Proses Kontrol

252 downloads 353 Views 6MB Size Report
PROSES KONTROLE GİRİŞ. KONTROL : Canlılarda veya fiziksel sistemlerde davranışların belirli bir amaca yönlendirilmesi. DOĞAL KONTROL : İnsan ...
PROSES KONTROLE Gİ GİRİŞ KONTROL : Canlılarda veya fiziksel sistemlerde davranışların belirli bir amaca yönlendirilmesi. DOĞ DOĞAL KONTROL : İnsan kanındaki şeker derişiminin bir hormon vasıtasıyla sabit bir düzeyde tutulması. YAPAY KONTROL : İnsanın bizzat kendisinin veya kendi ussal çabaları ile oluşturduğu aygıtların yardımıyla gerçekleştirilen kontrol. TEKNİ TEKNİK YAPAY KONTROL : Mühendislerin yaptığı kontrol. Makine ve Elektrik Mühendisleri. İlkeler ve yöntemler aynı, sistemler farklı. KİMYA MÜ MÜHENDİ HENDİSLERİ SLERİ : Proses değişkenlerini kontrol eder. PROSES DEĞİŞ KENLERİİ : DEĞİŞKENLER

PROSES KONTROLÜ KONTROLÜN GEREKLİ GEREKLİLİĞİ : Ürün kalitesini düzeltmek, hızlı değişimleri kontrol altında tutabilmek, üretim maliyetini düşürmek, üretim tesisinin çevre ile uyumlu çalışmasını sağlamak.

GÜVENLİ VENLİK DÜ DÜZENEĞİ ZENEĞİ (ALARM) - Sistem tehlikeli çalışma bölgesine ulaştığında çalışır.

KONTROL DÜ DÜZENEĞİ ZENEĞİ : Bu bölgeye girilmesini önler.

Sıcaklık T, (TC) Gaz basıncı P, (PC) Akış debisi F, (FC) Sıvı hacmi V veya düzeyi Z, (LC) Derişim C, (CC) PH derecesi Ph, (pHC) Viskozite değeri, , (VC)

Soğuk akışkan girişi, F, T0

TEMEL KAVRAMLAR SİSTEM : Proses elemanları veya eleman grupları.

V, T

Karıştırıcılı Sıvı Isıtma Tankı

Termometre, Termometre ve kılıfı, Distilasyon kolonu, Kondenser PARAMETRE : Sistemin fiziksel büyüklükleri. CP, , U,  DEĞİŞ KEN : Parametre olmayan sistem büyüklükleri. T, Z, C, P DEĞİŞKEN

Su buharı girişi, m, Q

Sıcak akışkan çıkışı, F, T

Sistem parametreleri genellikle değişkenlerin fonksiyonudur. bağ

STATİK TASARIM DENKLEMİ

 = f(T), CP = f(T) Bu bağımlılık gözardı edilir. Parametreleri sabit tutmak üzere kontrol yapılmaz. Yapılan kontrol, parametre değişimlerini de engeller.

Q = F··CP·(T0 - T) = U·A·(TSB - T)

STATİ STATİK (DURAĞ (DURAĞAN KARARLI) Sİ SİSTEM : Değişkenleri zaman ve konumla değişmeyen sistemler. Model : Cebrik denklem (Çözümleri kolay) DİNAMİ NAMİK (KARARSIZ) Sİ SİSTEMLER : Değişkenleri zaman ve konumla değişen sistemler. Model : Diferansiyel denklem (Çözümleri zor).

(kkal/saat)

BOZANETKEN : Kararlı çalışmadan ayıran sistem değişkeni YAPAY BOZANETKENLER : T0, F DOĞAL BOZANETKENLER : Dış ortama ısı kaybı, U Su buharı vanası kontrol altında tutulmalıdır. Q = FSB· EL İLE KONTROL (MANUEL) : İşçi karar verir. OTOMATİK KONTOL : Kontrol cihazı karar verir.

DİNAMİ NAMİK ISI DENGESİ DENGESİ : F··CP·(T - T0) + Q = V·· CP·(dT/dt)

(kkal/saat)

Kontrol ediciye referans sıcaklık (ayar noktası, set point) verilmeli. Hata (Sapma, ayrılma, error)  = TR - T (K) Hata işlenerek kontrol valfine komut gönderilir. ORANTILI (PROPORTIONAL) KONTROL EDİ EDİCİ: PV = PVK + KC ·

PV = KC· (mm)

İNTEGRAL MOD KONTROL EDİ EDİC İ : d(PV)/dt = KI·

PV = KI· ·dt

(mm)

PI KONTROL EDİ EDİC İ TÜREVSEL (DERIVATIVE) MOD KONTROL EDİ EDİC İ : PV = KD·(d/dt)

(mm)

PD veya PID KONTROL EDİ EDİC İ GERİ GERİ BİLDİ LDİRMELİ RMELİ KONTROL (FEEDBACK CONTROL): CONTROL) Sistemi kontrol etmede, çıkış bilgisini geriye bildirerek bunun referans değerden sapmasından yararlanılan kapalı kontrol çevrimi.

1

Düzeltme Komutu

PROSES

Kontrol Büyüklüğü

DİJİTAL PROSES KONTROL

SON KONTROL VALFİ ÖLÇME ELEMANI

Hesaplanan Değer

Ölçülmüş Büyüklük Kontrolün Proses Alanı Elemanları

KONTROL EDİCİ Hata (Sapma)

KIYASLAYICI

Referans Değer

Bilgisayar

Ayar Noktası

D/A

T

Tutucu Eleman

Valf

C

Ölçüm Elemanı

A/D

Kontrol Odası Elemanları

Proses

T

Geri Bildirmeli Dijital Kontrol Çevrimi ve Arabirimleri

Geri Beslemeli Otomatik Proses Kontrol Çevrimi Elemanları

BLOK DİYAGRAMLARI VE GENEL NOTASYON ÖRNEKLEYİ RNEKLEYİC İ (SAMPLER) : Ölçme elemanından aldığı sürekli-analog sinyalleri kesikli-analog sinyaller haline dönüştürür. ANALOGANALOG-DİJİTAL DÖ DÖNÜŞTÜRÜCÜ (A/D CONVERTER) : Örnekleyiciden aldığı kesikli-analog sinyalleri bilgisayarın anlayıcı kesikli-dijital sinyallere dönüştürür.

x(t) Giriş Büyüklüğü

DİJİTALTAL-ANALOG DÖ DÖNÜŞTÜRÜCÜ (D/A CONVERTER) : Bilgisayarın ürettiği dijital-kesikli sinyalleri, analog-kesikli sinyallere dönüştürür.

y(t) = f (x , t)

TUTUCU (HOLDER) : Analog-kesikli sinyalleri, son kontrol elemanının (valf) anlayacağı analog-sürekli sinyallere dönüştürür.

Y(s)

X(s)

G(s)

Y(s) = c(s)·x(s)

Dinamik Elemanın Giriş-Çıkış Büyüklükleri ve Neden-Sonuç İlişkisi İçin Blok Diyagramı

Kontrol işlevi, BASIC, FORTRAN, PASCAL gibi dillerde yazılan programlar vasıtasıyla yapılır. Referans değer, bir analog cihaz üzerinden değil, yazılan programın içinde verilir veya değiştirilir.

GİR İŞ BÜYÜKLÜ KENİİ, KLÜĞÜ, INPUT VARIABLE, NEDEN DEĞİŞ DEĞİŞKEN SEBEP DEĞİŞ KENİİ : x(t), X(s) DEĞİŞKEN

y(t) Dinamik Eleman (Termometre) Çıkış Büyüklüğü

T0 F Q

Giriş Büyüklüğü x(t)

Su Isıtma Prosesi

T V

Çıkış Büyüklüğü

x(t)

+

+ z(t)

X(s)

Z(s)

X(s)

x(t) X(s) x(t) X(s)

ÇIKIŞ IKIŞ BÜYÜKLÜ KLÜĞÜ, OUTPUT VARIABLE, NETİ NETİCE BÜ BÜYÜKLÜ KLÜĞÜ, SONUÇ SONUÇ BÜYÜKLÜ KLÜĞÜ : y(t), Y(s)

Giriş Büyüklüğü y(t)

TRANSFER FONKSİ FONKSİYONU : Y(s)/X(s) = G(s)

z(t) = x(t) - y(t)

X(s) ve Y(s) fonksiyonları, zamanın değil, bir s=a + b·j biçimindeki bir karmaşık (kompleks) sayının fonksiyonudurlar. Bunlar zaman fonksiyonlarının Laplace dönüşümleri ile elde edilirler.

Dinamik Kıyaslayıcı ve Toplayıcı Elemanların Gösterimi ve Sinyallerin Bir Noktadan Ayrılması

Y(s)

Z(s) = X(s) - Y(s)

Blok diyagramları proses kontrolün akım şemalarıdır.

2

BLOK İNDİ NDİRGEME X U(s) R(S)

E(s)

P(s)

+ TR(s)

T(s) B(s)

GC(s)

Y

N(s) M(s)

GV(s)

GP(s)

+

+

T(s)

Q(s)

Tm(s)

C(s)

X1(s)

G1(s) + +

C(s) X2(s)

Isıtıcılı Tank Örneğine Göre Düzenlenmiş Geri Bildirmeli Kontrol Çevriminin Komple Blok Diyagramı

X3(s)

G2(s)

Paralel bağlı çalışan iki blok için eşdeğer blok. Y(s) = (G1(s) + G2(s))·X(s) İleri yön blokları : G(s) = GC(s)·GV(s)·GP(s)

GİRİŞİŞ-ÇIKIŞ IKIŞ BAĞ BAĞLANTILARININ ELDE EDİ EDİLMESİ LMESİ

Z G = Ga·Gb

Seri bağlı çalışan iki blok için eşdeğer blok. Y(s) = ((G1(s)·G2(s))·X(s)

T(s) H(s)

X

Z Gb

Ga

Seri çalışan bloklar

M(s) = (s)·G(s) M(s) + U(s)·N(s) = C(s)

U

B(s) = H(s)·C(s) R(s) - B(s) = (s)

N

C(s) = G(s) / [1+G(s)·H(s)] ·R(s) + NI(s) / [1+ G(s)·H(s)]·UI(s) R

E +

M G

+

C SERVO mod çalışma : Bozanetkenin ayar noktası olduğu çalışma.

B

C(s) = G(s) / [1 + G(s)·H(s)] ·R(s) H

İndirgenmiş Geri Bildirmeli Proses Kontrol Çevrimi Blok Diyagramı

REGÜLATÖR mod çalışma : Bozanetkenin yük değişkeni (yapay sistem bozanetkeni) olduğu çalışma. C(s) = N(s) / [ 1+ G(s)·H(s)]·U(s)

ÖRNEK PROSES KONTROL ÇEVRİ EVRİMLERİ MLERİ DENETİ DENETİM ORANI : C(S) / R(S)

SIVI DÜZEYİ KONTROLÜ : Besleme veya çıkış akımı ayarlanarak bir tanktaki sıvı düzeyi kontrol edilir.

HATA ORANI : (s) / R(s)

YÜK DENETİ DENETİM ORANI : C(s) / U(s)

KARAKTERİ KARAKTERİSTİ STİK DENKLEM : Yukarıdaki bütün oranlar için, indirgenmiş kapalı transfer fonksiyonunun paydası, [ 1+ G(s)·H(s)] değerindedir. Bu büyüklüğe kapalı kontrol çevriminin “KARAKTERİSTİK DENKLEMİ” adı verilir.

Kontrol Komutu Besleme Akımı F0

Referans Değer

z(t) Çıkış Akımı

Besleme Akımı F0

Kontrol Mekanizması

Valf

F

Referans Değer Kontrol Mekanizması

Kontrol Komutu

z(t) Çıkış Akımı

Valf F

3

Kontrol Mekanizması Refer. Düzey zR +

z

Kontrol Düzey Edici Farkı Kıyaslayıcı

P Hava Bas.

Son Kontrol Valfi

Düzey Kontrol Prosesi

F0(F) Sıvı Mik.

Sıvı Düzeyi z

Besleme Akımı F0 z(t)

Ölçülmüş Düzey z

Referans Değer Vericisi

Kontrol Mekanizması

Hareketsiz Orta Nokta

Valf Kolu

Düzey Ölçer Eleman

Çıkış Akımı

Valf Tıkacı

SİMULTANE GERİ BİLDİRMELİ KONTROL ÇEVRİMLERİ A. DİSTİLASYON KOLONUNUN KONTROL ÇEVRİMLERİ

pH DEĞERİ KONTROLÜ

Soğutma Suyu

Na2HPO4 + CO2 + H2O

Na2CO3 + H3PO4

PC

Disodyum fosfat

Kondenser Fosforik Asit Çözeltisi

Orifizmetre Karıştırıcı Na2CO3 çöz. Debi Kontrol Mekan.

¦

¦ pH Kont. Mekan.

Referans Debi

Referans pH Değeri

LC1

Destilasyon Kolonu Besleme Akımı LC2

Riflaks Baş Ürün

TC

Su Buharı Girişi

 Yüzer Tip pH Elektrotu

Reaktör

Riflaks Toplama Kabı

Süzmeye Ürün

Kondensat Çıkışı Taban Ürünü

B. BUHAR ÜRETEN BİR YARDIMCI TESİSİN KONTROL ÇEVRİMLERİ: Basınç ve düzey kontrol çevrimleri bağımsız çevrimlerdir. Yakıt besleme kontrol çevrimi ile su buharı çekme debisi birbirlerine bağımlıdırlar (Etkileşimli çevrimler). Baca Gazları Çıkışı

C. DÖNER FIRININ KONTROL ÇEVRİMLERİ

TC2

P

PC Aşırı Isıtılmış Su Buharı

PC

T1 T2

T3

TC1

FC1

LC

Yakıt Besleme

Kazan

Su Besleme FC2 Yakma Havası Girişi

PC: Basınç kontrolü LC: Sıvı seviyesi kontrolü FC1: Katı madde akış debisi kontrolü FC2: Gaz madde akış debisi kontrolü

4

PROSESLERİ PROSESLERİN SERBESTLİ SERBESTLİK DERECELERİ DERECELERİ (SD) Bir bilardo masası üzerindeki topun S.D. = 2 S.D. = B.değ. Sayısı

Denklem Sayısı

Basit Isı Değiştirici : Bağımsız Değişken Sayısı = 4 Denklem Sayısı = 1 Q = M·Cp·(T2 - T1) Serbestlik Derecesi = Maksimum kontrol edici sayısı = 4 - 1 = 3

Soğuk Akışkan Girişi M, T1

Sıcak Akışkan Çıkışı, M, T2

Verilen Isı Debisi, Q (Su Buharı ile veya elektriksel olarak) Basit bir Kimyasal Madde Üretim Tesisinin Tipik Kontrol Devreleri

Distilasyon Kolonu : Bağımsız Değişken Sayısı = 11 Denklem Sayısı = 3 S.D. = K.E. = 11 - 3 = 8

QK

Besleme Akımı MF, TF, XF

Fraksiyonlama Kolonu

Kondenser Baş Ürün, M1, T1, X1

Boyler Taban Ürünü, M2, T2, X2 QB

Sürekli Çalışan Destilasyon Kolonu ve Yardımcıları

AÇIK KONTROL (AYARLAMA KONTROLÜ) GERİ BİLDİRMELİ KONTROLÜN ÜSTÜNLÜKLERİ :

Bir veya daha fazla değişken, diğerlerinin değerlerine göre ayarlanır.

Bozanetkenleri ayrı ayrı dikkate almaz. Bu nedenle karmaşık bir proses bile yeterli sayıda kontrol çevrimi kurularak ucuz ve kolay biçimde kontrol edilir. X2’ye göre ayarlı gösterge GERİ BİLDİRMELİ KONTROLÜN SAKINCALARI : F Saf Su

Konsantre Tuzlu Su



Gösterge Pozisyonu

F1, X1

Hata saptanmadan kontrol işlevini başlatmaz. Hatanın oluşması için önlemler almaz.

Valf

Karıştırıcı F1

X2

X2 X2

Tuz Bileşen Dengesi : X2 = F1 / (F1 + FSU) · X1 Açık kontrolde sistemin çıkış büyüklüğü, hata tespiti amacıyla, giriş büyüklüğü ile kıyaslanmaz. Bu eksiklik yöntemin başlıca sakıncasıdır.

5

ÇEVRESEL KONTROL (Ç (ÇOKLU AÇ AÇIK KONTROL) Bozanetkenlerin başlıcalarına veya hepsine “açık kontrol” uygulanması ile meydana getirilir

Çevresel Kontrolde Tuz Seyrelticisi

Tuz Seyreltme Prosesi İçin Geri Bildirmeli Kontrol

ÖN KONTROL (FEEDFORWARD CONTROL) Ana fikir bozanetkenleri tespit edip, daha sisteme girmeden kontrol altına almaktır.

MO

Soğuk Akışkan Girişi Flovmetre M ,T 0

Q / MO·c

MO

0

Bilgi İşler

Q / MO2·cP

PROSES TASARIMI

T Su Buharı Girişi MO T / M O O

Kondensat Çıkışı



Sıcak Akışkan Çıkışı

M0 , T

P&ID DERS NOTLARI

TO DOÇ. DR. SÜLEYMAN KARACAN

Su Isıtma Tankı

7. Borulandırma ve Enstrumantasyon (P&I: Piping and Instrumentation)

• 7.1. Giriş • Proses akış–şemaları (flow–sheet), ekipmanların ve onların büyük ara bağlantı parçalarının düzenlenmesini gösterir ve proses doğasının bir tanımıdır.

• Borulandırma ve enstruman diyagramları (P&I diagram: Piping and Instrument) ise, ekipmanların, cihazların, borulandırmanın, vanaların, bağlantıların ve onların düzenlenmesinin mühendislik detaylarını gösterir ve sıkça mühendislik akım şemaları veya mühendislik çizgi diyagramları olarak adlandırılır.

6

P&I Diyagramları, proses ekipmanlarını, borulandırmayı, pompaları, enstrumanları, vanaları ve diğer bağlantıların düzenlenmesini gösterir ve şunları içermesi gerekir:

4. Gözetleme camı, süzgeç ve buhar tuzakları gibi borulandırma sisteminin iç hat parçaları olan yardımcı bağlantılara ayrı bir tanıtım numarası verilir.

1. Prosesin tüm ekipmanlarına bir ekipman numarası verilir. Ekipmanın orantılı olarak düzgün bir şekilde çizilmesi gerekir.

5. Pompalara uygun bir kod numarası verilir. 6. Tüm kontrol devrelerine ve enstrumanlarına ayrı bir numara verilir.

2. Boruların tümüne ayrı bir hat numarası verilir. Boru ölçüleri ve yapı malzemesinin gösterilmesi gerekir. Malzeme hat tanıtım numarasını kısmi olarak içerebilir.

P&ID prosesin akım şemasını andırır, fakat proses bilgileri gösterilmez. Her iki diyagramda da aynı ekipman için aynı tanıtım numaralarının kullanılması gerekir.

3. Tüm vanalara ayrı bir tanıtım numarası verilir. Tipi ve büyüklüğünün gösterilmesi gerekir. Vana tipi, vana için kullanılan bir sembol veya içerdiği vana numarası için kullanılan kod ile gösterilebilir.

7.3. Basit semboller (BS 1646’dan alınmıştır).

7.2. Semboller ve yerleşim (Symbols and layout) • Ekipmanları, vanaları, enstrumanları ve kontrol devrelerini göstermek için kullanılan semboller belirli bir tasarım ofisinin deneyimine bağlıdır. Ekipman sembolleri genellikle proses akım şemalarında kullanılanlardan daha ayrıntılıdır .

• . Enstrumanlar, kontrol ediciler ve vanalar için standart semboller İngiliz standartlarında (BS 1646) verilmiştir. Austin (1979) İngiliz ve ayrıca Amerikan standart sembollerinin (ANSI) anlaşılabilir bir özetini ve onların bazı müteahhitlik firmaları tarafından kullanılan örneklerini vermiştir.

• Kontrol vanası

Bu sembol tüm kontrol vana tiplerini; pnömatik ve elektrik motor sürücülü vanaların her ikisini de ifade etmek için kullanılır. Arıza modu

Açma arızası

Kapatma arızası

Olağan pozisyon

Ok yönü güç uygulayıcı arızasının vana üzerindeki konumunu gösterir.

Enstrumanlar ve kontrol ediciler

Enstruman tipi •

Yerel olarak konumlanmış Yerel konumlanmış ifadesi, kontrol edici ve yönlendiricinin tesiste bulunan algılama cihazının yerinin yerleştirilmesi anlamına gelir.

Ana panele konumlanmış Ana panel ifadesi ise, kontrol odasındaki bir panel üzerine yerleştirilmesi anlamına gelir.

Bununla bir yazısal kod ile kontrol edici cihazın bir devreyi ifade etmesi gösterilirÖrneğin, F = Akış hızı. Sonraki harfler ise fonksiyonu gösterir. 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Ölç. Özll.

İlk harf

Göster ge (I)

Kayıt (R)

Gös. Topl. (IS)

Kay. Topl. (RS)

Kontrol (C)

Gös. Kon. (IC)

Kay.Ko n. (RC)

Gö.Ko. To (ICS)

Ka.Ko. To (RCS)

Akış hızı

F

FI

FR

FIS

FRS

FC

FIC

FRC

FICS

FRCS

Seviye

L

LI

LR

LC

LIC

LRC

Boyutlar

U

UI

UR

UC

UIC

URC

Basınç

P

PI

PR

PC

PIC

PRC

Kalite

Q

QI

QR

QC

QIC

QRC

Işınım

R

RI

RR

RIS

RRS

RC

RIC

RRC

RICS

RRCS

Hız

S

SI

SR

SIS

SRS

SC

SIC

SRC

SICS

SRCS

Sıcaklık

T

TI

TR

TC

TIC

TRC

Ağırlık

W

WI

WR

WC

WIC

WRC

Diğer özll

X

XI

XR

XC

XIC

XRC

Farklı özl

D

DI

DR

DC

DIC

DRC

Örneğin, I = Belirtme RC = kaydedici kontrol edici

Tablo 7.1BS 1646 temelinde yazısal kodlar (1979)

7

Tanıtıcı Yazıların Anlamları İlk harf (X) A Analiz B Fırın alevi C İletkenlik D E F H I J K L M O P Q R S T V W Y Z

Yoğunluk veya spesifik gravite Voltaj Akış hızı El (Elle başlama) Akım Güç Zaman veya zaman şedülü Seviye Nem veya nemlilik Basınç veya vakum Miktar veya olay Radyoaktivite veya oran Sürat veya frekans Sıcaklık Viskozite Ağırlık Pozisyon

XYY

Hatlar

İkinci veya üçüncü harf (Y) Alarm

.

Kontrol

Enstruman bağlantı hatlarını ana proses hatlarından ayırt etmek için farklı bir şekilde çizilmesi gerekir. Nokta veya çizgi nokta normal olarak kullanılır.

Eleman Yüksek Gösterge

FRC

Kontrol hali Hafif veya düşük Orta veya ara Orifis Nokta Kayıt veya Yazma Anahtar Transmitter Vana, durdurucu Memba Gecikme veya hesaplama Sürücü

Tablo 7.2 ’de verilen veriler tesis bilgileri dışındaki tüm mekaniksel konuları içerir. Alışılmış olarak P&ID çiziminde kullanılanlar Tablo 7.3’de verilmiştir. Tablo 7.2 Borulandırma ve Enstrumantasyon Diyagramı (P&ID) dışında kalanlar İşletme koşulları, T, P Akım akışları Cihaz yerleşimleri Boru yolları a.Boru boyu b.Boru bağlantıları Destekler, yapılar, kurumlar

Tesiste ölçülebilen tüm proses bilgileri, P&ID üzerinde bir daire işareti ile gösterilir. Bu işaret, proses kontrol devrelerinde kullanılan ve kaydedilen bilgileri içerir. Diyagram üzerindeki daireler proseste elde edilen bilgilerin bulunduğu yeri ve alınan ölçümlerin tanıtımını ve nasıl bir bilgi temin ettiğini gösterir. Tablo 7.4 ’de, enstrumantasyon ve kontrol ile ilgili kullanılan tanıtıcı bilgiler özetlenmiştir. Tablo 7.4. Borulandırma ve Enstrumantasyon Diyagramı (P&ID) ’nın tanıtımı Cihazların Yerleşimi

Tipik bir kontrol devresi 1. Kapatma vanası 2. Kontrol vanası

Tablo 7.3 Borulandırma ve Enstrumantasyon Diyagramlarının oluşturulması Cihazlar için, içerdiği her parçanın gösterimi Yedek birimler Paralel birimler Her birimin detay özetleri Borulandırma için, içerdiği tüm hatların akış yönü, örnek bağlantılar ve özellikler Büyüklük (kullanılan standart ölçü) Şedül (kalınlık) Yapı malzemesi Yalıtım (kalınlık ve tip) Cihazlar için, tanıtım Göstergeler Kaydediciler Kontrol ediciler Cihaz hatları gösterimi

Cihaz Bağlantılarının Tanıtımı Kapiler Havalı (Pünomatik) Elektriksel

Tesise yerleştirilen cihaz Kontrol odasındaki panelin önüne yerleştirilen cihaz Kontrol odasındaki panelin arkasına yerleştirilen cihaz

Hemen hemen bütün kimyasal proses kontrol devrelerinde Son kontrol elemanı vanadır.

8

7.4 Kontrol ve Enstrumantasyon (Alet Kullanımı) • 7.4.1.Cihazlar Cihazlar, tesis işletimi boyunca anahtar proses değişkenlerini izlemeyi sağlar. Onlar, otomatik kontrol devrelerinde kurulabilir veya proses işlemlerinin manuel izlenmesinde kullanılabilir. Ayrıca, otomatik bilgisayarlı kontrol veri toplama sisteminin bir parçası olabilir. Kritik proses değişkenlerini izleyen cihazlara, kritik ve tehlikeli durumlarda operatöre haber vermek üzere bir alarm bağlanacaktır. Tercihan doğrudan ölçülmüş proses değişkenleri izlenir. Kolay ölçülen bazı bağımsız değişkenleri ölçmek pratik olmadığından yerinde izlenir.

7.4.2 Cihaz kullanımı ve Kontrol Amaçları Enstrumantasyon ve kontrol şemasını saptarken , tasarımcının birincil konusu: Güvenli tesis işletimi: -Proses değişkenlerini bilinen güvenli işletim sınırları içinde tutmak -Oluşan tehlikeli durumları tespit etmek, alarm ve otomatik kapatma sistemleri sağlamak. -Tehlikeli işletim yöntemlerini önlemek için bağlantı ve alarmlar kurmak Üretim: - Tasarım ürün çıktısını başarmak

Ürün kalitesi: - Belirli kalite standardı içinde ürün bileşimini sağlamak

7.4.3. Otomatik kontrol şemaları

Maliyet: - Diğer konulara eşit en düşük ürün maliyetinde işletmek

• Büyük bir proje için, ayrıntılı tasarım ve otomatik kontrol şemalarının spesifikasyonları özel kişiler tarafından yapılır. Burada bir proses için, kontrol sistemlerinin belirlenmesinde proses akım şemalarından geliştirilen, enstrumantasyon ve kontrolün ilkel şemasının hazırlanmasıdır.

Bunlar ayrılmaz konular olup, birlikte düşünülmelidir Ürün kalitesi, üretim hızı ve üretim maliyeti satış gereksinimlerine bağımlıdır. Örneğin, yüksek maliyetle daha iyi kalitede ürün üretmek en iyi strateji olabilir. Tipik bir kimyasal proses tesisinde bu konular, otomatik kontrol, manuel izleme ve laboratuar analizleri ile başarılır.

Rehber kurallar Aşağıdaki yöntem ilkel P&I Diyagramlarının çizilmesinde kullanılır: 1. Yatışkın tesis işletimi için açıkça ihtiyaç duyulan kontrol devrelerinin tanıtımı ve çizimi

Bunlar ilkel enstrumantasyonun hazırlanmasında ve kontrol şemalarında bir rehber olarak kullanılabilir.

2. Belli bir ürün kalitesinin elde edilmesinde kontroluna ihtiyaç duyulan anahtar proses değişkenlerinin tanıtımı. Kontrol değişkeninin doğrudan ölçümü kullanılarak kontrol devrelerini içeriği. Uygun bağımlı değişken seçimi. 3. Güvenli işletim için ilave kontrol devrelerinin içeriği ve tanıtımı, 1 ve 2. Basamağı hemen hemen kapsamaz.

4. Tesis geliştirme ve aksaklıklar için operatörler tarafından tesis işletiminin görüntülenmesinde ihtiyaç duyulan yardımcı cihazlarına karar verme ve gösterme. 5. Örnek noktalarının yerine karar verme.

(a) Seviye kontrolu (b) Akış kontrolu (c) Basınç kontrolu (d) Sıcaklık kontrolu

6. Yerel veya kontrol odasındaki kaydediciler ve okuma noktalarının yer ihtiyacına karar verme. Bu basamak 1 ve 4 arasında yapılır. 7. İhtiyaç duyulan bağlantılar ve alarma karar verme. Bu, basamak 3 ’te yapılır.

9

Basınç kontrolu

7.4.4. Tipik kontrol sistemleri

Basınç kontorlu, buhar veya gaz kullanılan pek çok sistem için gereklidir. Kontrol metodu, prosesin doğasına bağımlıdır.

İki faz arasında (sıvı-buhar) arayüzeyde mevcut herhangi bir cihazla, gereken seviyede ortalama arayüzey sağlanmalıdır.

- Seviye kontrolu

LC

Şekil’de bir kolonun tabanındaki seviye kontrolu için tipik bir düzenleme gösterilmiştir. Pompa boşaltma hattı üzerinde bir kontrol vanasının yer alması gerekir.

PC

Şekil 7.4.2.a. Doğrudan boşaltma ile basınç kontrolu

Şekil 7.4.1 Seviye kontrolu PC

Şekil 7.4.2.b. Yoğuşturucudan sonra yoğuşmayanların boşaltılması

Isı değiştiriciler

Akış Kontrolu Akış kontrolu sağlamak için sabit hızda çalışan ve yaklaşık sabit hacimde çıkış basan bir kompresör veya pompa bir yan geçiş (by-pass) kontrol kullanılmalıdır.

soğutma veya ısıtma ortamı akışının değişimi ile sıcaklık kontrolu konusundaki en basit düzenlemeyi gösterir.

FC

Proses TC

Şekil 7.4.3a. Emme-basma pompa için akış kontrolu

FC

Şekil 7.5a. Bir akışkan akımının kontrolu

FC

Eğer, alışveriş iki sabit akışlı proses akımı arasında ise, by-pass kontrol kullanılır. Şekil 7.4.b. Bir santrifüj compresör veya pompa için alternatif şema

Proses

TC

Şekil 7.5b. By-pass kontrol

Damıtma Kolonu Kontrolu

Kaynatıcı ve buharlaştırıcı kontrolu

Buharlaştırıcılar için sıklıkla seviye kontrolu kullanılır. Şekilde görüldüğü gibi akış kontrolu üzerindeki buharlaştırıcıya beslenen sıvı akış hızı ve kontrol edici ısıtma yüzeyine gönderilen buharın miktarını ayarlayarak seviye kontrol edilmektedir

Damıtma kolonu kontrolunun temel konusu, üst ve alt ürünün belirli bir bileşimini ve yan akımlarda bozulanların etkisini düzelterek temin etmektir.

FC TC

FC

LC

Besleme

TC

Buhar

Besleme

Buhar

Tuzak Şekil 7.6 Buharlaştırıcı Kontrol

Şekil 7.7a. Sıcaklık deseni kontrolu. Bu düzenleme ile tepe ve dip sıcaklık kontrol edicileri arasında iç etkileşim olur

10

Diferansiyel basınç kontrolu, düzenli yüklemede dolgulu işletimi temin etmek için dolgulu yataklarda sıkça kullanılır (Bkz. Şekil 7.7.c). Kolon performansını ve aksaklıkları izlemek için, ilave sıcaklık göstergesi veya kayıt noktaları içermesi gerekir. FC

FC Oran FC

ΔP LC

Oran

TC

FC ΔP

Şekil 7.7.b. Bileşim kontrolu. (Geri akma oranı bir oran kontrol edici veya bir bölücü kutu ile, ve dip ürün besleme sabit bir akış oranı olarak kontrol edilmiştir)

Şekil 7.7.c. Dolgulu kolon diferansiyel basınç kontrolu .

Reaktör Kontrolu FC

Reaktör sıcaklığı T Soğutma akışkanı akış hızı ayarlanarak kontrol edilir

Reaktör kontrolunda kullanılan şema, prosese ve reaktörün tipine bağımlıdır.

FC

FC

Besleme

LC TC

Seviye kontrol Soğutucu akışkan

Eğer, güvenilir on-line analiz edici bulunuyor ve reaktör dinamiği uygunsa, ürün bileşimi sürekli izlenebilir ve reaktör koşulları ve besleme akışı istenen ürün bileşimi ve verimini sağlamak için otomatik olarak kontrol edilir.

Basınç genellikle sabit tutulur Şekil 7.8 Tipik bir geri karıştırmalı tank reaktörü kontrol şeması

5.9. Alarm ve güvenlik tuzakları, ve bağlantılar

Bir otomatik önleme sisteminin temel bileşenleri şunlardır: 1.

Alarmlar, operatörlere ciddi potansiyel tehlikeleri ve proses koşullarındaki sapmaları haber vermek için kullanılır. Anahtar cihazlar, kontrol panelleri üzerindeki işitsel ve görsel alarmları çalıştırma da düğmelere ve aktarıcılara bağlanır. Gecikme veya yanıtım kaybı olduğu yerde operatörler ile tehlikeli durumun gelişmesinde rehberlik eder.

Kontrol değişkenini izlemek için bir algılayıcı bulunan ve önset değeri geçildiğinde bir çıktı sinyali sağlanması

2. Sinyali sürücüye iletmek için bir hat, genellikle, pnomatik veya elektriksel aktarıcı içermesi

3. Gerekli eylemi gerçekleştrimek için bir sürücü, vanayı açmak veya kapamak, motorun düğmesini kapatmak

Cihaz otomatik olarak tehlikeyi önlemek için, pompaların durdurulması, vanaların kapatılması gibi güvenlik sistemini işletmek üzere bir yanıltma sistemine bağlanır.

11

Güvenli bir aktarıcı bir kontrol devresine Şekil 7.9a ’da gösterildiği gibi yerleştirilebilir. Bu sistemde, yüksek sıcaklık alarmı pünomatik sürücü üzerindeki havayı bırakarak bir selenoid vanayı çalıştırır ve yüksek sıcaklıkta vana kapanır.

Sonuçta, güvenli sistem işletimi, kontrol cihazının güvenilirliğine bağımlıdır ve potansiyel tehlikeli durumlar için Şekil 7.9.b ’de gösterildiği gibi belli bir ayırma akatarıcı sistem daha pratiktir. İhtiyaç duyulan sistem işletimlerini temin etmek üzere aktarıcı sistemin periyodik kontrolu için hazırlık yapılmalıdır.

H H

TA TA TIC TIC

H TA

Hava

Şekil 7.9a. Kontrol sisteminin bir parçası olarak aktarıcı Şekil 7.9.b. Durdurma aktarıcısının ayrılması

12