Способ определения оптимального времени переключения концентратов на промывку

 

Изобретение относится к способам автоматического определения оптимального времени работы концентраторов - выпарных аппаратов на промывку, в частности в целлюлозно-бумажной промышленности при концентрировании сульфатного щелока, и может быть использовано в микробиологической, химической и пищевой промышленностях. Целью изобретения является снижение удельных энергозатрат. Способ определения оптимального времени переключения концентраторов на промывку путем измерения расхода исходного и упаренного раствора, расхода и давления греющего пара, измеряют также температуру греющего пара на входе в концентратор и температуру кипения раствора. По измеренным параметрам определяют величины термического сопротивления греющей камеры и среднюю производительность концентратора по выпаренной воде за один цикл его работы. При достижении первой величиной максимального заданного значения, а второй - значения среднегодовой производительности, производят переключение концентраторов и изменение заданий их регуляторам расхода греющего пара, соответствующих режиму промывки и работы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4198778/23-26 (22) 24.02.87 (46) 23.06.90 Бюл. № 23 (72) Ю.Н.Пискунов, Е.П.Новиков, Т.С.Полегаева и С.А.Соколов (53) 66.012-52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1018661, кл. В 01 D 1/30, G 05 D 27/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1219108, кл. В 01 D 1/30, С 05 П 27/00, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДГЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО

ВРЕМЕНИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОРОВ

НА ПРОИ1!ВКУ (57) Изобретение относится к способам автоматического определения опти мального времени работы концентраторов — выпарных аппаратов на промывку, в частности в целлюлозно-бумажной промышленности при концентрировании сульфатного щелока, и может быть ис-

Изобретение относится к способам автоматического определения оптимального времени работы концентраторов— выпарных аппаратов между остановками на промывку, в частности в целлюлознобумажной промышленности при концентрировании сульфатного щелока, и может быть использовано в микробиологической, химической и пищевой промышленности, Целью изобретения является снижение удельных энергозатрат на концентрирование и промывку, „Л0 1572668 А 1 (g))g В 01 D 1/30, G 05 D 27/00

2 пользовано в микробиологической, химической и пищевой промьш ленности.Целью изобретения является снижение удельных энергозатрат согласно способу определения оптимального времени переключения концентраторов на промывку путем измерения расхода исходного и упаренного раствора, расхода и давления греющего пара измеряют также температуру греющего пара на входе в концентратор и температуру кипения раствора. По измеренным параметрам определяют величины термического сопротивления греющей камеры и среднюю производительность концентратора по выпаренной воде за один цикл его работы. При достижении первой величи- Ж ной максимального заданного значения, а второй — значения среднегодовой производительности производят переключение концентраторов и изменение заданий их регуляторам расхода греющего пара, соответствующих режиму промывки и работы. 3 ил . 473

Ю

Cb

Cb

На фиг.1 представлена схема уста- «рр новки для реализации способа определения времени переключения концентраторов; на фиг.2 — схема реализации определения текуще го э наче ния произ водительн ости аппарата по выпаренной воде и его минимального значения; на фиг.3 — схема блока управления запорной арматурой.

Установка состоит из двух концентраторов 1 и 2,из которых один находится в режиме работы, другой — на промывке кипящей промывной жидкостью.

Подачу греющего пара регулируют pery1572668. ляторами 3 и 4 расхода. Для контроля работы концентратора установлены приборы для измерения расхода исходного раствора 5 и era температуры 6, температуры греющего пара 7,8 и вторичного пара 9,10, концентраторов и ?, температуры кипения раствора

11,12, Для переключения линий раствора 10 и промывной жидкости установлена зайорная арматура с приводами 13-20, упРавляемая микропроцессорным контроллером, состоящим иэ следующих основНых алгоблоков: определения текущего

Значения производительности концентраТора при выпаренной воде И 2 1, интегрирования полученных величин 22, Определения среднего значения производительности за время работы 23, блока 24 сравнения с нуль-органом, блока 25 определения текущего значения величины термического сопротивления греющей камеры, блока 26 сравнения с нуль-органом, логической ячей- 25 ки И 27 и блока 28 управления запорной арматурой.

Схема, представленная на фиг.2,реализует в блоке 21 определение текущего значения производительности an- ЗО парата по выпаренной воде и его минимального значения, определяемого из условия работы аппарата с оптимальной

©реднегодовой производительностью.

В качестве элементов могут быть ис1 ользованы отдельные приборы (блоки).

Блок 28 включает в себя логические элементы И, таймеры (реле времени) для временной задержки и пусковую апПаратуру для управления исполнитель- 40

8hMH механизмами запорной арматуры.

Логические элементы И являются известными и так же как элементы, входящие в блок 21, могут быть реализованы указанными техническими сРедствами, 45

Способ осуществляют следующим образом.

После ручного включения концентратора, например 1, в работу сигнал открытого состояния запорной арматуры 16 поступает в блок 28 переключения и подготавливает его для управпения арматурой 13-20 и изменения задания регулятору расхода греющего пара 3 при поступлении сигнала.на переключение в режим промывки и задание регулятору 4 на режим работы. При ðaботе концентратора 1 на входы алго- блока 21 поотупают сигналй с выходов

1 „г„+ С,С„ где D> M>—

С С вЂ”, Р0 1 расходы греющего и вторичного пара; расходы исходного и упаренного растворов; скрытая теплота парообраэования, теплоемкость исходного и упаренного растворов," температура исходного и температура кипения упаренного раствора. датчиков 3,7,11,9,6, пропорциональные расходу греющего паря Б, его температуры Т, температуры кипения

"g 1 раствора t температуры вторичного

Р1 пара Т и йсходного раствора t о . Как постоянные величины вводят значения теплоемкости исходного и упаренного растворов (С „и Г p ) .

На входы алгоблока 2S подают сигналы По, То, t, и постоянную величину поверхности теплопередачи F. При этом первоначальный пуск установки осуществляется в следующем порядке: наполнение одного из аппаратов,например 1, щелоком, первоначально необходимо проверить, чтобы вся запорная арматура была закрыта и затем открыть подачу щелока через задвижку 16; подача греющего пара в аппарат и открытие линий слива конденсата, ус— тановки заданного расхода пара; после достижения заданной концентрации щелока в аппарате открывают задвижку 19 на линии слива, включают схему переключения аппаратов, предварительно установив максимальные значения задаваемых постоянных величин, определяют необходимые значения постоянных заданий и устанавливают их, сигналы состояния запорной арматуры 16 для аппарата 1 и 14 для аппарата 2 являются определяющими рабочее состояние аппарата, т.е. наличие поступления щелока на упаривание (фиг.3) или его промывку, поэтому эти сигналы использованы для блокировки ложных срабатываний системы управления.

В основу определения текущих значений производительности по выпаренной воде и термического сопротивления положены -.уравнения теплового и материального балансов.

Взаимосвязь между технологическими параметрами описывается уравнением теплового баланса концентратора

С учетом того, что

D< î KF(T t I) С2 G< — Ml, (2)

О р где K — коэффициент теплопередачи; 5

F — поверхность теплопередачи греющей камеры;

Т вЂ” температура греющего пара.

Уравнение (1) принимает вид

При условии стабилизации температуры кипения изменение коэффициента теплопередачи вызывает изменение температуры пара в греющей камере аппарата и полезной разности температур

Тe р, И

С (Ср й.рз — Ср,срь) + Ъ (д„- С„ср1) р М5

ДС

1 (4) где R - =— — термическое сопротивлеК ние греющей камеры.

Текущее значение термического со30 противления можно определить иэ выражения

F1 .dt s

R = — "--- — -- (5)0 ro

Текущее значение количества выпа-, ренной воды определяют из уравнения теплового баланса (1) В,r. — С,(С„с„— С» t)o)

С

Р1.

При переключении аппарата из режима работы в режим промывания время, затраченное на вытеснение раствора промывной жидкостью, а также вре- 5 мя, затраченное на вытеснение жидкости раствором, при переключении апйарата в режим работы после промывки, составляет время „чистых потерь, прн котором установка практически не про- 50 изводит готовой продукции.

Время Г выхода концентратора на о режим, при котором производительность по выпаренной воде принимают равной начальнОй Для даннОгО Цикла рабОты вафд, вводят в алгоблок расчета в виде постоянной временной задержки. Среднегодовую производительность определяют: из условия получения максимальной гоИз уравнений (1) и (2) 1572668 6 довой прибыли при снижении текущей производительности от начального до технологически допустимого минималь-1 ного значения и вводят ее в блок 24 как постоянную величину. Ввиду того, что величина начальной производительности Ы в процессе работы может изменяться в зависимости от эффективности очистки греющей поверхности от отложений, средняя производительность за цикл работы между промывками, равная среднегодовой, достигается при разном времени работы.

Для определения момента подачи сигнала на переключение концентратора на промывку необходимо определить среднюю производительность по выпаренной воде за контрольное время ра20 боты, например, равное С и сравнить

Il ее с заданной среднегодовой производительностью. Поэтому выходной сигнал

1 алгоблока 21 подают в блок 22 интегрирования, выходной сигнал которого поступает в блок 23 деления на время работы концентратора, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный средней производительности по выпаренной воде W., Этот сигнал сравнивается в блоке 24 с величиной сигнала, пропорционального И „ = M „н, определяемого из условия сохранения среднегодовой производительности W -,и при их равен1 стве на выходе получают сигнал на переключение концентратора на промыв- ку. В качестве дополнительного разрешающего сигнала используют сигнал увеличения термического сопротивления греющей камеры до заданного максимального значения.

Значение термического сопротивления определяют в блоке 25 из зависи мости (5) и сравнивают его значение с максимально допустимым значением в блоке 26, выходной сигнал которого подают на вход логического блока

И 27. Введение этого сигнала исключает преждевременное переключение концентратора на,промывку при случайных нарушениях режима работы и кратковременных изменениях параметров, по которым определяют текущую производительность по выпаренной воде в блоке 21 °

При поступлении в блок 28 переJ ключения сигнала с блока 27 и сигнала открытого состояния запорной арматуры 16 он подает команду на закрытие

1572668 (7) Я вЂ” Ь, у, о р

2« о "

M — Ь .« — o — . (12) о b

« к= 4 — b опт воды

Из уравнения (4) yggc «7

f(С г„.,)+ «7„. i, C„t„ (13) арматуры 16 и открытие арматуры 1. .

Затем с выдержкой времени подает curHall на открытие арматуры 20, закрытие арматуры 19 и изменение задания ре5 гулятору 3 расхода греющего napa., соответствующее режиму промывки концентратора кипящей промывочной жидКостью.

Одновременно с подачей сигнала на закрытие арматуры 16 подачи исходного раствора в концентратор 1 блок 28 переключений подает сигнал на открытие арматуры 14 подачи исходного раствора в концентратор 2 и закрытие арматуры 1 3 подачи промывочной жидкости. После выдержки времени на вы-. теснение жидкости исходным раствором поступает сигнал на закрытие арматуры 17, открытие арматуры 18 и изменение задания регулятора 4 на соответствующий режим работы. При последующем поступлении сигнала переключения в блок 28 перевод концентратора 2 в режим промывки и перевод концентратора 1 в режим работы производится автоматически, с последующим

"повторением циклов работы и промывки.

Снижение производительности описывается линейным уравнением ЗО где М вЂ” начальное значение произвоО дительности по выпаренной воде;

Ь вЂ” коэффициент, характеризуюппюй снижение производительности для данного продукта (является величиной постоянной при .постоянной подаче исходного раствора) „

Интенсивность процесса управления определяется состоянием поверхности нагрева и для получения максимальной производительности необходимо нести процесс при сохранечии максимально возможной производительности. Это можно достичь за счет увеличения числа промывок„ Однако последнее вызывает

5О увели ение производственных потерь в связи с увеличением времени, затраченного на переключения, и снижает среднюю производительность за год.

В связи с этим, оптимальное время

Б работы концентраторов между промывками может быть определено из условия, при котором суммарные потери от снижения производительности вследствие увеличения термического сопротивления поверхности нагрева при образовании отложений минимальны и равны потерям за суммарное время переключений,т.е.

И7р .Е F,= F,, (8) о где N — число переключений в году;

F, — площадь, численно равная потерям производительности за и время л

1 л

F (9)

F — площадь равная суммарным по3 терям производительности при переключениях, « о п, (1О) При подстановке выражений (9) и (1O) в (8), получают р Ь.4. л

g n откуда среднегодовое оптимальное время работы

Г 2И,„

L (1 1) ь

Следовательно, минимально допустимое значение производительности перед переключением концентратора на промывку должно быть

Максимально допустимое значение термического сопротивления при этом определяют из уравнений (4) и (5).

Учитывая, что при упаривании от начальной до заданной концентрации степень концентрирования остается постоянной, количество исходного раствора в конце цикла работы можно выразить через количество выпаренной

Ь., — Ь, И =G (-- — — — ) к

bL- b„ где const=Â, Ь2 !

М, тогда- Г,=-В

1572660

ГДЮЯЩцй ЙЩ) Зпар

Д7С/77

Снижение производительности происходит по линейному закону (7) .

Таким образом, прп управлении по предложенному способу время работы концентраторов между промывками автоматически корректируется в зависимости от степени очистки поверхности нагрева при сохранении допустимых минимальных значений производительности по выпаренной воде.

Формула изобретения

Способ определения оптимального времени переключения концентраторов на промывку путем измерения расхода исходного и упаренного раствора, расхода и давления греющего пара, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения удельных энегозатрат, дополнительно измеряют температуру греюще5 го пара на входе в концентратор и температуру кипения раствора, по измеренным параметрам определяют величины термического сопротивления греющей камеры и среднюю производительность концентратора по выпаренной воде за один цикл его работы и по достижении первой величиной максимального заданного значения, а второй— значения среднегодовой производительности производят переключение концентраторов и изменение заданий их регуляторам расхода греющего пара, соответствующих режиму промывки и работы.

157?668

30ЯУЯиО, 16

У1ПИДЫИЙ

Редактор А.Ша.ндор

Тираж 565

Заказ 1604

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьлиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",. г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5р

Гр 4

r cp

Фаг, Составитель A. Ïðóñêîâöoâ—

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шевкун