Способ автоматического управления процессом выпаривания в многокорпусной выпарной установке с промежуточным пароотбором

 

° юмъi . гг лan

1 натентно-: -..хн;;ческая ! ли кй

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ союз Соеетскик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М, Кл. В Olb 1/00

С 131 1/00

С 13g 1 06

Заявлено 22.III.1971 (№ 1641140/28-13) с присоединением заявки №

Комитат по делам изобретений и открытий ори Совета Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 23Х.1973. В|аллетень № 23

Дата опубликования описания З,IX.1973

УДК 664.1.048.046.72 (088.8) Автор изобретения

Л. И. Корниенко

Киевский технологический институт пищевой промышленности

Заявитель

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ВЫПАРИВАНИЯ В МНОГОКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ

УСТАНОВКЕ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПАРООТБОРОМ

Изобретение относится к области автоматизации управления многокорпусными выпарными установками с промежуточным пароотбаром. Оно может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, где осуществляют процессы многоступенчатого выпаривания, например в сахарной промышленности.

Известен способ автоматического управления процессом выпаривания.в многокорпусной установке, предусматривающий регулирование расхода греющего пара в первы" корпус. Согласно этому способу подводят пар более высокого потенциала в пространство испарения корпусов по каскадной схеме. В результате имеет место стабилизация давления, а следовательно, и производительности промежуточных корпусов независимо от таких постоянно действующих возмущений, как изменяющиеся пароотборы, изменяющиеся расходыы и концентрация поступающего на выпаривание продукта.

При управлении установками по этому способу минимальный расход греющего пара будет только при режимах, когда потребность во вторичном паре всех корпусов установки пе удовлетворяется и подпитка последних корпусов дополнительным паром извне необходима для обеспечения потребителей. В этом случае увеличение расхода греющего пара в первый корпус, вызванное применением подпитки, компенсируется уменьшением расхода пара для подпитки, так как суммарное потребление пара установкой и ее потребителями будет определяться суммой всех пароотборов независимо от распределения последних по корпусам, а также независимо от схемы осуществления подпитки.

1р Однако, если для достижения заданной конечной концентрации продукта выпаривается такое количество воды, что образующегося пара достаточна или даже в избытке для внешних потребителей, то при таких режимах

15 потребление пара установкой и ее потребителями обусловлсно потреблением греющего па.ра первым корпусом, т. е. его требуемой производительностью.

В этом случае применение подпитки вызы20 вает увеличение расхода греющего пара в установке, ибо при этом искусственно уменьшают пароотборы из промежуточных корпусов и их производительность, а требуемую производительность первого корпуса увеличивают.

25 Это является недостатком известного способа, Применение компрессора в качестве искр" ственного потребителя избытка вторичного пара не возмещает полностью затрат, связанных с увеличением расхода греющего пара в пер30 вый карп с.

382418

Цель предлагаемого способа — повысить эффективность выпаривания и при этом обеспечить работу многокорпусной выпарной установки при минимальном потреблении греющего пара для достижения заданной конечной концентрации раствора и снабжении внешних потребителей необходимым количеством пара.

Для этого расход греющего пара в первый корпус определяют в зависимости от величины расхода пара, поступающего на внешние потребители от каждого корпуса с учетом самоиспарения его в последнем корпусе и количества пара, необходимого для выпаривания продукта, при этом одновременно регулируют количество пара, поступающего на испарение продукта в последний корпус и на подпитку в первый в зависимости от количества пара, необходимого для выпаривания продукта, и количества пара, отбираемого на внешних потребителях.

На фиг. 1 изображена схема пятикорпусной выпарной установки, снабженная системой автоматического управления; на фиг. 2 — то же, с пароструйной компрессорной установкой и использованием последнего корпуса в качестве концентратора.

Система автоматического управления содержит вычислительное устройство 1, датчики 2 расхода пара на внешние потребители корпусов, датчик 8 расхода пара из последнего корпуса на конденсатор, датчик 4 расхода пара на последний корпус, датчики 5 и 6 соответствено расхода и концентрации поступающего в установку раствора, задатчики 7, регулятор

8 расхода греющего пара в первый корпус, выключатели 9 и 10, регулятор 11 расхода пара для подпитки пространства испарения первого корпуса, регулятор 12, регулятор 18 давления или температуры в греющей камере первого корпуса, регулятор 14 давления или температуры вторичного пара последнего активно работающего корпуса (пятого или четвертого), датчики 15 — 18, переключатель 19 и установленные на трубопроводах пара регулирующие органы 20 — 24.

Если многокорпусная выпарная уста:ювка снабжена пароструйным компрессором 25 (см фиг. 2) и последнии корпус работает в режиме концентратора, то в систему автоматического управления входит датчик 26 расхода инжектируемого пара на компрессор 25 и регулирующий орган 27, управляющий производительностью этого компрессора. B систему входят также элементы, управляющие потоком выпариваемого раствора (на чертеже це изображены).

На вход вычислительного устройства 1 поступают сигналы от датчиков 2 расхода пара на внешние потребители корпусов, датчика 8 расхода пара из последнего корпуса на конденсатор и датчика 4 расхода пара на последний корпус, датчиков 5 и 6 соответственно расхода и концентрации поступающего в установку раствора.

Кроме того, от задатчиков 7 поступают сигналы задания, пропорциональные величинам требуемой конечной концентрации раствора, .требуемого давления или температуры одного из корпусов, потерь давления или температуры по корпусам и коэффициентов теплопередачи корпусов.

По сигналам датчиков 8 и 4 определяют расход пара самоиспарения из последнего корпуса, С выхода вычислительного устройства 1 поступают управляющие сигналы на регулятор

8 расхода греющего пара в первый корпус, а также поочередно коммутируемые соответствующими выключателями 9 и 10 регулятор

11 расхода пара для подпитки пространства испарения первого корпуса и регулятор 12. С выхода вычислительного устройства 1 пост>пают управляющие сигналы также на регулятор 18 давления или температуры в греющей камере первого корпуса и регулятор 14 давления или температуры вторичного пара последнего активно работающего корпуса (пятого или четвертого, в зависимости от того, поступает или не поступает пар в греющую камеру пятого корпуса).

Кроме управляющих сигналов на входы регуляторов 8, 11, 18, 14 поступают сигналы от соответствующих датчиков 15 — 18, причем датчик 18 от последнего активно работаюшего корпуса подключается ко входу регулятора

14 переключателем 19. С выходов этих регуляторов поступают сигналы на соответствующие регулирующие органы 20 — 28.

На вход регулятора 12 кроме управляющего сигнала поступает сигнал от датчика 4, а с выхода этого регулятора — сигнал на регулирующий оран 24, установленный на трубопроводе пара в греющую камеру последнего корпуса. Если при управлении выпарной установкой применяют пароструйный компрессор

25 (см. фиг. 2) и последний корпус работает в режиме конденсатора, то регулятор 12 включает пароструйную компрессорную установку и регулирует расход вторичного пара, например, из первого корпуса на эту установку. В этом случае на вход регулятора 12 поступает соответствующий сигнал от вычислительного устросйтва 1 и сигнал от датчика 26 расхода инжектируемого пара на компрессор 25, а с выхода регулятора 12 сигнал поступает на регулирующий орган 27, управляющий производительностью этой установки. В этом случае регулятор 14 регулирует давление или температуру вторичного пара предпоследнего корпуса.

Управление работой выпарной установки с помощью приведенныx систем осуществляют следующим образом.

По сигналам от датчиков 2 — 6 (см. фиг. 1) и сигналам от задатчика 7, пропорциональным соответствующим измеряемым или задаваемым величинам, вычислительное устройство 1 определяет величину и знак небалапса

5 между К,р и W„„a соответствии с выражением: тр — и = SÎ 1 — —" — /Е1+ Ес, (1)

j-1 где У,р — количество пара для достижения заданной концентрации продукта;

5 количество пара для снабжения внешних потребителей;

Sq и b> — соответственно расход и концентра. ция поступающего в установку раствора;

܄— конечная концентрация раствора;

Z E — суммарный расход пара во всех корпусах (кроме последного);

Eñ †расх пара самоиспарения в последнем корпусе.

Если знак небаланса положителен (W,1)

)% и), то коммутирующий элемент (выключатель 9) отключает регулятор П, в результате чего регулирующий орган 21 перекрывает трубопровод подпитки, а коммутирую1ций элемент (выключатель 10) включает регулятор

12, который (по схеме на фиг. 1) включает последний корпус в активную работу, причем расход пара он поддерживает пропорциональным управляющему сигналу. Этот сигнал вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением:

Д„= — (W,р — W„),- (2) где Д вЂ” расход пара в последний корпус; и — количество корпусов.

На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии со следующим выражением: и — 1

Д, = W, = g Е "+ Д„ = W,ðj= I л — 1 — g (j — 1) Åj — (и — 1) Ą— Е„(3)

j=1 где Д1 — расход пара в первый корпус.

На регулятор 18 с вычислительного устрой ства поступает управляющий сигнал, опреде ляемый по формуле:

Q = Q.+ 1 (Ej+j- 1R)+L4 +

1=m+I 1=1 (4) и на регулятор 14 в соответствии со следующим выражением

Q = Q„— —, (Е,:+ ЬЕ;")+Д„+

+ щи при гл=л

382418 б где Q, — опредсляемая температура греющего пара первого коопуса при m=0, вторичного пара m-го корпуса при

m=1,2.... и;

Q, — требуемая (заданная) температура вторичного пара к-того корпуса:

AQ — потери температуры вторичного пара при переходе из (1 — 1) -рого в

i-тый корпус;

a — коэффициент, характеризующий зависимость производительности 1-то о корпуса от разности температур пара в греющей камере и поостранстве испарения, причем а =," (К;), где

К; — коэффициент теплопередачи

1-того корпуса.

15

При этом переключатель 19 подключает ко входу регулятора 14 датчик 18 последнего

20 корпуса.

В системе автоматического управления, имеющей компрессор 25 (см. фиг. 2). регулятор 12 включает пароструйный компрессор 25 и регулирует его производительность так. что25 бы расход инжектируемого вторичного пара из первого корпуса был пропорционален управляющему сигналу, который вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением: Еи 1 / ф (6)

На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии с выражением:

n — 1 и — 1

Д, = Ю, =; Е1 + Е1 — %,р — g Х

j-=1 1=г (7) Z (f — 1) Е,. — Е„

40 причем и — 1

%,Р = 5О 1 — — ; а W„: Е1+Е„

1-1

50 (8) 45 где Д< и W< — соответственно расход греющего пара в первый корпус и его производительность;

ЛЕ; — расход пара, инжектируемого пароструйным компрессором.

На регулятор 18 и на регулятор 14 с вычислительного устройства поступают управляющие сигналы в соответствии с выражением (4) при m=0 и (5) при т=и — 1.

Если же знак небаланса между W,ð и W„ отрицателен (Г,р(Ри), то коммутирующие элементы 9 и 10 включают регулятор 11 и отключают регулятор 12. Регулятор 11 включает подпитку пространства испарения первого корпуса и поддерживает расход пара подпитки пропорциональным управляющему сигнал;, который вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением:

65 ЬЕ""" = W„— Wn, 382418

Регулятор 12 прекращает подачу пара в последний корпус (см. фиг. 1) или подачу пара на компрессор (см. фиг. 2). На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии с выражением:

Д, = W, = g Е, — ЛЕ""" (9)

y=l на регулятор И вЂ” в соответствии с выражением (4) при т=О и на регулятор 14 — в соответствии с выражением (5) при m=H — 1, причем в системе управления, изображенной на фиг. 1, переключатель 19 подключает ко входу регулятор 14 датчик 18 предпоследнего корпуса.

Во всех случаях элементы управления потоком раствора через установку поддерживают уровень раствора в корпусах на оптимальной величине, что необходимо для достижения оптимальных коэффициентов теплопередачи корпусов.

Предмет изобретения

Способ автоматического управления процессом выпаривания в многокорпусной BbIIIBpHQH

5 установке с промежуточным пароотбором, например, в сахарном производстве путем регулирования расхода греющего пара в первый корпус, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности выпаривания, расход

10 греющего пара в первый корпус определяют в зависимости от величины расхода пара, поступающего на внешние потребители от каждого корпуса с учетом самоиспарения его в последнем корпусе и количества пара, необ15 ходимого для выпаривания продукта, при этом одновременно регулируют количество пара, поступающего на испарение продукта в последний корпус и на подпитку в первый корпус в зависимости от количества пара, необ20 ходимого для выпаривания продукта, и количества пара, отбираемого на внешние потребители, 382418

Составитель М. Андреева

Техред Г. Дворина

Редактор A. Либкина

Корректор Л. Чуркина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2383, 5 Изд. М 669 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делат изобретений н открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5