RU134814U1 - Устройство для автоматического управления выпарной установкой - Google Patents

Abstract

Устройство для автоматического управления процессом выпаривания в выпарной установке, содержащее выпарной аппарат, теплообменник, уровнемер упаренного раствора, исполнительный механизм регулятора уровня упаренного раствора, вычислительное устройство, первичный преобразователь концентрации упаренного раствора, связанный с корректирующим регулятором, соединенным с регулятором соотношения "расход исходного раствора - расход тепла", который связан с исполнительным механизмом подачи пара и с расходомером исходного раствора, отличающееся тем, что устройство автоматического управления выпарной установкой снабжено связанными с входами вычислительного устройства первичными преобразователями температуры пара, давления пара и установленным после теплообменника расходомером конденсата греющего пара, при этом выход вычислительного устройства связан с регулятором соотношения "расход исходного раствора - расход тепла", и исполнительный механизм регулятора уровня упаренного раствора присоединен к входу исходного раствора, а исполнительный механизм подачи пара установлен после первичных преобразователей температуры и давления греющего пара.

Description

Полезная модель относится к технике автоматического управления процессом выпаривания и может быть использовано в химической, строительной, бумажной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности, а также в цветной металлургии при упаривании алюминатных щелоков.

Известно устройство для автоматического регулирования процесса выпаривания, предназначенного для осуществления способа автоматического регулирования процесса выпаривания по авт. свид. СССР №281408, кл. B01D 1/14, G05D 11/06, 1983. Устройство содержит выпарной аппарат, регулятор уровня упаренного раствора (в аналоге - регулятор расхода сырья по уровню), корректирующий регулятор (в аналоге - регулятор расхода продукта по его плотности), первичный преобразователь концентрации упаренного раствора (в аналоге - датчик плотности), регулятор соотношения, расходомер исходного раствора (в аналоге - датчик расхода сырья) и расходомер пара (в аналоге - датчик расхода тепла (пара)).

Недостатком известного устройства является неустойчивость работы системы регулирования соотношения «пар-жидкость». Причиной является наличие в устройстве расходомера пара.

Показания расходомеров пара и газообразных сред при отклонениях параметров измеряемой среды от их значений, принятых при расчете и градуировке, отличаются от действительных значений (Емельянов А.И. и др. «Практические расчеты в автоматике. Изд. «Машиностроение», Москва 1967 г., стр.179-181).

Для расходомеров пара таким параметром является плотность пара, значение которой зависит от давления и температуры пара. И, как правило, эти параметры пара в реальных эксплуатационных условиях изменяются в существенном диапазоне.

Для устойчивой работы систем регулирования необходимо, чтобы сигнал от расходомера пара, не откорректированный по плотности, не поступал в регулятор соотношения «расход тепла (пара) - расход сырья».

Недостатком известного устройства является и то, что кроме изменений параметров пара, которые происходят вне выпарной установки, например, при подключении дополнительного потребителя пара, параметры пара изменяет при работе и известное устройство. Это происходит из-за того, что регулирующий клапан размещен перед расходомером пара, и поэтому в процессе изменения подачи пара изменяет и давление пара, что приводит к отклонениям от градуировочных значений расходомера пара. Даже при постоянном расходе пара, но при изменившейся плотности пара в связи с изменением давления или температуры показания расходомера пара изменяется (Емельянов А.И. и др. «Практические расчеты в автоматике. Изд. «Машиностроение», Москва 1967 г., стр.179, табл.36). Таким образом, даже при фактически постоянном соотношении пар-жидкость расходомер пара даст ложный сигнал о необходимости изменения подачи пара. Последующая за этим подача пара приведет к более значительному отклонению концентрации упаренного раствора от заданного значения и, соответственно, к увеличению времени и колебательности переходного процесса - то есть к ухудшению качества регулирования.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является установка, предназначенная для осуществления способа автоматического регулирования процесса выпаривания по авт. свид. СССР №297366, кл. B01D 1/00, 1983. Данная установка принята в качестве прототипа.

Установка включает в себя выпарной аппарат, теплообменник (в прототипе - подогреватель), регулятор соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» (в прототипе - регулятор соотношения «количество сырья - количество тепла»), расходомер исходного раствора (в прототипе - датчик расхода сырья), первичный преобразователь концентрации упаренного раствора (в прототипе - датчик концентрации раствора), корректирующий регулятор (регулятор концентрации раствора), вычислительное устройство, уровнемер (в прототипе - регулятор уровня).

В известной установке автоматического регулирования предусмотрены регулятор уровня в корпусе установки, а также регулятор соотношения «количество сырья - количество тепла» для изменения подачи пара с коррекцией по концентрации раствора, выходящего из корпуса установки, значение сигнала которой формируется вычислительным устройством с учетом концентрации исходного раствора.

Для измерения количества тепла необходимы первичные преобразователи температуры и давления греющего пара, которые не предусмотрены в конструкции известной установки.

Кроме того, известной установке присущи те же недостатки, которые отмечены выше при анализе устройства по авт. свид. №281408 (неустойчивость системы регулирования соотношения «пар-жидкость»).

Указанные выше недостатки отсутствуют в предлагаемом в качестве полезной модели техническом решении.

Заявляемая полезная модель «Устройство автоматического регулирования выпарной установкой» отличается от прототипа тем, что устройство содержит первичные преобразователи температуры, давления пара и установленный после теплообменника расходомер конденсата греющего пара, связанные с входами вычислительного устройства, при этом выход вычислительного устройства связан с регулятором соотношения «расход исходного раствора - расход тепла», и исполнительный механизм регулятора уровня упаренного раствора присоединен ко входу исходного раствора, а исполнительный механизм подачи пара установлен после первичных преобразователей температуры и давления греющего пара.

Следует отметить равнозначность выражений «количество сырья -количество тепла» в прототипе выражению «расход исходного раствора -расход тепла» в заявляемом устройстве.

Заявленная полезная модель «Устройство для автоматического управления выпарной установкой» соответствует условиям патентоспособности.

Заявляемая полезная модель обладает новизной, так как совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники, как показали проведенные заявителем патентные исследования и представленный выше анализ аналогичных заявляемому технических решений.

Полезная модель промышленно применима, так как она так как может быть использована в химической, строительной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности, а также в цветной металлургии при упаривании алюминатных щелоков. И вся совокупность существенных признаков и каждый признак в отдельности воспроизводимы и не противоречат достижению желаемого технического результата.

Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявляемого устройства и его работы.

Полезная модель иллюстрируется схемой.

Устройство для автоматического управления выпарной установкой состоит из выпарного аппарата 1, теплообменника 2, трубопровода 3 исходного раствора, трубопровода 4 упаренного раствора, трубопровода 5 греющего пара, трубопровода 6 вторичного пара, трубопровода 7 конденсата греющего пара и трубопровода 8 неконденсирующихся газов. На трубопроводе 5 греющего пара размещены первичный преобразователь температуры 9 греющего пара, первичный преобразователь давления 10 и регулирующий клапан 11 подачи греющего пара. На трубопроводе 3 исходного раствора размещены расходомер исходного раствора 12 и регулирующий клапан 13 подачи исходного раствора. На трубопроводе 4 упаренного раствора размещен первичный преобразователь концентрации 14. На трубопроводе 7 конденсата греющего пара размещен расходомер 15 конденсата греющего пара. В выпарном аппарате 1 размещен уровнемер 16, который соединен с регулятором уровня 17. Расходомер 15 конденсата греющего пара, первичный преобразователь температуры 9 греющего пара и первичный преобразователь давления 10 соединены с вычислительным устройством 18, которое соединено с регулятором 19 соотношения «расход исходного раствора - расход тепла». Первичный преобразователь концентрации 14 связан с корректирующим регулятором 20, который связан с регулятором 19 соотношения «расход исходного раствора - расход тепла».

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В выпарной аппарат 1 через теплообменник 2 поступает исходный раствор по трубопроводу 3. Исходный раствор в теплообменнике 2 нагревают, снижая температуру пропускаемого через него конденсата греющего пара. При заполнении исходным раствором выпарного аппарата 1 до заданного уровня подают греющий пар по трубопроводу 5. Заданный уровень упаренного раствора в выпарном аппарате 1 поддерживают регулятором уровня 17, связанным с регулирующим клапаном 13. Вторичный (выпариваемый) пар удаляется из выпарного аппарата 1 по трубопроводу 6 и происходит концентрирование раствора. Значение концентрации упаренного раствора измеряют первичным преобразователем концентрации 14. Это значение появляется на корректирующем регуляторе 20 и сигнал поступает на один из входов регулятора 19 соотношения «расход исходного раствора - расход тепла». На остальные входы регулятора 19 поступают сигналы от расходомера исходного раствора 12 и вычислительного устройства 18. Вычислительное устройство 18 вычисляет расход тепла по сигналам расходомера 15 конденсата греющего пара, первичного преобразователя температуры 9 и первичного преобразователя давления 10 путем перемножения значения расхода конденсата греющего пара и значения удельной теплоты парообразования, которое вычисляется по аппроксимирующим выражениям. Аппроксимирующие выражения составляют по литературным данным («Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара, М.П. Вукалович и др. - Издательство стандартов, М. - 1969 г.) в зависимости от требующейся точности расчета и от технических возможностей располагаемой вычислительной техники. Соотношение «расход исходного раствора - расход тепла» поддерживают на заданном значении регулятором 19 с помощью регулирующего клапана 11 подачи греющего пара.

При изменении расхода греющего пара изменится и расход конденсата греющего пара. Вычислительное устройство 18 определит новое значение расхода тепла с учетом текущих значений температуры и давления греющего пара. Сигнал о значении расхода тепла с выхода вычислительного устройства 18 поступит на второй вход регулятора 19 соотношения, который изменит регулирующим клапаном 11 подачу необходимого количества пара для восстановления заданного соотношения «расход исходного раствора - расход тепла». В таком случае, вмешательство корректирующего регулятора 20 не потребуется.

При изменении уровня упаренного раствора регулятор уровня 17 изменит расход исходного раствора, значение которого от расходомера 12 исходного раствора поступит на вход регулятора соотношения 19. Регулятор 19 в соответствии с заданным соотношением изменит подачу греющего пара в выпарной аппарат 1.

При отклонении концентрации упаренного раствора от заданного значения, корректирующий регулятор 20 изменит задание регулятору соотношения 19. При увеличении концентрации упаренного раствора корректирующий регулятор 20 задаст новое - увеличенное соотношение «расход исходного раствора - расход тепла», и регулятор 19 соотношения уменьшит регулирующим клапаном 11 подачу пара в выпарной аппарат 1. При уменьшении концентрации упаренного раствора корректирующий регулятор 20 задаст новое - уменьшенное соотношение «расход исходного раствора - расход тепла», и регулятор соотношения 19 увеличит регулирующим клапаном 11 подачу пара в выпарной аппарат 1.

Заданные значения исходного раствора, расхода пара определяются при конструкторской разработке выпарной установки и зависят от физико-химических свойств упариваемого раствора и требующейся производительности установки.

При использовании заявляемого устройства в производстве возникают следующие технические преимущества:

- устойчивость работы устройства для автоматического управления выпарной установкой;

- повышение точности вычисления соотношения «расход тепла - расход сырья»;

- повышение продолжительности межпромывочного периода выпарной установки за счет замедления образования накипи на греющей поверхности и, как следствие, повышение производительности установки.

Claims (1)

1. Устройство для автоматического управления процессом выпаривания в выпарной установке, содержащее выпарной аппарат, теплообменник, уровнемер упаренного раствора, исполнительный механизм регулятора уровня упаренного раствора, вычислительное устройство, первичный преобразователь концентрации упаренного раствора, связанный с корректирующим регулятором, соединенным с регулятором соотношения "расход исходного раствора - расход тепла", который связан с исполнительным механизмом подачи пара и с расходомером исходного раствора, отличающееся тем, что устройство автоматического управления выпарной установкой снабжено связанными с входами вычислительного устройства первичными преобразователями температуры пара, давления пара и установленным после теплообменника расходомером конденсата греющего пара, при этом выход вычислительного устройства связан с регулятором соотношения "расход исходного раствора - расход тепла", и исполнительный механизм регулятора уровня упаренного раствора присоединен к входу исходного раствора, а исполнительный механизм подачи пара установлен после первичных преобразователей температуры и давления греющего пара.

   

Images