PROSES KONTROLE GİRİŞG TEMEL KAVRAMLAR. Karıştırıcılı Sıvı Isıtma Tankı

Transkript

1 PROSES KONTROLE GİRİŞG İŞ KONTROL : Canlılarda veya fiziksel sistemlerde davranışların belirli bir amaca yönlendirilmesi. 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. TEKNİK K YAPAY KONTROL : Mühendislerin yaptığı kontrol. Makine ve Elektrik Mühendisleri. İlkeler ve yöntemler aynı, sistemler farklı. KİMYA MÜHENDM HENDİSLERİ : Proses değişkenlerini kontrol eder. PROSES DEĞİŞ ĞİŞKENLERİ : Sıcaklık T, () Gaz basıncı P, (PC) Akış debisi F, () Sıvı hacmi V veya düzeyi Z, (LC) Derişim C, (CC) PH derecesi Ph, (phc) Viskozite değeri,, (VC) PROSES KONTROLÜN N GEREKLİLİĞİ İĞİ : Ürün kalitesini düzeltmek, hızlı değişimleri kontrol altında tutabilmek, üretim maliyetini düşürmek, üretim tesisinin çevre ile uyumlu çalışmasını sağlamak. GÜVENLİK K DÜZENED ZENEĞİ (ALARM) - Sistem tehlikeli çalışma bölgesine ulaştığında çalışır. KONTROL DÜZENED ZENEĞİ : Bu bölgeye girilmesini önler. TEMEL KAVRAMLAR Soğuk akışkan girişi, F, T0 SİSTEMSTEM : Proses elemanları veya eleman grupları. Termometre, Termometre ve kılıfı, Distilasyon kolonu, Kondenser PARAMETRE : Sistemin fiziksel büyüklükleri. CP,, U, DEĞİŞ ĞİŞKEN : Parametre olmayan sistem büyüklükleri. T, Z, C, P Sistem parametreleri genellikle değişkenlerin fonksiyonudur. bağ = f(t), CP = f(t) Bu bağımlılık gözardı edilir. Parametreleri sabit tutmak üzere kontrol yapılmaz. Yapılan kontrol, parametre değişimlerini de engeller. STATİK K (DURAĞAN AN KARARLI) SİSTEMS STEM : Değişkenleri zaman ve konumla değişmeyen sistemler. Model : Cebrik denklem (Çözümleri kolay) DİNAMİK K (KARARSIZ) SİSTEMLERS STEMLER : Değişkenleri zaman ve konumla değişen sistemler. Model : Diferansiyel denklem (Çözümleri zor). Su buharı girişi, m, Q V, T Sıcak akışkan çıkışı, F, T STATİK TASARIM DENKLEMİ Q = F C P (T 0 - T) = U A (TSB - T) Karıştırıcılı Sıvı Isıtma Tankı (kkal/saat) BOZANETKEN : Kararlı çalışmadan ayıran sistem değişkeni YAPAY BOZANETKENLER : T 0, 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 : cihazı karar verir. DİNAMİK K ISI DENGESİ : F C P (T - T 0 ) + Q = V C P (dt/dt) (kkal/saat) ediciye referans sıcaklık (ayar noktası, set point) verilmeli. Hata (Sapma, ayrılma, error) = TR - T (K) Hata işlenerek kontrol valfine komut gönderilir. ORANTILI (PROPORTIONAL) KONTROL EDİCİ: PV = PVK + KC PV = KC (mm) İNTEGRAL MOD KONTROL EDİCİ : d( PV)/dt = KI PV = KI dt (mm) PI KONTROL EDİCİ TÜREVSEL (DERIVATIVE) MOD KONTROL EDİCİ : PV = KD (d /dt) (mm) PD veya PID KONTROL EDİCİ GERİ BİLDİRMELİ KONTROL (FEEDBACK CONTROL): Sistemi kontrol etmede, çıkış bilgisini geriye bildirerek bunun referans değerden sapmasından yararlanılan kapalı kontrol çevrimi. 1

2 Düzeltme Komutu SON KONTROL VALFİ PROSES Büyüklüğü DİJİTAL PROSES KONTROL Hesaplanan Değer KONTROL EDİCİ Hata (Sapma) KIYASLAYICI Referans Değer ÖLÇME ELEMANI Odası Elemanları Ölçülmüş Büyüklük ün Proses Alanı Elemanları Ayar Noktası Bilgisayar D/A T A/D Tutucu Eleman Valf Proses T Ölçüm Elemanı Geri Bildirmeli Dijital Çevrimi ve Arabirimleri C Geri li Otomatik Proses Çevrimi Elemanları ÖRNEKLEYİCİ (SAMPLER) : Ölçme elemanından aldığı sürekli-analog sinyalleri kesikli-analog sinyaller haline dönüştürür. ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜ D (A/D CONVERTER) : Örnekleyiciden aldığı kesikli-analog sinyalleri bilgisayarın anlayıcı kesikli-dijital sinyallere dönüştürür. DİJİTAL-ANALOG ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜ D (D/A CONVERTER) : Bilgisayarın ürettiği dijital-kesikli sinyalleri, analog-kesikli sinyallere dönüştürür. TUTUCU (HOLDER) : Analog-kesikli sinyalleri, son kontrol elemanının (valf) anlayacağı analog-sürekli sinyallere dönüştürür. işlevi, BASIC, FORTRAN, PASCAL gibi dillerde yazılan programlar vasıtasıyla yapılır. Referans değer, bir analog cihaz üzerinden değil, yazılan programın içinde verilir veya değiştirilir. x(t) BLOK DİYAGRAMLARI VE GENEL NOTASYON Giriş Büyüklüğü Dinamik Eleman (Termometre) y(t) = f (x, t) y(t) Çıkış Büyüklüğü X(s) G(s) Dinamik Elemanın Giriş-Çıkış Büyüklükleri ve Neden-Sonuç İlişkisi İçin Blok Diyagramı T 0 F Q Su Isıtma Prosesi T V Y(s) = c(s) x(s) Y(s) GİRİŞİŞ BÜYÜKLÜĞÜ,, INPUT VARIABLE, NEDEN DEĞİŞ ĞİŞKENİ, SEBEP DEĞİŞ ĞİŞKENİ : x(t), X(s) ÇIKIŞ BÜYÜKLÜĞÜ,, OUTPUT VARIABLE, NETİCE BÜYÜKLB KLÜĞÜ, SONUÇ BÜYÜKLÜĞÜ : y(t), Y(s) Giriş Çıkış Büyüklüğü Büyüklüğü + + x(t) z(t) X(s) Z(s) Giriş Büyüklüğü y(t) Y(s) x(t) X(s) x(t) X(s) X(s) x(t) TRANSFER FONKSİYONU : Y(s)/X(s) = G(s) z(t) = x(t) - y(t) Z(s) = X(s) - Y(s) 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. Blok diyagramları proses kontrolün akım şemalarıdır. Dinamik Kıyaslayıcı ve Toplayıcı Elemanların Gösterimi ve Sinyallerin Bir Noktadan Ayrılması 2

3 BLOK İNDİRGEME U(s) N(s) X Y Z X G a G b G = Ga G b Z R(S) T R (s) E(s) P(s) M(s) + + G C (s) G V (s) G P (s) + T(s) Q(s) T(s) C(s) Seri bağlı çalışan iki blok için eşdeğer blok. Y(s) = ((G 1 (s) G 2 (s)) X(s) B(s) T m (s) H(s) T(s) C(s) X 1 (s) X 2 (s) G 1 (s) G 2 (s) + + X 3 (s) Isıtıcılı Tank Örneğine Göre Düzenlenmiş Geri Bildirmeli Çevriminin Komple Blok Diyagramı Paralel bağlı çalışan iki blok için eşdeğer blok. Y(s) = (G 1 (s) + G 2 (s)) X(s) İleri yön blokları : G(s) = G C (s) G V (s) G P (s) Seri çalışan bloklar GİRİŞ-ÇIKIŞ BAĞLANTILARININ ELDE EDİLMES LMESİ R + B E G M + N U C M(s) = (s) G(s) M(s) + U(s) N(s) = C(s) B(s) = H(s) C(s) R(s) - B(s) = (s) C(s) = G(s) / [1+G(s) H(s)] R(s) + NI(s) / [1+ G(s) H(s)] UI(s) SERVO mod çalışma : Bozanetkenin ayar noktası olduğu çalışma. C(s) = G(s) / [1 + G(s) H(s)] R(s) H İndirgenmiş Geri Bildirmeli Proses 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) DENETİM M ORANI : C(S) / R(S) ÖRNEK PROSES KONTROL ÇEVRİMLERİ SIVI DÜZEYİ KONTROLÜ : veya çıkış akımı ayarlanarak bir tanktaki sıvı düzeyi kontrol edilir. HATA ORANI : (s) / R(s) YÜK K DENETİM M ORANI : C(s) / U(s) KARAKTERİST STİK K 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. F 0 z(t) Komutu Valf Mekanizması Referans Değer z(t) F 0 Referans Değer Mekanizması Komutu Çıkış F Çıkış Valf F 3

4 Refer. Düzey z R Mekanizması z + Düzey Edici Farkı Kıyaslayıcı P Hava Bas. Son Valfi F 0 (F) Sıvı Mik. Düzey Prosesi Sıvı Düzeyi z F 0 Hareketsiz Orta Nokta Mekanizması Referans Değer Vericisi Ölçülmüş Düzey z Düzey Ölçer Eleman z(t) Valf Kolu Çıkış Valf Tıkacı Orifizmetre Debi Mekan. ph DEĞERİ KONTROLÜ Na 2 CO 3 + H 3 PO 4 Na 2 CO 3 çöz. Referans Debi Reaktör Na 2 HPO 4 + CO 2 + H 2 O Disodyum fosfat Karıştırıcı Yüzer Tip ph Elektrotu Fosforik Asit Çözeltisi ph Kont. Mekan. Referans ph Değeri Süzmeye Ürün SİMULTANE GERİ BİLDİRMELİ KONTROL ÇEVRİMLERİ A. DİSTİLASYON KOLONUNUN KONTROL ÇEVRİMLERİ Destilasyon Kolonu LC2 PC Riflaks Kondensat Çıkışı Kondenser Soğutma Suyu LC1 Riflaks Toplama Kabı Su Buharı Girişi Baş Ürün 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 2 PC Su PC LC Kazan 1 2 Yakma Havası Girişi Aşırı Isıtılmış Su Buharı Yakıt PC: Basınç kontrolü LC: Sıvı seviyesi kontrolü 1: Katı madde akış debisi kontrolü 2: Gaz madde akış debisi kontrolü 1 P T 1 T 2 T 3 4

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

6 ÇEVRESEL KONTROL (ÇOKLU( AÇIK A KONTROL) Bozanetkenlerin başlıcalarına veya hepsine açık kontrol uygulanması ile meydana getirilir Çevresel de Tuz Seyrelticisi Tuz Seyreltme Prosesi İçin Geri Bildirmeli ÖN N KONTROL (FEEDFORWARD CONTROL) Ana fikir bozanetkenleri tespit edip, daha sisteme girmeden kontrol altına almaktır. Soğuk Akışkan Girişi M O Q / M O2 c P Q / M O c Flovmetre Bilgi İşler M 0, T 0 M O M O T O / M O T Su Buharı Girişi Kondensat Çıkışı PROSES TASARIMI P&ID DERS NOTLARI T O Sıcak Akışkan Çıkışı M 0, T 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

7 P&I Diyagramları, proses ekipmanlarını, borulandırmayı, pompaları, enstrumanları, vanaları ve diğer bağlantıların düzenlenmesini gösterir ve şunları içermesi gerekir: 1. Prosesin tüm ekipmanlarına bir ekipman numarası verilir. Ekipmanın orantılı olarak düzgün bir şekilde çizilmesi gerekir. 4. Gözetleme camı, süzgeç ve buhar tuzakları gibi borulandırma sisteminin iç hat parçaları olan yardımcı bağlantılara ayrı bir tanıtım numarası verilir. 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. 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. P&ID prosesin akım şemasını andırır, fakat proses bilgileri gösterilmez. Her iki diyagramda da aynı ekipman için aynı tanıtım numaralarının kullanılması gerekir 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. vanası 7.3. Basit semboller (BS 1646 dan alınmıştır). 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 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. Enstruman tipi Bununla bir yazısal kod ile kontrol edici cihazın bir devreyi ifade etmesi gösterilir Örneğin, F = Akış hızı. Sonraki harfler ise fonksiyonu gösterir. 1 Ölç. Özll. Akış hızı Seviye Boyutlar Basınç 2 İlk harf F L U P 3 Göster ge (I) FI LI UI PI 4 Kayıt (R) FR LR UR PR 5 Gös. Topl. (IS) FIS 6 Kay. Topl. (RS) FRS 7 (C) LC UC PC 8 Gös. Kon. (IC) FIC LIC UIC PIC 9 Kay.Ko n. (RC) FRC LRC URC PRC 10 Gö.Ko. To (ICS) FICS 11 Ka.Ko. To (RCS) FRCS Örneğin, I = Belirtme RC = kaydedici kontrol edici 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 Ağırlık T W TI WI TR WR WC TIC WIC TRC WRC Tablo 7.1BS 1646 temelinde yazısal kodlar (1979) Diğer özll X XI XR XC XIC XRC Farklı özl D DI DR DC DIC DRC 7

8 Tanıtıcı Yazıların Anlamları XYY Hatlar İlk harf (X) İkinci veya üçüncü harf (Y). A Analiz Alarm B Fırın alevi C İletkenlik D Yoğunluk veya spesifik gravite E Voltaj Eleman F Akış hızı H El (Elle başlama) Yüksek I Akım Gösterge J Güç K Zaman veya zaman şedülü hali L Seviye Hafif veya düşük M Nem veya nemlilik Orta veya ara O Orifis P Basınç veya vakum Nokta Q Miktar veya olay R Radyoaktivite veya oran Kayıt veya Yazma S Sürat veya frekans Anahtar T Sıcaklık Transmitter V Viskozite Vana, durdurucu W Ağırlık Memba Y Gecikme veya hesaplama Z Pozisyon Sürücü Enstruman bağlantı hatlarını ana proses hatlarından ayırt etmek için farklı bir şekilde çizilmesi gerekir. Nokta veya çizgi nokta normal olarak kullanılır. FRC 1. Kapatma vanası 2. vanası Tipik bir kontrol devresi 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 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 ediciler Cihaz hatları gösterimi 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 Tesise yerleştirilen cihaz odasındaki panelin önüne yerleştirilen cihaz odasındaki panelin arkasına yerleştirilen cihaz Cihaz Bağlantılarının Tanıtımı Kapiler Havalı (Pünomatik) Elektriksel Hemen hemen bütün kimyasal proses kontrol devrelerinde Son kontrol elemanı vanadır. 8

9 7.4 ve Enstrumantasyon (Alet Kullanımı) 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 Cihaz kullanımı ve 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 Maliyet: - Diğer konulara eşit en düşük ürün maliyetinde işletmek 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 Otomatik kontrol şemaları 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 ilkel enstrumantasyonun hazırlanmasında ve kontrol şemalarında bir rehber olarak kullanılabilir. Rehber kurallar Aşağıdaki yöntem ilkel P&I Diyagramlarının çizilmesinde kullanılır: 1. Yatışkın tesis işletimi için açıkça ihtiyaç duyulan kontrol devrelerinin tanıtımı ve çizimi (a) Seviye kontrolu (b) Akış kontrolu (c) Basınç kontrolu (d) Sıcaklık kontrolu 2. Belli bir ürün kalitesinin elde edilmesinde kontroluna ihtiyaç duyulan anahtar proses değişkenlerinin tanıtımı. 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. 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

10 Tipik kontrol sistemleri Basınç kontrolu - Seviye kontrolu İki faz arasında (sıvı-buhar) arayüzeyde mevcut herhangi bir cihazla, gereken seviyede ortalama arayüzey sağlanmalıdır. PC Basınç kontorlu, buhar veya gaz kullanılan pek çok sistem için gereklidir. metodu, prosesin doğasına bağımlıdır. LC Şekil de bir kolonun tabanındaki seviye kontrolu için tipik bir düzenleme gösterilmiştir. Pompa boşaltma hattı üzerinde bir kontrol vanasının yer alması gerekir. Şekil a. Doğrudan boşaltma ile basınç kontrolu Şekil Seviye kontrolu PC Şekil b. Yoğuşturucudan sonra yoğuşmayanların boşaltılması Akış u Isı değiştiriciler Akış kontrolu sağlamak için sabit hızda çalışan ve yaklaşık sabit hacimde çıkış basan bir kompresör veya pompa bir yan geçiş (by-pass) kontrol kullanılmalıdır. Proses soğutma veya ısıtma ortamı akışının değişimi ile sıcaklık kontrolu konusundaki en basit düzenlemeyi gösterir. Şekil 7.4.3a. Emme-basma pompa için akış kontrolu Şekil 7.5a. Bir akışkan akımının kontrolu Eğer, alışveriş iki sabit akışlı proses akımı arasında ise, by-pass kontrol kullanılır. Proses Şekil 7.4.b. Bir santrifüj compresör veya pompa için alternatif şema Şekil 7.5b. By-pass kontrol Kaynatıcı ve buharlaştırıcı kontrolu Damıtma Kolonu u 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. LC Buhar Buhar Tuzak Şekil 7.6 Buharlaştırıcı Şekil 7.7a. Sıcaklık deseni kontrolu. Bu düzenleme ile tepe ve dip sıcaklık kontrol edicileri arasında iç etkileşim olur 10

11 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. Oran LC ΔP Oran 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 u Reaktör sıcaklığı T Soğutma akışkanı akış hızı ayarlanarak kontrol edilir Reaktör kontrolunda kullanılan şema, prosese ve reaktörün tipine bağımlıdır. 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. Soğutucu akışkan LC Seviye kontrol 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: 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. Cihaz otomatik olarak tehlikeyi önlemek için, pompaların durdurulması, vanaların kapatılması gibi güvenlik sistemini işletmek üzere bir yanıltma sistemine bağlanır. 1. 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 11

12 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. TA TIC H H TA TIC H TA Hava Şekil 7.9a. sisteminin bir parçası olarak aktarıcı Şekil 7.9.b. Durdurma aktarıcısının ayrılması 12