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1 Prof. Ernesto Trinaistich. 2 Nei processi industriali è importante la conoscenza dei parametri (variabili di processo) che regolano il processo stesso,

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Presentazione sul tema: "1 Prof. Ernesto Trinaistich. 2 Nei processi industriali è importante la conoscenza dei parametri (variabili di processo) che regolano il processo stesso,"— Transcript della presentazione:

1 1 Prof. Ernesto Trinaistich

2 2 Nei processi industriali è importante la conoscenza dei parametri (variabili di processo) che regolano il processo stesso, per potere intervenire, in caso di variazione delle grandezze dai valori di set point (valore ottimale della grandezza). Si utilizza alla scopo un sistema di controllo di processo capace di regolare una variabile in modo da mantenere entro i limiti il valore della grandezza monitorata. A volte dopo la correzione resta un piccolo errore, offset (cioè non si ritorna esattamente al set point).

3 3 La simbologia degli strumenti di controllo è formata da più lettere e da un numero allinterno di un cerchio, generalmente di 11 mm di diametro (la prima lettera e il numero rappresentano il loop dello strumento). a) la prima lettera indica la grandezza monitorata: T temperatura, P pressione, F portata, L livello, D densità. b) la seconda indica la funzione svolta dallo strumento: I indicatore, R registratore, C controllore. Il collegamento sul fluido di processo (tratto più marcato) si rappresenta con un tratto più leggero tagliato da due trattini (è solo un collegamento). Valvola servo-comandata In questo caso agisce autoregolando la portata del flusso. Controller FC Monitorizza

4 4 Seguono alcuni esempi di strumenti di monitoraggio e regolazione: TIC 4 Monitorizza la grandezza: temperatura (termometro), ne indica il valore I e ne svolge il controllo C. Invia il valore della misura al computer che lo paragona al valore di set-point ed eventualmente invia un impulso alla valvola servocomandata per effettuarne la correzione (ad esempio tramite la portata di vapore o di fluido raffreddante). Il 4 rappresenta il numero del loop. Questo è il 4° strumento. PRC 12 In questo caso la grandezza monitorata è la pressione e ne viene effettuata la registrazione e il controllo come la precedente. E il 12° strumento.

5 5 La regolazione può avvenire con metodo pneumatico o elettrico. Valvole comandate da un computer ( modulo di controllo automatico che regola in modo continuo). La regolazione elettrica è utilizzata quando non si è in presenza di liquidi infiammabili. L organo attuatore pneumatico è costituito da un corpo valvola (es: una valvola a diaframma azionata da aria compressa) dove passa il fluido, in cui è presente un otturatore (come nella valvola a spillo) il quale scendendo o salendo chiude o apre il foro di passaggio modificando il flusso.

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7 7 Per misurare la temperatura si usano: termometri a: dilatazione dei fluidi ( aria,N, H, alcol, Hg) (da -100 a +500°C) termoelettrici, cioè termocoppie (due metalli) (da -200 a +1200°C) a resistenza elettrica (da -100 a +600°C) Per misurare la pressione si usano i manometri ad aria compressa a soffietto. Misuratori di portata: si usano i contatori a mulinello con una girante (fino a 300 m 3 /h). Misuratori di livello: in genere sono a galleggiante. Manometro a soffietto

8 8 E utile riportare, nella legenda o nella relazione di uno schema, che: tutte le valvole di regolazione servocomandate sono inserite in un sistema a by-pass con valvole a regolazione manuale e fanno parte di un circuito di regolazione automatica. Per sostituire o effettuare la manuntenzione della valvola V, si apre la V 3 e si chiudono le V 1 e V 2. Valvola servocomandata V1V1 V2V2 V3V3 V Sistema a by-pass ( permette la manutenzione della valvola servocomandata)

9 9 Il sistema di controllo automatico può essere del tipo ON-OFF, caso dello scaldabagno. Se lindicatore di temperatura scende al di sotto del valore prestabilito automaticamente dà linput affinché si accenda la resistenza riscaldante e viceversa. La regolazione feedback a risposta automatica è il più usato sistema di controllo e regolazione automatica. La causa che perturba la grandezza monitorata è detto disturbo. Vediamo alcuni esempi di anelli di regolazione:

10 10 Schema a blocchi del processo di autoregolazione in retroazione feedback (anello a circuito chiuso). Controllore Processo SensoreAttuatore (SET-POINT) DISTURBO Il SENSORE effettua la misura della grandezza monitorata e tramite unTRASDUTTORE che trasforma la lettura in un impulso, la invia alCONTROLLORE. Questi la confronta con il valore di SET-POINT e se a seguito di un disturbo essa risulta variata, il CONTROLLORE invia il comando allATTUATORE che, agendo su una valvola servocomandata, effettua la correzione della grandezza. Valvola Strumento di Misura Linea di processo Lettura grandezza

11 11 lATTUATORE è un servomotore pneumatico o elettrico, che agisce con una valvola. Il SENSORE è uno strumento che effettua la lettura della grandezza. Il CONTROLLER è un computer capace di confrontare il valore della grandezza letta con il valore di SET-POINT dato e trasforma la grandezza misurata in un impulso. Esso è interfacciato con il trasduttore e con lATTUATORE. Si definisce Resistenza lostacolo che si presenta per riportare la variabile al valore di set-point. Tempo morto è il tempo necessario per loperazione.

12 12 I parametri più comunemente controllati negli impianti chimici sono: La temperatura La pressione La portata Il livello Il pH La densità

13 13 IL REGOLATORE I regolatori ON-OFF non sono in grado di mantenere il SET POINT ma inducono oscillazioni al sistema, pertanto sono poco usati. I regolatori continui sono computer e svolgono azione di INDICATORI e REGOLATORI e si distinguono in: 1) Regolatore ad azione proporzionale P: Il regolatore reagisce agli spostamenti dal SET POINT della grandezza in modo proporzionale. Cioè quanto maggiore è lo spostamento tanto maggiore è la risposta dellorgano regolante. Risulta efficace per spostamenti piccoli e di breve durata. Nel caso di spostamenti permanenti necessita di un intervento manuale.

14 14 2) Regolatore ad azione integrale I: Serve a ripristinare esattamente il valore di SET POINT. Il ritorno è graduale in maniera oscillante. Non si presta per grandi spostamenti. 3) Regolatore ad azione derivativa D: La regolazione è più veloce quanto più veloce è lo spostamento, ma non è in grado di avvertire gli scostamenti permanenti.

15 15 Le azioni dei tre meccanismi si possono combinare in un unico regolatore sommando la bontà di uno con laltro. Regolatori ad azione PI : in questo modo si ha un regolatore in grado di reagire in modo adeguato allo scostamento e ripristinare esattamente il SET POINT. Regolatori PD: migliorano il proporzionale in termini di prontezza della risposta conservandone i limiti (si possono verificare scostamenti permanenti). Regolatori PID: risultano i più efficaci perché al PD aggiungono la risposta veloce (rientro al set- point).

16 16 La regolazione può essere effettuata singolarmente per ciascuna grandezza o in modo multiplo, ad esempio: Regolazione in cascata: il segnale in uscita dal primo va in ingresso al secondo e così via. Un esempio è la misura della t° del fluido in uscita da uno scambiatore che viene inviata ad un regolatore di t° che lo confronta col SET POINT e invia il segnale ad un FC del vapore (controllore di portata del vapore). Il vantaggio consiste nella regolazione rapida. Regolazione di rapporto: si usa quando vi è una doppia alimentazione ( ad esempio in un reattore ) e il rapporto tra le due alimentazioni deve restare costante. Regolazione selettiva: quando più variabili sono controllate da una sola variabile controllante.

17 17 SCHEMA DI PROCESSO Nello schema di processo le apparecchiature vanno disegnate rigorosamente con i loro simboli UNICHIM e le rispettive sigle eventualmente numerate ( si avrà così un D 1, D 2, D 3 ecc.). Per disegnare lo schema si fa sempre riferimento ad una linea di base su cui vanno disegnati i serbatoi, le pompe ecc. Per i fluidi di processo si usa un tratto più marcato, per i fluidi ausiliari o di servizio (vapore, acqua) un tratto più leggero. Il fluido di processo o ha origine da un serbatoio oppure si utilizza il simbolo: a) Ingresso - cerchio con il triangolo annerito. b) Uscita - cerchio col triangolo vuoto a b

18 18 Sistema a by-pass D Valvola servo-comandata Indicatore di livello e controller in un serbatoio D. Lindicatore di livello è anche controllore della valvola servocomandata che regola il deflusso del fluido. LCI

19 19 E S Controllo e regolazione della temperatura del fluido in uno scambiatore di calore E agendo sul vapore in ingresso. TCI V F F

20 20 Nello schema di processo il sistema by-pass non viene disegnato, si disegna solo la valvola servocomandata. TIC V S E

21 21 Valvole servocomandate

22 22 Valvola servocomandata Valvola servocomandata inserita in un by-pass

23 23 DIAGRAMMI A BLOCCHI Si hanno vari tipi di rappresentazioni di uno schema di impianto : - diagrammi a blocchi; - schema semplificato o schema di principio; - schema di processo; II diagramma a blocchi presenta solo la successione delle fasi del ciclo operativo. Non ricorre a simboli unificati, ma ogni fase viene rappresentata da un rettangolo nel quale viene scritto il nome dell'operazione. I rettangoli sono collegati fra loro con linee e con frecce che indicano la sequenza delle operazioni

24 24 Schema a blocchi relativo allimpianto della produzione dellammoniaca N 2 + 3H 2 Compressione Scambiatore Sintesi Refrigerazione Separazione NH 3 liq. Evaporatore Depurazione acqua Ammoniaca liquida Ammoniaca gassosa

25 25 Principali sigle di identificazione dei fluidi di servizio (vanno inserite allinterno del rombo). Sigla Fluido A Acqua di servizio AB potabile AC alimentazione caldaie AI antincendio (tubi in rosso) AM di mare AG grezza AD demineralizzata AR di raffreddamento B aria CB condensa vapore OC olio combustibile S scarico Q fognatura VA vapore alta pressione ( bar) VB vapore bassa pressione ( fino a 5 bar)

26 26 Nello schema dellimpianto i simboli delle apparecchiature vanno riportati rispettando le norme UNICHIM, contrassegnate da una lettera ed eventualmente anche da un numero progressivo se presenti più volte. Forno elettrico B Serbatoi D Colonne C a piatti a riempimento

27 27 Ciclone D Eiettore J Scambiatori di calore E Kettle E E

28 28 Concentratore evaporatore E Filtri F Rotativo A pressa Pompe G Centrifuga A capsulismi, a lobi, a ingranaggi Ad anello liquido per gli aeriformi Alternativa

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