过程工业往往会涉及到一些物理、化学过程,如:传热、流动、反应、机械、热力等等。正是这些物理、化学过程,构成了过程工业的整个生产过程。
过程工业中的这些物理和化学过程,是需要借助一系列能完成诸如:混合、搅拌、发酵等特定功能的单元设备实现的,而将这些功能设备连接在一起,就构成了过程装备。
三、过程自动化控制系统
通过设备现场的传感器和仪器仪表,收集有关温度、压力、流量等方面的过程数据信息,并基于特定的工艺需求和相应的控制理论,在控制器上进行存储和分析,然后采用模拟或数字控制方式对能够影响生产过程中某一或某些物理参数的设备输出变量(如:转速、阀门开度等)进行调节,从而使得物料状态和性征达到生产的要求,确保生产过程的安全平稳并达到预期的产量和质量,同时尽可能地减少原材料和能源损耗,把生产对环境的危害降到最低程度。
不难看出,与其他自动化控制系统一样,过程控制系统也是由感知元器件、控制器、应用程序、执行机构、以及将它们联接在一起的输入、输出模块和电气通讯线路构建组成的。
然而,由于过程类应用本身在目标对象上的特殊性,其自动控制所面临的应用难点,与一般的机器设备(尤其是传动和运动控制类设备)却有着显著的差别。
例如:
1、对象的多样性:过程复杂,规模不同,互相影响导致对象特性辨识困难;
2、对象大多滞后:设备庞大,流程距离长,传递阻力很大;
3、对象的非线性:对象特性随着负荷变化而变化;
4、控制系统比较复杂:积分环节、惯性环节、非振荡环节;
因此,在应用实施过程中,各类过程控制系统,包括:液位控制系统、单回路或、多回路控制系统,及前馈控制、计算机控制系统等,都需要经过必要的理论计算,并采用现场调整的方法,才能达到预设的过程控制目标。
三、过程装备中的机械、设备
1、化工机械
指主要作用部件需要连续运动的机械设备,如:各种过滤机,破碎机,离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等;
2、化工设备
指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械装置,如:各种容器(槽、罐、釜等)、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器,反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。
但是,化工机械的划分并不是严格的,一些流体输送机械(如泵、风机和压缩机等)也包含在化工设备的范畴之内。
四、过程自动化的仪表
自动化仪表(Automatic Instruments)是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能,例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表、电动调节仪表,以及集散型仪表控制系统等。
人们用感觉器官去视、听、尝、摸和记录、计算外部事物,仪器仪表能改善、扩展或补充人的感官功能。
自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成:
①传感器:利用各种信号检测被测对象的物理量;
②变送器:将传感器所测量的信号转变为4 ~ 20mA等模拟量信号,并送到可编程序控制器中;
③显示器:将测量结果直观地显示出来,提供结果。
2、压力仪表
是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。压力测量仪表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型,及压力传感器、压力变送器将信号输出、通讯。
3、物料仪表
按测量方式分为直读式、浮力式、静压式、电接触式、电容式、超声波式等等,其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高。
4、流量仪表
流量,是单位时间内,流经有效截面的流体的体积和质量。还需要求知道管道中一段时间内,流过的累积流体的体积和质量。
5、在线过程分析仪表
过程分析仪表又称在线分析仪表,是用于生活、生产流程中,对物质的成分及性质进行自动分析与测量的仪器仪表的总称。重点为燃烧控制、废气安全回收、流程工艺控制、质量监测所需的自动化分析产品,所显示的数据反映生产中的实时状况。