Microsoft PowerPoint - 03_modelowanie procesu.ppt

Radosław Gruska

dr inż. Radosław Gruska

PROJEKTOWANIE LINII BIOTECHNOLOGICZNYCH

Pokój nr:

144

(Zespół Pomiarów i Automatyki)

Telefon:

/48/ 042 631 34 57

e-mail:

radoslaw.gruska@p.lodz.pl

Radosław Gruska

Program zajęć

1. Wprowadzenie.
2. Podstawowe definicje.

3. Modelowanie procesów (bio)technologicznych.

4. Zasady tworzenia schematów blokowych ideowych i

szczegółowych.

5. Wybrane elementy schematów (diagramów)

technologicznych i technologiczno-pomiarowych:

• aparaty,
• sensory,
• urządzenia wykonawcze,
• elementy przesyłowe.

6. Przykłady budowy schematów (bio)technologicznych

instalacji (aparatów).

7. Wykonanie zadania projektowego.

Radosław Gruska

Opis Projektowanej Linii (Opis Słowny – ang. Verbal

Modeling)

jest używany do tworzenia, a także

zrozumienia procesu oraz systemów kontroli procesu.

Modelowanie,

opisywanie

polega

zbieraniu

informacji o całym procesie, co pozwala przedstawić i

uwzględnić wszystkie etapy procesu, stosowane media,

urządzenia, systemy kontroli oraz interakcje ze

środowiskiem.

Modelowanie procesów

Radosław Gruska

Modelowanie procesów

Opis

procesu

Identyfikacja

celu

i ograniczeń

procesu

Identyfikacja

możliwych

zakłóceń

procesu

Określenie

rodzaju

i lokalizacji

czujników

Określenie

lokalizacji

zaworów

Wykonanie

analizy

stopnia

swobody

Radosław Gruska

Modelowanie procesów

Opis

procesu

Identyfikacja

celu

i ograniczeń

procesu

Identyfikacja

możliwych

zakłóceń

procesu

Określenie

rodzaju

i lokalizacji

czujników

Określenie

lokalizacji

zaworów

Wykonanie

analizy

stopnia

swobody

Analiza stopnia swobody

Stopień swobody określa liczbę zmiennych układu, które można
zmieniać, bez automatycznego powodowania zmian pozostałych
zmiennych.

Stopień swobody w układzie

jest równy liczbie strumieni,

którymi można manipulować

(

etap 5

), pomniejszoną o liczbę

parametrów określonych w

punkcie 2

Radosław Gruska

Istnieją trzy stany układu/procesu opisane stopniem swobody:

SSw > 0

: w układzie istnieją dodatkowe miejsca regulacji, które

mogą być wykorzystywane do optymalizacji procesu.

SSw < 0

: w układzie istnieje więcej elementów stanowiących cel

procesu i jego zakłócenia, niż możliwości ich regulacji. W układzie

takim trzeba podjąć decyzję co do priorytetu poszczególnych

celów czy zakłóceń i ograniczeń.

SSw = 0

: w układzie istnieje równowaga, cel może być w pełni

zrealizowany. Brak możliwości dalszej optymalizacji układu.

Modelowanie procesów

Radosław Gruska

Modelowanie procesów

Opis

procesu

Identyfikacja

celu

i ograniczeń

procesu

Identyfikacja

możliwych

zakłóceń

procesu

Określenie

rodzaju

i lokalizacji

czujników

Określenie

lokalizacji

zaworów

Wykonanie

analizy

stopnia

swobody

Określenie

Strumieni

energii

Określenie

tempa

produkcji

i innych

parametrów

operacyjnych

Propozycja

zabezpieczenia

przed

zakłóceniami

i ograniczeniami

Kontrola

bilansu

materiałowego

Optymalizacja

procesu

Kontrola

poszczególnych

operacji

jednostkowych

Radosław Gruska

Surowiec gazowy w skraplaczu jest chłodzony przez wodę i przechodzi w ciecz.

Płynny produkt jest przechowywany w zbiorniku z płaszczem, w którym znajduje

się czynnik chłodniczy używany do utrzymywania niskiej temperatury produktu i

utrzymania go w postaci ciekłej. Produkt może być sprzedawany za $ 6/gal.

Woda chłodząca jest odprowadzana do stawu oraz na pola, więc nie może

przekraczać 35°C, aby uniknąć uszkodzenia środowiska. Ogrzany czynnik

chłodzący z płaszcza zbiornika jest wykorzystywany w innym miejscu. W

zbiorniku panuje ciśnienie max 5 atm, a max objętość zbiornika to 5000 gal.

Radosław Gruska

2) Identyfikacja celu i ograniczeń procesu

Cel – otrzymanie płynnego produktu do sprzedaży w cenie $6/gal

Ograniczenia:

operacyjne – limit pojemności zbiornika magazynującego,

bezpieczeństwo – limit ciśnienia w zbiorniku magazynującym,

środowisko – limit temperatury strumienia wody
opuszczającej kondenser.

Radosław Gruska

3) Identyfikacja możliwych zakłóceń procesu

Fluktuacje/zmiany: temperatury otaczającego powietrza,

temperatury produktu w fazie gazowej, temperatury wody

zimnej, temperatury czynnika chłodzącego, natężenia

przepływu mediów.

Radosław Gruska

4) Określenie rodzaju i lokalizacji czujników

Czujnik temperatury – strumień wody opuszczającej układ,

Czujnik temperatury – zawartość zbiornika magazynującego,

Czujnik poziomu – zawartość zbiornika magazynującego,

Czujnik ciśnienia – zawartość zbiornika magazynującego.

Radosław Gruska

5) Określenie lokalizacji zaworów

Zawory regulacyjne:

Kanał wlotowy produktu gazowego,

Wlot wody chłodzącej,

Wlot czynnika chłodzącego zbiornik,

Regulacja ciśnienia w zbiorniku.

Radosław Gruska

8) Określenie strumieni, tempa produkcji i innych parametrów

Zawór podawczy strumienia produktu → limituje ilość produktu.

Zawór podawczy strumienia wody chłodzącej → limituje temp. wody

opuszczającej instalację.

Zawór podawczy czynnika chłodzącego → limituję temp. ciekłego

produktu.

Zawór ciśnieniowy na zbiorniku → limituje ciśnienie w zbiorniku.

Radosław Gruska

9) Propozycja zabezpieczenia przed zakłóceniami i ograniczeniami

Zmiany temp. otoczenia, temp. wody chłodzącej, temp. produktu na

wlocie:

wykrywane przez czujnik temp. strumienia wody opuszczającej układ,

regulacja odbywa się poprzez zawór napływowy wody zimnej.

Radosław Gruska

11) Kontrola poszczególnych operacji jednostkowych

Kondensacja: praca kondensera jest w pełni kontrolowana poprzez

zawory napływowe wody chłodzącej oraz produktu, a także poprzez

czujnik temperatury wody opuszczającej układ.

Przechowywanie: praca zbiornika jest kontrolowana poprzez zawór

napływowy produktu, zawór regulujący ciśnienie, zawór napływowy

czynnika chłodzącego oraz poprzez czujniki ciśnienia, temperatury i

poziomu.