Аппаратно-программные средства для управления технологическим процессом

Типовые схемы автоматизации процесса перемешивания

Общая характеристика процессов перемешивания в жидких средах.

Перемешивание - гидромеханический процесс взаимного перемещения частиц в жидкой среде с целью их равномерного распределения во всем объеме под действием импульса, передаваемого среде мешалкой, струей жидкости или газа.

Цели перемешивания

• создание суспензий - обеспечение равномерного распределения твердых частиц в объеме жидкости;

• образование эмульсий, аэрация - равномерное распределение и дробление до заданных размеров частиц жидкости в жидкости или газа в жидкости;

• интенсификация нагревания или охлаждения обрабатываемых масс;

• интенсификация массообмена в перемешиваемой системе (растворение, выщелачивание).

Основные схемы перемешивания

Рисунок 1 Схемы перемешивания

Механическое - перемешивание мешалками, вращающимися в аппарате с перемешиваемой средой.

Барботажное - перемешивание путем пропускания через жидкую среду потока воздуха или газа, раздробленного на мелкие пузырьки, которые, поднимаясь в слое жидкости под действием Архимедовой силы, интенсивно перемешивают жидкость.

Циркуляционное перемешивание - перемешивание, осуществляемое путем создания многократных циркуляционных потоков в аппарате с помощью насоса.

Объект управления

Объект управления - емкость с мешалкой, аппарат непрерывного действия, в котором смешиваются две жидкости А (с концентрацией целевого компонента С_А) и Б (с концентрацией целевого компонента С_Б) для получения гомогенизированного раствора с заданной концентрацией целевого компонента С_СМ.

Схема объекта управления

Рисунок 2 Схема объекта управления

Показатель эффективности процесса - концентрация целевого компонента в гомогенизированном растворе (смеси) - С_СМ.

Цель управления процессом - обеспечение заданной концентрации смеси при эффективном и интенсивном перемешивании.

Эффективность перемешивания обеспечивается выбором параметров аппарата, перемешивающего устройства, числа оборотов мешалки, обеспечивающих равномерность концентрации смеси в аппарате с заданной интенсивностью (т. е. за заданное время).

В реальных условиях технологические объекты подвержены действию внешних и внутренних возмущений, которые приводят к отклонению технологических режимов работы от расчетных.

Задача разработки системы автоматизации обеспечить в условиях действия внешних и внутренних возмущений в процессе эффективное и интенсивное его функционирование с требуемыми характеристиками качества.

Типовая схема автоматизации процесса перемешивания

Рисунок 3 Типовая схема автоматизации процесса перемешивания

Типовое решение автоматизации

1. Регулирование

• регулирование концентрации С_СМ по подаче реагента G_А - как показателя эффективности процесса перемешивания с целью получения гомогенизированного раствора

• регулирование уровня в аппарате h_СМ по подаче реагента G_Б - для обеспечения материального баланса по жидкой фазе.

2. Контроль

• расходы - G_А, G_Б, G_СМ;

• концентрация - С_СМ;

• уровень - h_СМ

3. Сигнализация

• существенные отклонения С_СМ и h_СМ от задания;

• резкое падение расходов исходных реагентов G_А или G_Б, при этом формируется сигнал «В схему защиты».

4. Система защиты

По сигналу «В схему защиты» - отключаются магистрали подачи исходных реагентов G_А, G_Б и отбора смеси С_СМ.

2