Способ автоматического управлениямногокорпусной выпарной установкойбез промежуточного пароотбора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1902.79 (21) 2724572/29-12 (51)М. КЛ.

0 21 С 7/12 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 230181,Бюллетень N9 3

Дата опубликования описания 2 30181 (53) УДК б78.0S (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е.Г. Олейник, П.A. Казанюк и B.È. Прокопенюк (71) Заявитель

Украинское научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (54 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

МНО1 ОКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКОЙ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНОГО

IIAP00TEOPA

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом выпаривания концентрированных растворов в выпарных установках и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной, химической, пищевой и др. отраслях промышленности.

Известен способ автоматического управления многокорпусной выпарной установкой (МВУ) без промежуточного пароотбора путем регулирования температурного режима, который обеспечивает поддержание максимальной ее производительности (1j .

Недостатком указанного способа является то, что в качестве критерия оптимального управления объекта используется максимальная производительность, Так как максимизация текущей производительности требует усугубления теплового режима объекта, что приводит к сокращению длительности рабочего периода в цикле работы объекта, то производительность как критерий оптимального управления испольэовать нецелесообразно.

МВУ является энергоемким объектом управления, потребляющим большое

° количество свежего водяного пара, электроз нергии, воды. Следовательно, стоимость затрат, требуемых для ведения процесса выпаривания имеет большой удельный вес в общей себестоимости готового продукта. Поэтому наиболее целесообразно в качестве критерия управления объектом выбрать удельную себестоимость процесса выпаривания.

Кроме того, известно, что основной характеристикой выпарной установки является общий коэффициент теплопередачи, который зависит, в основном, от накипеобразования на трубках выпарны: аппаратов, а также от скоростей потоков температуры, плотности, вязкости щелока и др,, что не учитывается в известном способе.

Цель изобретения — оптимизация работы установки.

Укаэанная цель достигается тем, что определяют коэффициенты теплопередачи по корпусам выпарной установки по их значениям и заданной плот) ности щелока определяют минимальную удельную себестоимость, затем определяют значения расхода греющего пара и охлаждающей воды, которые соответствуют минимальной себестоимости, а регулирование температурного режима

798217 осуществляют в зависимости от этих значений и корректируют изменением расхода щелока.

На чертеже представлена схема системы антоматического управления.

Выпарная установка содержит выпар ные аппараты 1-6, соединенные последовательно (корпуса 3-5 на схеме не показаны), конденсатор 7 смещения с водяным охлаждением, вычислительное устройство 8, расходомеры 9-11 соответственно греющего пара, охлаждающей воды и поступающего раствора (щелока), блоки 12-14 управления исполнительными механизмами 15

17 для изменения расходон греющего пара, охлаждающей воды и поступаю- 15 щего раствора соответственно, измерители температуры греющего rrapa 18, соконого пара 19, слабого щелока 20, воды 21 на входе и 22 на выходе конденсатора и температур щелока 23 в 2О ныпарных аппаратах, концентратомеры для измерения концентрации поступающего щелока 24 и выходящего упаренного щелока 25 ° Движение теплоносителя (пара) и теплоприемника (щелока) 2 принято противоточным.

Щелок на выпарку поступает в аппарат и, проходя последовательно шесть ступеней выпаривания (аппараты 1-6), выводится из аппарата 6 в виде упаренного щелока (концентрация его

50%).

Греющий пар поступает н межтрубное пространство аппарата 6. В последующих аппаратах 5-1.выпаривание происходит эа счет сокового пара предыдущих ступеней. С последнего корпуса 1 соковый пар поступает в конденсатор 7,где охлащцается водой.

Управляющими воздействиями выпарной установки являются расход грею- 4Q щего пара, расход щелока на выпарку и расход охлаждающей воды конденсатора.

Главные управляющие воздействия расход греющего пара и расход охлажда-45 ющей воды конденсатора, так как они являются интегрирующими факторами, учитывающими все многообразие возмущений. Однако изменение расхода пара ограничено максимально допустимым рабочим давлением в греющей камере и паропроводе. При достижении расхода пара (или давления) максимально допустимого значения управляющим воздействием является расход щелока ча выпарку. 55

Конечным результатом влияния режимных параметров (расходов свежего и соковых паров, расхода щелока, их температур, концентрации щелока и т.д.) является количество выпаренной воды - Wg, которое может быть выражено как функция действия управляющих величин - расхода пара 0 и охлаждающей воды МЭ. Последние, в свою очередь, определяют непосредственно технико-экономические показатели работы ныпарной установки.

Способ осуществляют следующим образом.

Критерий оптимизации — удельную себестоимость процесса выпаривания определяют с помощью вычислительного устройства 8 по формуле цо ц w, ñ

С- (1)

О где С вЂ” удельная себестоимость процесса выпаривания;

Ц,Ц<- стоимость единицы греющего пара охлаждакщей воды, W — расход охлаждающей воды на е ко нде нс атор, Со- постоянная составляющая себес тоимос ти вы пари на ни я, W — количество выпаре н ной воды в

МВУ за ед. времени.

Оптимизация процесса выпаривания предусматривает определение таких значений расхода греющего пара ОО и расхода охлаждающей воды W8 н области заданных ограничений, при которых достигается наименьшее значение переменной составляющей удельной себестоимости процесса выпаривания С.

Это позволяет стабилизировать работу выпарной установки, а также обеспечивает необходимую концентрацию твердых веществ в сгущенном щелоке при минимальном потреблении пара и воды.

Расхоц греющего пара DO, охлаждающей воды на конденсатор W@ измеряют расходомерами. Стоимостные единицы — Ц, Ц, Со задают вручную.

Количестно вйпаренной воды в МВУ W вычисляют в вычислительном устройстве на основании материальных и тепловых балансов по корпусам выпарной установки, решая систему следующих уравнений:

Dîd,-W„.t î-(A„) (3„) = o

0,д -w (,-(е w,) р„)=0 6 Sî,P 6 =O о 2 Б где 5о — расход щелока на входе в МВУ;

Wz-Иб - количество выпаренной воды по корпусам; сС„ - коэффициент испарения, P„ — коэффициент самоиспарения.

Расход щелока на входе МВУ (S ) измеряют расходомером 11. Коэффициенты испарения сс„ и самоиспарения Д вычисляют по формулам

*;„-t, 9i=> <. (з) 798217 где 3„ - теплосодержание грекщего пл пара;

3„- теплосодержание сокового пара; с „ — температура кипения щелока в i-QM корпусе; с„„ — температура конденсата по корпусам.

При решении задачи оптимизации

МВУ весьма важную роль играет учет накипеобразования во времени. Накипеобразонание является одним из основных факторов, существенно влияющих на работу выпарной установки.

В процессе эксплуатации МВУ образо- вание накипи приводит к значительному росту термических сопротивлений увеличению расхода греющего пара, частым остановкам для промывки и чистки и, как следствие, к непрерынному снижению производительности.

Образование накипи непосредственно связано с изменением коэффициентов теплопередачи.

Получая функциональные зависимости изменений коэффициентов теплопередачи по корпусам выпарной установки Кл - КЬ производится корректировка математической модели для определения количества выпарной воды в МВУ (система уравнений 2).

Для этого с заранее выбранной периодичностью определяются коэффициенты теплопередачи по корпусам выЯарной установки в данный момент времени, пользуясь уравнением теплопередачи для каждого корпуса ос о - кл1 л л ((о. (л) =0 л-лО с-л 3 к;)- л л (п - л =о, где с„л - температура греющего пара

Jg — теплосодержание греющего пара; теплосодержание конденсата, Т„ — температура конденсации сокового пара по корпусам;

F. — поверхность нагрева выпарного аппарата;

К вЂ” коэффициент теплопередачи. С учетом рассчитанных коэффициентов теплопередачи математическое описание процесса выпаривания принимает вид

Кл л(4по

e, fs,-gа;)р, " и, "-2 303 „ 2 2(П2 2) а=(о + )Pq dg, - J (5)

6 Ь(п6 6

К Р (- Г)

Ь о 6 Ь

7 6 к6

ЩО=Е Мl;

1 4

Решая с помощью вычислительного устройства систему уравнений (5), находят расчетные значения количества выпаренной воды Wo с учетом накипеобразования. Подставив вычисленные значения в (i),можно получить текущую удельную себестоимость процесса выпаривания.

Поиск оптимального режима с учетом ограничений по технологическим параметрам (плотности упаренного щелока) осуществляется оптимизатором путем нахождения такой совокупности температур по корпусам ныпарной установки, которая обеспечивает минимум .критерия оптимизации. Вычислив on15 тимальные в данный момент времени значения температур по выпарным аппаратам, определяются величины упранляющих воздействий, обеспечивающие поддержание оптимального режима рабо20 МВУ л(по,)

Do î кл

25 (6)

0,365ТЬ+ 600-б Вк

Я(W67

Вк Вп

30 где сна сок температура воды "а вхо де и выходе конденсатора

I н виде уставок регулятору расхода пара и охлаждающей воды.

Применение изобретения обеспечивает проведение процесса выпаривания на оптимальном уровне.

Формула изобретения

Способ автоматического управления многокорпусной выпарной установкой без промежуточного пароотбора путем регулирования температурного режима, 45 отличающийся тем, что, с целью оптимизации работы установки, определяют коэффициенты теплопередачи по корпусам выпарной установки, по их значениям и заданной

«О плотности щелока определяют минимальную удельную себестоимость, затем определяют значения расхода греющего пара и охлаждакщей воды, которые соответствуют минимальной себестоимости, а регулирование температурного режима осуществляют в зависимости .от этих значений и корректируют изменением расхода щелока.

Ъ

Источники информации, принятые во внимание при экспеьтизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 4 8866004466, кл. В 01 0 1/30, 1976.

798217

Составитель H. Никольский

Техред С.Мигунова Корректор И. Муска

Редактор О. Малец

Заказ 99б3/33 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 ок арку