Система управления экспериментальной установкой для исследования кинетики теплогазовыделения

Экспериментальная установка состоит из пяти одинаковых аппаратов с мешалкой. Каждый аппарат снабжен замкнутой воздушной рубашкой, в аппарат герметично введены змеевик и электрический нагреватель. Нагреватель-змеевик служит для проведения тарировочных опытов, для быстрого подогрева исследуемого образца до начальной температуры в аппарате, для работы в изотермическом режиме и для ускоренного охлаждения содержимого аппарата. Змеевик в зависимости от условий проведения опыта подключается либо к термостату, либо к линии сжатого воздуха и служит для охлаждения содержимого аппарата. Подача воды в змеевик осуществляется включением и выключением насоса термостата, подача воздуха включением и выключением электромагнитного клапана ЭПК-09. Перемешивание в аппарате осуществляется магнитной мешалкой во фторопластовой оболочке. Аппарат помещен в цилиндрическую камеру с электрообогревом.

При измерении газовыделения газообразные продукты реакции разложения поступают из аппарата на два клапана ЭПК поочередно перераспределяющих поток газа на правую и левую половины датчика измерения объема газа. Разгерметизация и сброс продуктов разложения в специальную емкость обеспечивается пневмоклапаном, перемещающим вверх приемный штуцер емкости.

Структура системы управления
Контроль и управление технологическим процессом осуществляется с помощью микропроцессорного контроллера КРОСС-500 производства ОАО "ЗЭИМ" и автоматизированного рабочего места оператора под управлением MasterSCADA

Основные функции системы

• ввод исходных данных эксперимента

• опрос датчиков аналоговых сигналов с термопар с периодом не более 200 мсек, датчиков частоты вращения мешалок не более 100 мсек и остальных датчиков дискретных сигналов с периодом не более 1 сек

• контроль достоверности и фильтрация показаний датчиков аналоговых сигналов

• специальная обработка сигналов с термопар для обеспечения необходимой точности измерений, масштабирование и технологический контроль

• тепловая тарировка, включающая запуск установки в адиабатическом режиме, регистрацию температуры, расчет удельной теплоемкости образца и останов процесса тарировки

• газовая тарировка, включающая ввод исходных данных и запуск режима <газовая тарировка>, расчет объема датчика и останов режима 

• автоматическое управление технологическим процессом

• противоаварийная защита процесса: контроль хода изменения скорости тепло- и газовыделения во времени, реализация защитных блокировок, при достижении температурами и потоками газовыделений критических значений.

• архивирование информации о ходе эксперимента

• операторский интерфейс: отображение информации на мнемосхемах и обзорной панели, выдач трендов параметров, формирование журнала оператора, формирование и выдача итоговой информации о результатах экспериментов, управление отсечными клапанами и электродвигателями.
  

Автоматическое управление ходом экспериментов
АСУ ТП обеспечивает автоматическое управление температурой в нагревательных камерах и аппаратах в 5 режимах работы установки (нагрев, работа: адиабатический, изотермический режимы, тепловая тарировка, тарировка датчиков измерения газовыделения, останов).

По окончании эксперимента осуществляется формирование и выдача на экран дисплея информации о параметрах эксперимента (начальные температуры опыта, средняя скорость вращения мешалок, скорость удельного тепловыделения, скорость удельного газовыделения, удельная теплоемкость, объем выделенного газа, температуры в реакторе и нагревательной камере), о результатах тарировки, о показателях точности поддержания режимов работы установки.

В итоге система обеспечивает необходимую точность стабилизации температуры в реакторах в изотермическом режиме и в нагревательных камерах в адиабатическом режиме (режиме слежения за температурой в реакторах), а также необходимую точность расчетов параметров кинетики тепло и газовыделения.