), плотности (ρ9) и электропроводности (χ9) с БЗ4 46, БЗ5 47 и БЗ6 48 поступают дискретные сигналы на ЛТМЭ "2 из 3" 49 для выработки управляющего сигнала И3, поступающего параллельно на второй ЛЭ "ПАМЯТЬ2" 41 для снятия блокировки, на первый ЛЭ ИЛИ-НЕ1 42, на второй ЛЭ ИЛИ-НЕ2 43 и на "ТАЙМЕР" 50 с отключением предыдущих управляющих контуров по материальным и энергетическим потоком и с подключением в контур управления температурным режимом ПЗ-регулятора 38 с поочередным воздействием на энергетические потоки через ЭАП 24 (28) на привод ЗРК 25 (29) подачи теплоносителя через рубашку, а через ЭАП 29 (31) на привод ЗРК 28 (32) подачи хладагента через змеевик.When the three controlled components have reached the set values for the SZR (Φ 2 ), density (ρ 9 ) and electrical conductivity (χ 9 ) with
По истечении определенного времени, необходимого для выравнивания концентрационных полей в приготовленном растворе, с "ТАЙМЕРА" 50 поступает сигнал У5 с воздействием через ЭДП 32 (35) на привод КРР 8 (9) для слива содержимого РПНД в емкость-хранилище. По опорожнении РПНД по сигналу Φo система управления подготовлена к следующему циклу приготовления раствора.After a certain time, necessary for leveling the concentration fields in the prepared solution, from “TIMER” 50 a signal U 5 is supplied with the action through the electric drive 32 (35) to the drive КРР 8 (9) to discharge the contents of the RPND into the storage tank. Upon emptying RPND signal Φ o the control system is prepared for the next cycle of preparation of the solution.
Таким образом, повышению эффективности управления процессом приготовления растворов требуемой концентрации способствуют:
1. применение малоинерционных, простых и универсальных измерительных систем по контролю СЗР, плотности и электропроводности раствора.Thus, to increase the efficiency of controlling the process of preparing solutions of the desired concentration contribute:
1. The use of low-inertia, simple and versatile measuring systems for monitoring the SZR, density and conductivity of the solution.
2. дублирование по контролю состава раствора тремя измерительными системами. 2. Duplication of the solution composition control with three measuring systems.
3. построение ЛТМЭ "2 из 3" в обработке дискретных сигналов. 3. The construction of LTME "2 of 3" in the processing of discrete signals.
4. реализация устройств управления на базе микропроцессорной техники, предназначенной для решения задач автоматизации объектов малого масштаба. 4. implementation of control devices based on microprocessor technology designed to solve the problems of automation of small-scale objects.
Совместное действие указанных факторов приводит к повышению в 2-3 раза информационного обеспечения при приготовлении растворов требуемой концентрации и на 10-15% увеличивает надежность в управлении процессом приготовления самих растворов. The combined action of these factors leads to a 2-3-fold increase in information support in the preparation of solutions of the required concentration and by 10-15% increases the reliability in controlling the process of preparing the solutions themselves.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5051444 RU2071961C1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method and device for automatically controlling process of preparing solutions in semicontinuous reactors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5051444 RU2071961C1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method and device for automatically controlling process of preparing solutions in semicontinuous reactors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2071961C1 true RU2071961C1 (en) | 1997-01-20 |
Family
ID=21608863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5051444 RU2071961C1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method and device for automatically controlling process of preparing solutions in semicontinuous reactors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2071961C1 (en) |
-
1994
- 1994-07-07 RU SU5051444 patent/RU2071961C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
. Авторское свидетельство СССР N 799809, кл.С О7 В 43/02, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6799883B1 (en) | Method for continuously blending chemical solutions | |
US4142860A (en) | Apparatus for producing a calibration sample for analytical instrumentation | |
CA2306807C (en) | Parallel reactor with internal sensing and method of using same | |
CN111263589B (en) | Real-time quality monitoring of beverage mass production using densitometry | |
EP0522828A1 (en) | Microwave heated digesting system | |
US9522380B2 (en) | Control apparatus for dispensing small precise amounts of liquid reagents | |
Asprey et al. | Applications of temperature scanning in kinetic investigations: The hydrolysis of acetic anhydride | |
JPS62500330A (en) | Aquarium liquid temperature control device | |
KR20170057380A (en) | Method and apparatus for determining differential density | |
US4735779A (en) | Method for testing the viscosity of synthetic resins and apparatus for the implementation of the method | |
EP4065313A1 (en) | On-demand in-line-blending and supply of chemicals | |
EP0321210A2 (en) | Automated calorimeter and methods of operating the same | |
RU2071961C1 (en) | Method and device for automatically controlling process of preparing solutions in semicontinuous reactors | |
WO2017115144A1 (en) | Flow system and process for photoluminescent nanoparticle production | |
RU2294556C1 (en) | Device for automatic control over semi-continuous action reactor | |
EP0605095B1 (en) | Apparatus and method for preparing a developer solution | |
JPH03128433A (en) | Specific gravity measuring instrument and liquid adjusting system using same instrument | |
CN115576261B (en) | Impregnating compound feeding system and control method | |
EP1381922A1 (en) | Improved reactor systems | |
JP2002214184A (en) | Automatic titration device | |
WO1996023580A1 (en) | Method and apparatus for dosing and mixing liquid substances | |
JP2001009257A (en) | Mixing device | |
JPH11255809A (en) | Concentration control method of polymerization initiator and concentration control device | |
JPH0490836A (en) | Method and device for mass filling and mixing | |
SU1482945A1 (en) | Apparatus for automatic control of process of preparation of nutrient salts |