- Dạng quá trình quá độ Khơng
9 G R L th
5.1.1. Các đại lượng cần đo – kiểm sốt:
Mục đích của tự động hố dây chuyền chưng cất condensate là thu được sản phẩm xăng nặng với lưu lượng cao và ổn định.Và trước khi nĩi đến việc điều chỉnh, điều khiển thì các đại lượng của quá trình cần được đo và kiểm sốt. Bởi lẽ, khi các đại lượng được kiểm sốt tức là ta đã kiểm sốt tồn bộ hoạt động quá trình như chế độ khởi động, chế độ làm việc ổn định, chế độ làm việc nguy hiểm, chế độ dừng…
Thế nhưng khơng phải tất cả các đại lượng của quá trình đều được kiểm sốt bởi lẽ sẽ gây ra sự phức tạp cho hệ thống.
Do đĩ các đại lượng được chọn trong luận văn này là những đại lượng ảnh hưởng nhiều đến quá trình (cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt lượng), trực tiếp quyết định chất lượng sản phẩm và đặc biệt là chi phối các đại lượng cịn lại của quá trình.
Ở đây ta cần chú ý đến các đại lượng: Lưu lượng các dịng:
•Dịng condensate nhập liệu: ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, cân bằng
vật chất và nhiệt trong tháp, chi phối dịng lỏng và mức chất lỏng trong tháp.
•Dịng sản phẩm đỉnh tháp 5 và tháp 6: quyết định năng suất hoạt động
của cả quá trình , ảnh hưởng cân bằng vật chất và nhiệt.
•Dịng trích ngang của tháp 6 : ảnh hưởng chất lượng sản phẩm thơng
•Dịng sản phẩm đáy của tháp 5 và tháp 6: ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thơng qua cân bằng vật chất và nhiệt, chi phối việc ổn định dịng lỏng vào nồi đun và lượng hơi đốt tiêu hao cho nồi đun.
Aùp suất làm việc của tháp 5 và 6:
Trong chưng cất đa cấu tử, áp suất và nhiệt độ cĩ mối quan hệ với nhau (nhiệt độ sơi của các cấu tử phụ thuộc áp suất), áp suất thích hợp sẽ giảm nhiệt độ sơi của hỗn hợp, khả năng phân đoạn cao, chi phí năng lượng hơi đốt thấp. Do đĩ, áp suất làm việc trong tháp phải được ổn định và kiểm sốt thường xuyên.
Nhiệt độ tại đỉnh tháp 5 và tháp 6:
Quyết định khả năng thu hồi sản phẩm đỉnh dưới dạng lỏng thơng qua việc ngưng tụ, ảnh hưởng lưu lượng và chất lượng sản phẩm đỉnh.
5.1.2.Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo – kiểm sốt (hình 5.1 và 5.2):
Ghi lại và chỉ thị Tín hiệu cần đo
Cảm biến và biến đổi Cơ cấu đo
Hình 5.1. Sơ đồ cấu trúc đo và kiểm sốt.
Phần tử cảm biến và biến đổi: là phần tử đầu tiên tiếp xúc trực tiếp với đối
tượng cần đo và thực hiện những biến đổi đại lượng đo.
Cơ cấu đo: là những phần tử cĩ thể tác động qua lại để tạo ra sự dịch
chuyển tương ứng từ những biến đổi từ phần tử cảm biến. Bộ phận ghi lại và chỉ thị:
Bộ phận ghi lại :làm nhiệm vụ ghi lại chỉ số hoặc biểu thị chúng dưới dạng số.
Bộ phận chỉ thị :thể hiện giá trị của đại lượng đo.
Một trong những phương pháp chủ yếu để đo lưu lượng là đo tín hiệu áp suất giữa 2 bên ống venturi ( phương pháp đo lưu lượng theo độ giảm áp thay đổi).
Như vậy, ống venturi đĩng vai trị cảm biến lưu lượng, chuyển tín hiệu lưu lượng sang tín hiệu hiệu áp suất và thiết bị đo hiệu áp suất là áp kế màng hộp đàn hồi.
Cơ cấu đo:
Biến áp vi sai: biến đổi tín hiệu xê dịch thành tín hiệu điện áp xoay chiều Bộ phận khuếch đại và so sánh: khuếch đại tín hiệu điện áp và so sánh với giá trị chuẩn, đưa tín hiệu sai lệch đến động cơ.
Bộ phận ghi lại và chỉ thị:
Tín hiệu sai lệch đến động cơ sẽ làm cho động cơ dịch chuyển kéo theo sự dịch chuyển kim đo trên thang đo và thay đổi chỉ số lưu lượng trên bảng điều khiển.
5.1.4.Hệ thống đo – kiểm sốt áp suất:
Cảm biến áp suất: Aùp kế màng đàn hồi Cơ cấu đo:
Biến áp vi sai: biến đổi tín hiệu xê dịch thành tín hiệu điện áp xoay chiều Bộ phận khuếch đại và so sánh: khuếch đại tín hiệu điện áp và so sánh với giá trị chuẩn, đưa tín hiệu sai lệch đến động cơ.
Bộ phận ghi lại và chỉ thị:
Tín hiệu sai lệch đến động cơ sẽ làm cho động cơ dịch chuyển kéo theo sự dịch chuyển kim đo trên thang đo và thay đổi chỉ số áp suất trên bảng điều khiển.
5.1.5.Hệ thống đo – kiểm sốt nhiệt độ đỉnh:
Cặp nhiệt điện
Cơ cấu đo: so sánh suất nhiệt điện động từ cặp nhiệt điện với điện áp của
biến trở.
Bộ phận ghi lại và chỉ thị:
Tín hiệu sai lệch được khuếch đại làm động cơ dịch chuyển kéo theo sự dịch chuyển kim đo trên thang đo và thay đổi chỉ số nhiệt độ trên bảng điều khiển.
Bản g điều khiển Sơ đ ồ ng uye ân ly ù hệ thốn g đo lưu lươ ïng B0 B1 (I) ∆ P (II) U1 Tha ng đ o Κ Đ Κ ∆ U Bản g điều khiển CN Sơ đ ồ ng uye ân ly ù hệ thốn g đo áp sua át (I) O Áng V entu ri (II) Áp kế m àng đàn hồi B0, B1, B2 Áp kế v i sa i KĐ Bo ä pha än kh uếc h đa ïi Đ Đ ộng cơ C C on c am tuye án tín h ∼ B2 U2 C (I) Đ ∼ B1 U1 Tha ng đ o Bản g điều khiển C B0 Κ ∆ U Κ Đ B2 U2 ∼ (I) A Ùp ke á ma øng đ àn h ồi B0, B1, B2 Áp kế v i sai KĐ Bo ä pha än kh uếc h đa ïi Đ Đ ộng cơ C C on c am tuye án tín h Đ ∼ Cơ cấu truy ền đ ộng E x ∆ U Κ R P Κ Đ Đ Thang đo Sơ đ ồ ng uye ân ly ù hệ thốn g đo nhi ệt đ ộ E a R
5.2.Các kênh điều chỉnh liên tục:
5.2.1.Cấu trúc của hệ thống điều chỉnh:
đối tượng điều chỉnh
X Y
Z
cảm biến đo lường thiết bị điều chỉnh
bộ phận thừa hành
UXĐC XĐC
Hình 5.3. Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh liên tục
5.2.1.1.Cảm biến đo lường: gồm 2 phần:
Bộ phận cảm biến: là bộ phận làm nhiệm vụ nhận tín hiệu cần điều chỉnh.
Theo tín hiện đầu ra, bộ phận cảm biến được chia thành:
- Dạng tương tự: đầu ra là đại lượng liên tục, thuận tiện cho việc đọc và ghi lại. Tuy vậy cĩ sai số bổ sung khi truyền tải và biến đổi.
- Dạng số: đại lượng được thể hiện dưới dạng rời rạc với kết quả là số hoặc mã, được sử dụng ngày càng nhiều do cĩ độ chính xác cao, nhạy, tác động nhanh và cĩ mã đầu ra.
Trong qui trình sản xuất này, ta chỉ chú ý đến ba loại cảm biến:
- Cảm biến nhiệt độ.
- Cảmbiến áp suất.
Do nhiệt độ của quá trình chưng cất condensate chỉ biến thiên trong khoảng 35oC ÷ 360oC nên việc ổn định nhiệt độ trong tháp là rất cần thiết.
Để nhận biết sự thay đổi nhiệt một cách chính xác, ta sử dụng cặp nhiệt điện làm cảm biến.
Cặp nhiệt điện cấu tạo bởi hai dây dẫn khác nhau, nối với nhau tại một điểm chung. Mạch đo cĩ sự kết hợp cặp nhiệt điện với dụng cụ đo điện ( milivolt kế hay điện thế kế ), gọi là nhiệt kế nhiệt điện.
47 7 6 1 2 3 1. Đầu cảm biến 2. Ống cách điện 3. Vỏ bảo vệ 4. Cốt nối 5. Đầu nối 6. Tấm cách điện 7. Nắp đậy 5 Hình 5.4. Cặp nhiệt điện.
Hoạt động theo nguyên lý của hiệu ứng nhiệt điện, gọi là hiệu ứng Seebeck: hai dây dẫn khác nhau nối với nhau một đầu chung , nếu đốt nĩng chung thì ở hai đầu tự do sẽ sinh ra một hiệu điện thế hay cịn gọi là sức điện động. Sức điện động này tỉ lệ thuận với nhiệt độ ở đầu chung. Đo sức điện động này ta sẽ xác định nhiệt độ tương ứng ở đầu chung. Đĩ chính là cơ sở của phép đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện.
Cặp nhiệt điện được sử dụng rộng rãi nhất là cặp nhiệt điện loại S: một nhiệt điện cực làm bằng hợp kim platin (90%) và rơđi (10%), cịn điện cực kia làm
bằng platin tinh khiết , khoảng đo nhiệt độ: 0 ÷ 1600oC . Với nhiệt độ cần đo của tháp chưng cất ta chọn cặp nhiệt điện loại này là thích hợp.
Để hạn chế ảnh hưởng của nhiệt độ mơi trường bên ngồi, ta đặt đầu cảm biến tiếp xúc trực tiếp với dịng lưu chất. Tuy nhiên để tránh sự mài mịn của dịng lưu chất đối với đầu cảm biến nên cĩ hộp bảo vệ cho đầu cảm biến.
Cảm biến áp suất:
Chọn cảm biến là loại hộp xếp kiểu xiphong vì đây là loại áp kế cĩ cấu trúc đơn giản và tin cậy, kích thước nhỏ, dễ đọc, chính xác cao và cĩ khoảng đo cao, được sử dụng nhiều để đo và ghi lại áp suất dư, áp suất chân khơng hoặc hiệu áp suất.
Hộp xếp xiphong là một dạng hộp xếp biến dạng đều, cĩ bề mặt hình gợn sĩng, cĩ khả năng đàn hồi rất lớn, biến tín hiệu sự thay đổi áp suất thành sự dịch chuyển cơ học: hộp xếp cĩ thể co vào và dãn ra khi áp suất thay đổi. Áp suất đo cĩ thể tác động từ phía ngồi hoặc phía trong hộp xếp nhưng thơng thường người ta sử dụng hộp xếp chịu áp suất ngồi.
Hộp xếp xiphong được làm bằng kẽm, thép hoặc đồng và được bảo vệ bởi vỏ hộp kim loại.
Để hạn chế ảnh hưởng của áp suất mơi trường bên ngồi, ta đặt đầu cảm biến tiếp xúc trực tiếp với dịng lưu chất. Tuy nhiên để tránh sự mài mịn của dịng lưu chất đối với đầu cảm biến nên cĩ hộp bảo vệ cho đầu cảm biến.