Основные технологические переменные и первый полный контур

В промышленной КИП чаще всего встречаются четыре группы измерений: температура, давление, расход и уровень. К ним добавляются аналитические параметры - pH, проводимость, содержание кислорода, мутность, плотность, состав газа и другие величины.

Температура показывает тепловое состояние среды или оборудования. Давление характеризует силовое воздействие среды на единицу площади и может быть избыточным, абсолютным или дифференциальным. Расход показывает количество вещества, проходящего через сечение за единицу времени. Уровень описывает положение границы продукта в емкости или его относительное заполнение.

Каждая из этих величин измеряется разными физическими методами. Поэтому специалист КИПиА должен не просто знать название прибора, а понимать принцип измерения и ограничения метода. Радарный уровнемер и поплавковый сигнализатор оба работают с уровнем, но ведут себя по-разному при пене, высокой температуре или вязкой среде. Электромагнитный расходомер отлично измеряет проводящую жидкость, но не подходит для непроводящего газа.

В одном процессе могут присутствовать разные типы переменных:

controlled variable - то, что хотим поддерживать;

manipulated variable - то, что контроллер способен менять;

disturbance - внешнее воздействие, которое меняет процесс, но не является нашим основным управляющим действием;

measured variable - то, что реально измеряется прибором.

Пример теплообменника: температура продукта на выходе - controlled variable. Положение парового клапана или расход пара - manipulated variable. Температура продукта на входе - disturbance. Датчик температуры на выходе формирует measured variable.

Предположим, продукт должен выходить из аппарата при 80 °C. Устанавливается температурный преобразователь TT. Контроллер температуры TIC получает PV, сравнивает с SP = 80 °C и формирует управляющий выход на клапан подачи пара. Если температура падает, подача пара увеличивается. Если температура растет выше задания, клапан прикрывается.

Этот пример содержит весь цикл:

температура продукта -> датчик -> сигнал -> контроллер -> управляющий сигнал -> клапан -> расход пара -> изменение температуры продукта.

В реальной емкости одновременно контролируются уровень, температура и давление. Расход на входе и выходе также измеряется. Отдельные контуры взаимодействуют: изменение расхода входящего продукта влияет на уровень и температуру, изменение давления пара влияет на теплопередачу, а закрытие выходного клапана может увеличить уровень. Поэтому позже мы перейдем от отдельных контуров к динамике многосвязного процесса.

Объект: закрытая емкость с нагревом, подачей и отводом продукта. Требуется поддерживать уровень 65 % и температуру 70 °C, контролировать давление и измерять выходной расход.

Составьте таблицу из четырех строк:

Измеряемая величина.

Тип полевого прибора.

Что является управляющим воздействием.

Какое действие выполнить при отклонении.

Отдельно отметьте, где нужен только мониторинг, а где полноценный замкнутый контур.