Проектирование системы автоматизации процесса сорбции в производстве урана | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Арыстанбаев К. Е., Раймов М. Н., Джаналиев Б. М., Байгабылова Д. Проектирование системы автоматизации процесса сорбции в производстве урана // Молодой ученый. — 2018. — №8. — С. 1-3. — URL https://moluch.ru/archive/194/48406/ (дата обращения: 18.11.2019).



Уран является одним из видов топлива для ядерной энергетики и рассматривается как стратегический материал для военных целей и обеспечения энергетической независимости страны. Традиционный способ добычи заключается в извлечении руды из недр, ее дроблении и обработке для получения искомых минералов. В технологии подземного скважинного выщелачивания (ПСВ), также известного как добыча растворением, руда остается на месте залегания, и через нее прокачиваются жидкости для выщелачивания минералов из руды [1]. Совершенно очевидно, что возможности способа подземного скважинного выщелачивания еще далеко не раскрыты, применение его сегодня основано в первую очередь на сравнительно небольшом практическом опыте предыдущих лет. Добыча урана методом подземного выщелачивания Метод подземного скважинного выщелачивания является наиболее привлекательным способом добычи урана с точки зрения упрощенности технологических операций, рисунок 1. При данном методе не происходит изменения геологического состояния недр, так как не производится выемка горнорудной массы.

Показатели процесса сорбции уран — глубина извлечения, емкость анионита — зависят от содержания его в перерабатываемом растворе, характеристике анионита, а также количества в растворе ионов — депрессоров сорбции, таких как, сульфат-, нитрат- и хлорид- ионы, ионов трехвалентного железа и серной кислоты. В области низкой концентрации урана (1–2,5 мг/дм3) коэффициенты его распределения Кр на порядок выше, чем в области высокой (0,1–1,0 г/дм3). Повышение кислотности продуктивных растворов (ПР) приводит к ухудшению сорбции урана [2].

В статье предлагается проектирование системы автоматизации процесса сорбции в производстве урана, что несомненно будет способствовать улучшению сорбции урана, снижению затрат на исходное сырье, улучшению условий труда и повышению экологической безопасности при добыче урана

Рис. 1. Схема добычи урана способом подземного скважинного выщелачивания

Проектируемая система автоматизации должна обеспечить:

– максимальный выход готового продукта, согласно технологическому регламенту;

– постоянный контроль за ходом всего технологического процесса;

– стабилизация всех параметров, существенно влияющих на протекание процесса;

– безаварийную работу основных технологических аппаратов;

– обеспечение безопасных условий работы и обслуживания;

– осуществление мер по охране окружающей среды.

Если проектируемая система будет удовлетворять всем перечисленным требованиям, то мы получим стабильную работу цеха сорбции.

В данной статье рассмотрим этапы управления колонной сорбции.

Этапы управления колонной сорбции в общем соответствуют этапам технологического цикла работы колонны:

Сорбция;

Очередь разгрузки;

Разгрузка;

Очередь загрузки;

Загрузка.

В режиме «Автомат» этапы выполняются под управлением ЭВМ и контроллера

Рис. 2. Режим «Автомат»

Переключение между этапами, как и переключение между режимами дистанционного управления, производится с ЭВМ оператора с помощью панели управления соответствующей колонны, вызываемой на дисплей ЭВМ по запросу оператора см. рисунок 2.

Особенности управления на отдельных этапах цикла

Сорбция: Ручной режим управления. При ручном режиме управления оператор сам управляет клапаном подачи раствора ПР в колонну с помощью регулирующего клапана на линии ПР.

При включении этапа сорбции в ручном режиме (или переходе на ручное управление сорбцией из автоматического) панель управления расширяется вниз, открывая кнопки и числовое поле ввода для управления положением клапана ПР. Кнопками оператор может ступенчато изменять положение клапана (на 1 % — кнопкой с одной стрелкой, на 5 % — кнопкой со сдвоенной стрелкой или в крайние положения — кнопками со стрелкой+чертой). В числовом поле при этом отображается выдаваемая системой уставка положения клапана ПР в процентах, в это поле оператор может ввести сразу новое значение уставки. Фактический расход ПР через колонну отображается в поле параметра расхода на линии подачи ПР в колонну.

Уставки окончания этапа сорбции в ручном режиме не учитываются. Процесс будет продолжаться до останова его оператором с помощью кнопки «Останов» на панели управления, аварийного останова или перевода в другой режим управления и остановки по соответствующим ему условиям.

a) Блокированный ручной режим:

Ручной сблокированный режим в части управления подачей ПР аналогичен ручному. Система дополнительно контролирует уставки окончания этапа и сама останавливает сорбцию при выходе параметров за эти уставки. При этом кнопка «Сорбция» на панели управления восстанавливается и «утапливается» кнопка «Останов».

b) Автоматический режим:

При пуске сорбции в автоматическом режиме система вначале выполняет 2 кратковременных полных открытия клапана ПР для выравнивания слоя смолы в колонне, а затем переходит к автоматическому регулированию расхода ПР согласно имеющейся уставке регулирования. Кнопки управления клапаном ПР на панели управления не открываются. Система также контролирует установленные для колонны условия окончания процесса сорбции (концентрация U в маточнике из колонны, накопленная в колонне масса U, уставка времени сорбции для колонны) и сама останавливает сорбцию и переходит на следующий этап цикла («Очередь разгрузки»).

При переходе в автоматический режим из другого режима сорбции система не отрабатывает начальные импульсы полного открытия клапана ПР. Если для участка сорбции не установлен режим «Выравнивание расходов» (описание см. в разделе «Выравнивание расходов для колонн с автоматическим управлением сорбции»), то текущее значение расхода ПР записывается как уставка автоматического регулирования расхода ПР для колонны. Если режим «Выравнивание» установлен, то уставка расхода ПР пересчитывается с учетом появления еще одной колонны с автоматическим сорбированием и эта уставка перезаписывается во все колонны с автоматическим управлением сорбцией.

Оператор может остановить автоматическое сорбирование колонны с помощью кнопки «Останов» на панели управления в любом режиме. При этом в режиме «Выравнивание» осуществляется пересчет уставок расхода ПР для оставшихся колонн с автоматическим сорбированием.

Выравнивание расхода ПР для колонн с автоматическим управлением сорбции.

Система позволяет задавать режим автоматического выравнивания расхода ПР через колонны с автоматическим управлением. При этом определяется суммарный расход ПР для всех колонн с неавтоматическим управлением, вычитается из уставки расхода ПР на весь участок сорбции, а остаток делится поровну между колоннами с автоматическим управлением сорбцией и записывается в качестве уставки регулирования расхода ПР для каждой такой колонны. При изменении количества колонн с автоматическим сорбированием, изменении уставки расхода ПР на участок сорбции или изменении расхода через колонны с неавтоматическим управлением автоматически пересчитываются уставки расхода на колонну.

При назначении режима автоматического выравнивания оно выполняется контроллером. В режиме выравнивания пересчет уставок автоматического регулирования ПР для колонн производится по следующим событиям:

Назначение режима выравнивания для участка сорбции;

При переводе колонны на этапе сорбции из режима «Ручной» в «Автомат».;

Начало сорбции для колонны с автоматическим управлением;

Окончание сорбции для колонны с автоматическим управлением;

Останов сорбции на колонне оператором при любом режиме управления;

Изменение уставки расхода ПР на участок сорбции в целом;

Отсутствие любого из вышеперечисленных событий в течение 1 минуты (для учета возможного изменения расхода ПР через колонны с неавтоматическим управлением).

Контроллер изменяет уставки автоматического регулирования расхода ПР для колонн в пределах, заданных минимальным и максимальным расходом для колонны. При выходе рассчитываемой уставки за эти пределы эта уставка не заносится, а на верхний уровень системы выдается соответствующий сигнал предупреждения. При появлении этого сигнала на верхнем уровне системы на дисплей оператора выводится окно с сообщением о выходе рассчитываемой уставки за пределы и предлагаются варианты ответных действий:

Ничего не предпринимать;

Установить уставку равной допустимому пределу;

При выходе за нижний предел — отключить колонну с наименьшим временем сорбирования.

Таким образом, выбрав первый вариант, оператор затем может самостоятельно перевести любую колонну в ручной или автоматический режим, остановить колонну, изменить расход через колонну с ручным управлением.

Литература:

  1. Арене В. Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнология) М, — Недра. — 1986. — 279 с.
  2. Б. А. Хакимов, Ж.Курбонов. Анализ продуктивных растворов и сорбция урана на анионитах// Труды всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки». Красноярск. -2015. –С.31–33.
Основные термины (генерируются автоматически): колонна, автоматическое управление, панель управления, участок сорбции, подземное скважинное выщелачивание, автоматический режим, автоматическое сорбирование, неавтоматическое управление, автоматическое регулирование расхода, режим.


Похожие статьи

Автоматизация регулирования основных параметров процесса...

Современный технологический процесс нельзя представить без автоматических систем управления. Корректным применением таких систем можно достичь оптимальных параметров эксплуатации, как определенного узла, так и технологического процесса в целом.

Разработка автоматизированной системы управления...

Разработка автоматизированной системы управления процессом обжига извести.

Панель оператора с сенсорным экраном представляет собой устройство класса «человеко-машинный

Автоматические выключатели ВА47–100 предназначены для защиты распределительных и...

О некоторых проблемах автоматизации и совершенствования...

Выработка рекомендаций по управлению. Дистанционное управление оборудованием и изменение параметров настройки локальных регуляторов. Перечисленные системы регулирования и управления, локальные автоматические модули не позволяют добиться...

Основные термины (генерируются автоматически)...

Основные термины (генерируются автоматически): экспериментальная САУ, автоматическое управление, частота вращения ротора, цифровой регулятор, режим работы, расход топлива, перепуск топлива, запуск двигателя, замкнутый контур дозирования топлива, давление воздуха...

Синтез регулятора системы управления электроприводами...

Ключевые слова: регулирование, стабилизация, управление техническими системами, автоматическое управление. Нередко в нашей жизни требуется поддерживать какое-то необходимое значение, препятствуя внешним возмущениям.

Моделирование системы автоматического регулирования...

Моделирование параметров системы автоматического управления регулирующей гидравлической задвижки атомной электростанции. База данных учета парогенераторов атомной электростанции.

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

Основной задачей автоматического управления ядерным реактором ВВЭР-1000 энергоблока АЭС является управление нейтронной мощностью. В режиме «Н» система его управления обеспечивает автоматическое поддержание постоянной плотности потока нейтронов в...

Разработка методики настройки автоматизированной системы...

- автоматического управления работой скважин первого подъема по уровню в резервуарах чистой воды (РЧВ)

Для автоматического регулирования технологического параметра, часто на практике, используется ПИД-регулятор.

Похожие статьи

Автоматизация регулирования основных параметров процесса...

Современный технологический процесс нельзя представить без автоматических систем управления. Корректным применением таких систем можно достичь оптимальных параметров эксплуатации, как определенного узла, так и технологического процесса в целом.

Разработка автоматизированной системы управления...

Разработка автоматизированной системы управления процессом обжига извести.

Панель оператора с сенсорным экраном представляет собой устройство класса «человеко-машинный

Автоматические выключатели ВА47–100 предназначены для защиты распределительных и...

О некоторых проблемах автоматизации и совершенствования...

Выработка рекомендаций по управлению. Дистанционное управление оборудованием и изменение параметров настройки локальных регуляторов. Перечисленные системы регулирования и управления, локальные автоматические модули не позволяют добиться...

Основные термины (генерируются автоматически)...

Основные термины (генерируются автоматически): экспериментальная САУ, автоматическое управление, частота вращения ротора, цифровой регулятор, режим работы, расход топлива, перепуск топлива, запуск двигателя, замкнутый контур дозирования топлива, давление воздуха...

Синтез регулятора системы управления электроприводами...

Ключевые слова: регулирование, стабилизация, управление техническими системами, автоматическое управление. Нередко в нашей жизни требуется поддерживать какое-то необходимое значение, препятствуя внешним возмущениям.

Моделирование системы автоматического регулирования...

Моделирование параметров системы автоматического управления регулирующей гидравлической задвижки атомной электростанции. База данных учета парогенераторов атомной электростанции.

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

Основной задачей автоматического управления ядерным реактором ВВЭР-1000 энергоблока АЭС является управление нейтронной мощностью. В режиме «Н» система его управления обеспечивает автоматическое поддержание постоянной плотности потока нейтронов в...

Разработка методики настройки автоматизированной системы...

- автоматического управления работой скважин первого подъема по уровню в резервуарах чистой воды (РЧВ)

Для автоматического регулирования технологического параметра, часто на практике, используется ПИД-регулятор.

Задать вопрос