Классификация химико-технологических процессов и производств как технологических объектов управления.

1. По тоннажу продукции и структуре ассортимента. Различают крупнотоннажные ТОУ.

2. По характеру временного режима функционирования:

- ТОУ периодического действия, в них аппараты работают в технологическом режиме, тех.процессы представляют собой последовательность технологических и организационных операций, имеющих конечную производительность;

- ТОУ непрерывного действия – аппараты работают непрерывно, на вход аппарата непрерывно подаются исходные элементы, на выходе непрерывно отводятся целевые продукты, технологический процесс ведется в установленном режиме;

- ТОУ полунепрерывного действия – объекты управления, в которых аппараты функционируют непрерывно только в пределах интервала времени необходимого для переработки конечной порции сырья или промежуточного продукта.

3. По важности ТОУ в производстве:

- основные ТОУ предназначены для реализации основных технологических процессов производства. К ним относят процессы и оборудования для реализации стадий подготовки сырья, химического синтеза, разделение очистки целевых продуктов;

- вспомогательные ТОУ, к ним относят процессы и оборудования для временного хранения исходных реагентов, промежуточных и конечных продуктов и осуществление транспортных операций.

4. По информационной емкости ТОУ. Степень сложности ТОУ характеризуется информационной сложностью объекта, т.е. числом параметров участвующих в управлении.

5. По характеру параметров управления:

- ТОУ со сосредоточенными параметрами – это ТОУ в которых регулируемые параметры в данный момент времени в разных технологических аппаратах имеют одно значение соответствующего параметра при установившемся режиме (температура или концентрация продукта в аппарате с мешалкой);

- ТОУ с распределенными параметрами в которых значения параметров не одинаковы. Обычно значения изменяются вдоль какого-либо выбранного направления. Большинство объектов управления является объектами с распределенными параметрами (н-р трубчатая печь, ректификационная колонна). Для решения задач автоматизации ТОУ необходимо знать его характеристики и свойства. В качестве объектов управления рассматриваются и сами процессы протекающие в аппаратах. Для анализа свойств ТОУ его рассматривают кК звено системы управления, состояние которого характеризуется значениями некоторых входных и выходных параметров. У простых объектов различают 1 входной и 1 выходной параметр. Входным параметром может служить приток в аппарат вещества или энергии, а выходным – один из параметров продукта выводимого из аппарата.

Сложные объекты характеризуются несколькими взаимосвязанными параметрами. Примером простого объекта является печь: X – расход теплоносителя, Y – температура нагретого продукта. Примером сложного является ректификационная колонна. Исследование свойств проводят в состоянии равновесия и при изменении во времени характеризующих параметров т.е. в динамике. Основными свойствами объектов регулирования является самовыравнивание, емкость и запаздывание. Самовыравнивание объекта характеризует его устойчивость. Самовыравниванием называют свойство устойчивого объекта самостоятельно устанавливаться в равновесное состояние после изменения входной величины. В объектах с самовыравниванием ступенчатое изменение входной величины приводит к изменению выходной величины со скоростью . Количественно эта характеристика определяется степенью самовыравнивания под которой понимают отношение изменения входной величины объекта к изменению выходной величины по достижению объектом равновесного состояния:

.

Емкость объекта - свойство объекта, присущий всем динамическим звеньям. Емкость характеризует их инвариантность, то есть степень влияния входной величины объекта на скорость изменения выходной. Под емкостью понимается такое изменение входной величины которые производит изменения входной на 1 за единичный отрезок времени.

Даже ступенчатое изменение входной величины приводит к изменению выходной с конечной скоростью. Чем больше емкость, тем меньше скорость изменения объекта и наоборот.

Запаздывание – выражается в том, что его выходная величина начинает изменяться не сразу после начала возмущения, а через некоторый промежуток времени, называемый временем запаздывания. Все реальные объекты обладают запаздыванием, т.к. изменение потоков вещества или тепла распространяется в объектах с конечной скоростью и требуется время для прохождения сигнала от места нанесения возмущения до места где фиксируется изменение выходной величины .

6. По типу технологического процесса. Все технологические процессы по назначению можно разделить на:

- массообменные или диффузионные, предназначаются для разделения смеси компонентов или процессы перемещения вещества в пространстве за счет разности концентраций. К ним относят перегонку, ректификацию, абсорбция, адсорбция, экстракция, сушка, кристаллизация и испарение;

- гидромеханические процессы используются для разделения систем, процессы осуществляющие перенос количества движения. К ним относятся осаждение под действием сил тяжести, осаждение под действием цетробежных сил, под действием сил эл.поля, осаждение под действием ультразвука, фильтрование (под действием разности движения)

- механические предназначаются для измельчения классификации и транспортировки сыпучих материалов, процесс переработки твердых материалов под действием механических сил;

- тепловые процессы предназначаются для переноса тепла от одного тела к другому или процессы переноса энергии в форме теплоты: нагревание, охлаждение, конденсация и испарение;

- химические процессы предназначены для получения новых продуктов в результате химического взаимодействия исходных или процессы характеризующие процессы образования новых отличающихся по химическому составу или строению веществ при сохранении общего числа атомов и изотопного состояния.