bài giảng kỹ thuật đo và điều khiển quá trình

bài giảng kỹ thuật đo và quá trình phần 2 cho sinh viên hóa dầu

PHẦN II HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Chương 1 Những khái niệm cơ bản về tự động hóa điều khiển quá trình

1.1 Khái quát chung về điều khiển

1.1.1 Các khái niệm cơ bản

89

1.1.2.

95

1001.1.3.

101

1.1.4.

106

1.1.5 Hệ thống điều chỉnh tự động công nghiệp

1.2 Cơ sở về điều khiển quá trình

1101.2.1.

111

1.2.2.

114

1.2.3.

116

1.2.4.

126

1.2.5.

130

1.3 Nhận biết các biến quá trình

134

1.3.1.

1371.3.2.

1391.3.4

140

Chương 2 Các sách lược điều khiển cơ sở

2.1.

142

145

2.3

148

2.4

156

157

158

2.5.

162

2.6

167

2.7.

170

Chương 3 Đặc tính các thành phần hệ thống

3.1.

173

3.2.

181

Hình 6-15: Chọn kiểu tác động van cho quá tr ình tháp chưng cất

4.2.2 Khí cụ đo - là cơ cấu hoặc tổ hợp các cơ cấu, trực tiếp hay gián tiếp

được sử dụng để đo, phản ánh và (hoặc) điều khiển một số thông số biến đổi nào

đó Khái niệm này không liên quan đến các phần tử bên trong của khí cụ như các

điện trở hoặc ống xếp đàn hồi của các đồng hồ thứ cấp

4.2.3 Khí cụ lắp đặt trên tủ điều khiển - Khí cụ, gá đặt trong cụm cùng vớinhững thiết bị đo và điều khiển , tiện lợi cho người thao tác điều khiển quá trìnhcông nghệ

4.2.4 Khí cụ lắp đặt tại chỗ - Khí cụ, không lắp đặt trên tủ điều khiển.4.2.5 Thiết bị chấp hành - Thiết bị, bao gồm cơ cấu chấp hành và cơ cấu

điều chỉnh Các cơ cấu này xác định giá trị của biến số điều chỉnh đáp ứng với tínhiệu của bộ điều chỉnh

4.2.6 Cơ cấu chấp hành - Phần của thiết bị chấp hành, để có tác động địnhhướng vào vào cơ cấu điều chỉnh

4.2.7 Cơ cấu điều chỉnh - Phần của thiết bị chấp hành để trực tiếp xác địnhgiá trị của biến số điều chỉnh

4.2.8 Thiết bị cảnh báo báo động - Thiết bị với chức năng tạo sự chú ý củanhân viên phục vụ đến trạng thái không bình thường bằng tín hiệu âm thanh và(hoặc) tín hiệu hiển thị Thiết bị này không thực hiện tác động điều khiển

Ký hiệu quy ước điểm đo là đường nét mảnh, được kẻ đến mô tả của thiết

bị công nghệ Nếu đường nét mảnh đó khô ng nối với ký hiệu quy ước của khí cụ,thì bên cạnh đường nét mảnh cần ghi ký hiệu bằng chữ của thông số đo Khôngnhất thiết phải có sự tương ứng giữa vị trí đặt thiết bị thực tế trong không gian và

vị trí đặt mô tả quy ước của thiết bị trên sơ đồ Thế nh ưng khi cần thiết phải làm

rõ vị trí điểm đo bên trong mô tả thiết bị công nghệ, người ta cho phép vẽ đườngtròn với đường kính gần 2mm ở cuối đường nét mảnh mô tả điểm đo, như trìnhbày trên hình 6.1.7 và 6.9

có thể kẻ bên trong đường tròn ở độ cao tùy ý

4.3.4 Cơ cấu điều chỉnh

Ký hiệu quy ước cơ cấu điều chỉnh, loại của nó

được chọm ở giai đoạn cuối của khâu thiết kế, là tamgiác đều với độ dài cạnh gần 5mm

Để mô tả cơ cấu điều chỉnh có dạng thông dụng

có thể sử dụng những ký hiệu quy ước đã được chấpnhận để ký hiệu một loại cơ cấu điều chỉnh cụ thể, ví

dụ, van thông được mô tả như hình bên

4.3.5 Cơ cấu chấp hành

4.3.5.1 Cơ cấu chấp hành hệ điều chỉnh tự động

Ký hiệu quy ước cơ bản của cơ cấu chấp hành hệ

điều chỉnh tự động là đường tròn nét mảnh với đườngkính gần 5 mm Nối cơ cấu chấp hành với cơ cấu điềuchỉnh bằng đường mảnh

4.3.5.2 Cơ cấu chấp hành với tay điều khiển, hoạt động trong hệ điều chỉnh

4.3.5.3 Cơ cấu điều khiển thủ công

Trong trường hợp, khi cơ cấu điều chỉnh chỉ cóthể điều khiển bằng tay, ký hiệu quy ước là nửa đườngtròn mảnh với đường kính gần 5 mm; phía trên nửa 3hình tròn ghi chữ H Nửa hình tròn được nối với kýhiệu cơ cấu điều chỉnh bằng đường nét mảnh

Van điều chỉnh, giữ nguyên vị trí trong thời

điểm sự cố mất nguồn năng lượng:

Để mô tả hướng chuyển động cho phép và antoàn của cơ cấu điều chỉnh có thể sử dụng kết hợpnhững ký hiệu quy ước trên

4.4 Mã chữ

4.4.1 Ký hiệu bằng chữ

Chức năng của khí cụ được xác định bằng mã chữ, ghi trong đường tròn

-ký hiệu quy ước của khí cụ

Mã chữ được xây dựng theo những nguyên tắc sau:

4.4.1.1 Chữ thứ nhất ký hiệu biến số đo Ký hiệu này được chọn theo cột 2của bảng Khi cần thiết ký hiệu có thể làm rõ bằng chữ bổ sung từ cột 3 của bảng

4.4.1.2 Các chữ tiếp theo chọn ở cột 4 của bảng

4.4.1.3 Khi sử dụng hai hay nhiều chữ kế theo, các chữ này cần phải viếttheo trình tự I R C T Q S Z A (Điều này không liên quan đến các chữ bổ sung ởcột 3) Khi ký hiệu khí cụ ghi kèm thiết bị chỉ thị, chữ I có thể được bỏ

4.4.1.4 Sử dụng chữ H để ký hiệu điều khiển thủ công như đã chỉ ra ở mục4.5

4.4.2 Các chữ để mô tả giá trị giới hạn của biến số

Để chỉ thị các giá trị giới hạn trên và dưới cùng với ký hiệu quy ước của khí

cụ ta có thể sử dụng chữ H hoặc chữ L (Xem 3.6.1.5 và 3.6.1.8)

4.5 Đường nét và tổ hợp các ký hiệu quy ước

4.5.1 Các loại đường nét

Các loại đường nét sử dụng trong hệ các ký hiệu quy ước này, cần phải tuântheo các chỉ dẫn sau Đường nét đậm được sử dụng để mô tả các đường ống côngnghệ hoặc để phác thảo thiết bị công nghệ v.v

4.5.1.1 Ký hiệu đường nối khí cụ với đối tượng là đường liền nét mảnh (nétmảnh hơn so với đường mô tả thiết bị công nghệ)

4.5.1.2 Ký hiệu quy ước chung của đường nối các khí cụ với nhau là đườngnét mảnh có gạch chéo Góc nghiêng của đường gạch đối với đường nối gần bằng

4.5.1.3 Ký hiệu các đường nối giữa các khí cụ cắt nhau bằng cách:

Còn các điểm nối được ký hiệu:

Đường kính của điểm, ký hiệu điểm nối các đường thông tin lớn gấpkhoảng 5 lần so với độ dầy nét đường nối

4.5.1.4 Nếu cần chỉ hướng truyền tín hiệu trong các hệ phức t ạp, trên các

đường thông tin nên vẽ mũi tên:

k Thời gian hoặc là chương

trình đặt theo thời gian

Phép tích phân hoặc tínhtổng

2 Đối với ký hiệu này cần có lời g hi chú về biến số đo

3 Để ký hiệu các biến số đo không có trong bảng, có thể sử dụng các chữ

"Tùy theo ý của người sử dụng ", nếu như những chữ ấy sẽ được sử dụng nhiềulần khi thực hiện tổ hợp cụ thể các công việc thiết kế, khi đó từng chữ "Tùy theo ýcủa người sử dụng” cần được ký hiệu chỉ cho một biến số cụ thể và chỉ sử dụng để

ký hiệu cho biến số đó Để ký hiệu biến số với mức sử dụng 1 lần hoặc hạn chếlần, có thể dùng chữ X, Y ý nghĩa các chữ "Tùy theo ý người sử dụng" và chữ Xcần được giải thích

4 Nếu cần nối một khí cụ với một số tín hiệu vào, ứng với các biến sốkhông đồng nhất, thay cho trình tự các chữ, ký hiệu các biến số đó, có thể sửdụng chữ U

4.5.2 Bố trí các ký hiệu chữ

Các ký hiệu chữ cần được ghi bên trong đường tròn Khi ký hiệu các khí cụlắp đặt trên tủ điều khiển, các ký hiệu chữ thường được ghi ở phía trên đườngvạch ngang (trừ trường hợp, chỉ ra ở mục 3.5.4)

Trình tự chữ phải thỏa mãn các yêu cầu ở mục 3.4.1

4.5.3 Bố trí các ký hiệu số

Cho phép kiểu bố trí khác các ký hiệu chữ và số trong đường tròn với điềukiện là chữ ký hiệu biến số đo được ghi ở phía bên trái phần trên đường tròn Kýhiệu số ghi bên trong đường tròn, phía dưới ký hiệu chữ Khi ký hiệu các khí cụlắp trên tủ điều khiển, các ký hiệu số thường được ghi ở phía dưới đường vạchngang (trừ trường hợp nêu ở mục 3.5.4)

4.5.4 Bố trí các ký hiệu chữ và số

Cho phép kiểu bố trí khác các ký hiệ u chữ và số trong đường tròn với điềukiện là chữ ký hiệu biến số đo được ghi ở phía bên trái trên đường tròn

4.5.5 Bố trí các chữ, ký hiệu giá trị giới hạn của biến số

Các chữ, ký hiệu giá trị giới hạn của biến số, có thể bố trí ở bên trong

đường tròn ký hiệu quy ước, cũng như bên ngoài, cạnh đường tròn này

4.6 Ví dụ ứng dụng các ký hiệu cơ bản

4.6.1 Khí cụ chỉ thị, ghi và cảnh báo, báo động

Ghi chú: Ký hiệu quy ước này xác định việc

đo mức trong thiết bị công nghệ cụ thể bằng khí

cụ chỉ thị Không có kết luận về đặc tính hoặc về

sự bố trí các mối liên hệ thực tế của khí cụ với

thiết bị

4.6.1.7 Khí cụ đo mức, chỉ thị, lắp đặt tại

chỗ, điểm đo ở trong thiết bị

4.6.1.8 Thiết bị cảnh báo giá trị giới hạn

của áp suất, dùng để bảo vệ khi sự cố, thực hiện

Cần sử dụng ký hiệu quy ước này trong trường

hợp có nhu cầu chỉ ra bản chất của tín hiệu truyền

xa (Xem ví dụ mục 3.6.7)

PT

4.6.3 Bộ điều chỉnh tự động

Bộ điều chỉnh lưu lượng, tự ghi, tác động

vào van điều chỉnh Khí cụ lắp đặt tại tủ điều

khiển

FRC

4.6.4 Khí cụ tính tổng (tính tích phân)

Dùng để chỉ thị và định lượng một số lượng

nhất định Ví dụ, công tơ đo nước kiểu quay có

cụm công tắc để điều khiển van Không thực hiện

việc điều chỉnh lưu lượng

Nếu cần phải cho biết thông số đo đồng

thời ở một số địa điểm, ta bổ sung ký hiệu quy

ước của thiết bị tại điểm đo với nh ững ký hiệu quy

ước cần thiết khác Nối những ký hiệu quy ước

này với ký hiệu quy ước tại điểm đo bằng đường

nét mảnh

Khi sự việc nêu sự kết hợp của các chức năng đo và điều chỉnh là quantrọng, ta nối các mô tả quy ước củ a khí cụ đo và thiết bị chấp hành với nhau bằngcác đưòng nét mảnh Xem ví dụ ở mục 6.7 và 6.10

4.6.6 Khí cụ đo nhiều điểm

Khi dùng khí cụ đo nhiều điểm để đo

một thông số vật lý tại một điểm của đối

tượng, ta cần vẽ mô tả quy ước tương ứng của

khí cụ tại từng điểm đo

Ghi chú: Để phản ánh mối liên hệ giữ các điểm đo với các khí cụ đo nhiều điểm

ta sử dụng hệ thống mã số Hệ thống mã số đưa ra trong ví dụ này chỉ là mộttrong các phương pháp đánh số cụ thể, không mang tính quy định chung của tiêuchuẩn quốc tế

4.6.7 Đo các thông số không đồng nhất

4.6.7.1 Những điểm chung

Khi đo nhiều thông số vật lý khác nhau bằng một khí cụ đo, ví dụ, khí cụghi, hiện số hoặc là khí cụ tự ghi 3 kim, ta có thể biểu diễn trên sơ đồ bằng haicách:

4.6.7.2 Chuyển tự động các điểm đo

Việc chuyển tự động các điểm đo của bộ ghi nhiều điểm được mô tả nhưsau:

4.6.8 Khí cụ để điều chỉnh mối tương quan

Bộ điều chỉnh mối tương quan của hai lưu lượng Cả hai lưu lượng đều đượcghi

ký hiệu quy ước của khí cụ đo

nhiều điểm với ký hiệu quy ước của

tất cả các khí cụ và thiết bị có liên

quan

Trong những trường hợp phức tạp hơn, khi

có phương pháp trên không tiện lợi, có thể

mô tả ký hiệu quy ước khí cụ nhiều điểm

bên cạnh ký hiệu quy ước của từng kh í cụ

có liên quan, nối các ký hiệu với nhau

bằng đường nét mảnh Theo phương pháp

mô tả này cần có ghi chú giải thích trên sơ

đồ công nghệ hoặc ở tài liệu khác Trong

ví dụ ở sơ đồ, ký hiệu PRC liên quan đến

khí cụ không truyền tín hiệu đi xa

Trong các trường hợp phức tạp hơn, khi phương pháp này không tiện lợi, kýhiệu quy ước bộ điều chỉnh tổ hợp có thể mô tả bên cạnh ký hiệu quy ước từngkhí cụ hoặc thiết bị chấp hành có liên quan đến bộ điều khiển, nối những ký hiệu

đó bằng đường nét mảnh Trong cách mô tả này cần có lời ghi chú giải thích trênsơ đồ công nghệ hoặc ở trong tài liệu khác

4.6.11 Điều chỉnh theo chương trình

Bộ điều chỉnh lưu lượng tự ghi, giá trị

đặt của thông số điều chỉnh tự động thay đổi

theo một chương trình thời gian cho trước

4.6.12 Điều khiển chương trình theo chu trình thời gian

Ba van được điều khiển

tự động theo một chương trình

định trước, trong đó hai van

hoạt động đồng thời

Điểm trên đối tượng công nghệ, tại đó

không đặt thường xuyên thiết bị đo, nhưng có khả

năng thích ứng để thực hiện phép đo (ví dụ: đo

nhiệt độ)

Chương 5 Các sơ đồ tự động hóa các quá trình công nghệ 5.1 Quá trình truyền (trao đổi) nhiệt

201

5.2 Quá trình cô đặc, bốc hơi, chiết, kết tinh

204

5.3 Quá trình thiết bị phản ứng

207

5.4 Quá trình chưng cất (chưng luyện)

209

5.5 Quá trình hấp thụ