Основные положения

На химстанциях красильно-отделочного производства в зависимости от степени сложности технологического процесса применяют следующие виды управления: ручное, полуавтоматическое и автоматическое.

Ручное (или местное) управление чаще всего применяется для наладки схемы и ее опробования, полуавтоматическое – для процессов с небольшим числом элементарных операций, последовательность которых может изменяться. Если последовательность операций остается постоянной, то применяется автоматическое управление. Выполнение операций при нем происходит по жесткой программе. Если процесс содержит большое число операций, то применяется автоматическое программное управление. При этом программа последовательности и длительности операций может перенастраиваться.

На лабораторном стенде отражается только часть многообразных операций, осуществляемых на химстанциях по жесткой программе. Регуляторы уровня, электропневматические клапаны и т. д. имитированы соответствующими электроконтактными устройствами и переключателями.

Дозирование материалов в баках на химстанции обычно производится по уровню или по времени подачи растворов через сечение трубопроводов заданной площади. Измерение уровней осуществляется уровнемерами на транзисторах, датчиками которых являются электроды из нержавеющей стали. Число электродов соответствует числу дозируемых компонентов, а также электродов аварийного уровня и опорожнения бака. Если электрод не касается раствора, то база и эмиттер соответствующего транзистора имеют одинаковый потенциал, транзистор при этом закрыт и реле, включенное в коллекторную цепь, обесточено. Как только электрод коснется раствора, по цепи базы и эмиттера начнет протекать ток, который приведет к открыванию транзистора и появлению коллекторного тока. Электромагнитное реле, находящееся в коллекторной цепи, срабатывает и своими контактами производит переключения в схеме управления для выполнения последующих операций и сигнализации.

На рис. 10.1 представлена схема управления, включающая в себя уровнемеры раствора в баке, схему сигнализации и узел имитации движения раствора (подачи, подъема раствора в баке, опорожнения) на базе реверсивного двигателя РД-09 (М) и электромеханической системы, которая в данной работе не приводится. Питание установки производится от сети переменного тока напряжением 220 В через трансформатор T1, имеющий три вторичные обмотки для питания релейно-контакторной аппаратуры.

Реле нижнего уровня РНУ служит для контроля за опорожнением бака и управления этим процессом; реле верхнего уровня РВУ – для дозировки воды при приготовлении раствора кислоты; реле верхнего уровня РВУ1 – для дозировки кислоты и контроля верхнего уровня одновременно; реле аварийного уровня РАУ – для сигнализации о переполнении бака и отключении питания схемы управления, т. е. прекращении всех операций. Для перемешивания раствора применено барботирование, которое осуществляется следующим образом. По дну бака проложена труба из нержавеющей стали. Через отверстия в трубе подается сжатый воздух, который и перемешивает раствор.

На трубопроводах с водой и воздухом установлены фланцевые запорные мембранные вентили с электромагнитным управлением СВМ, а на трубопроводах с кислотой и готовым раствором – диафрагмовые клапаны с мембранно-исполнительным механизмом, футерованными антикоррозийными материалами. Мембранноисполнительный механизм включает в себя позиционное пневматическое реле. Командное давление воздуха (0,2 – 1 Па), подаваемое на позиционер, формируется электропневматическим реле Р50.

Рассмотрим принцип работы схемы управления, позволяющей осуществлять подачу воды до среднего уровня, подачу кислоты до верхнего уровня с одновременным барботажем и опорожнение в двух режимах работы: опробования и автоматическом.

Режим «Опробование» применяется для проверки работоспособности наиболее ответственных узлов химстанции. Например, в нашем случае, если переключатель режима работы S2 находится в режиме «Опробование», нажатием на кнопку управления S4 или S5 можно включить реле K1 (вентиль подачи воды) или K2 (электропневматическое позиционное реле подачи кислоты). В этом режиме можно выполнять и некоторые другие операции, например нажатием на кнопку управления S7 включать реле K6 (вентиль опорожнения). Но отдельные операции, например подачу воздуха для барботажа, в этом режиме неосуществимы при любом уровне раствора в баке. Включение в режиме «Опробование» должно быть кратковременным, чтобы не нарушился состав раствора.

Автоматический режим, при котором переключатель S6 находится в положении «Автомат», позволяет осуществлять все технические операции управления, сигнализации и защиты без участия человека по программе, где заданы количества химикатов, последовательность операций, время выполнения этих операций и т. д.

Рис. 10.1

Питание установки осуществляется при включении переключателя S1, сопровождающемся загоранием сигнальной лампочки H1 (на лабораторном стенде сигнальные лампочки питаются током пониженного напряжения через выпрямительный диод VD3). Затем нажимают кнопку управления S2, что обеспечивает питание реле K4 (контакты K8.1 и K6.2 в этой цепи замкнуты). Реле K4 включается, своим контактом K4.1 блокирует самовозвратную кнопку S2 и обеспечивает питание последующих цепей управления. При этом загорается сигнальная лампочка H2, сигнализируя о начале цикла. Так как бак перед этим был пуст, размыкающий контакт РУВ в цепи катушки реле K1 замкнут и, следовательно, K1 включено (т. е. включен вентиль подачи воды). Загорается сигнальная лампочка H6. Как только заливаемая в бак вода достигнет заданного уровня, сработает уровнемер РУВ, замыкающий контакт которого в цепи реле K5 включает, а размыкающий контакт в цепи реле K1 отключает его и тем самым прекращает подачу воды в бак. При включении реле K5 замыкаются его контакты: K5.1 в цепи реле K2 (элекропневматическое реле и клапан подачи кислоты) и K5.2 в цепи реле K3 (электромагнитный вентиль подачи сжатого воздуха). При этом замыкаются контакты K2.3 и K3.1, что приводит к загоранию лампочек H7 и H8, сигнализирующих о поступлении в бак кислоты и воздуха для перемешивания раствора.

Здесь следует упомянуть, что в цепи питания реле K6 (вентиль опорожнения) находятся размыкающие контакты реле K1 и K2 (K1.1 и K2.1), которые разрывают эту цепь при подаче воды и кислоты, т. е. не позволяют открыться вентилю опорожнения.

Как только в бак поступит необходимое количество кислоты, задаваемое верхней границей уровня, срабатывает уровнемер РУВ1. Контакт РУВ1, находящийся в цепи питания реле K2, K3, K5, размыкается и обесточивает эти реле, тем самым прекращая подачу кислоты и воздуха; сигнальные лампочки H7 и H8 гаснут, загорается лампочка H3, сигнализируя о том, что раствор готов.

Опорожнение бака производится при нажатии кнопки S7. Включается реле K6 (вентиль опорожнения), блокируется самовозвратная кнопка S7 замыкающим контактом K6.1, загорается сигнальная лампочка H9, опорожнение бака происходит до тех пор, пока не сработает реле нижнего уровня РНУ, которое своим размыкающим контактом в цепи питания реле K6 включит его и тем самым закроет вентиль опорожнения.