Автоматизация тепловых процессов

Тепловые эффекты часто составляют основу технологических процессов. В связи с этим, вопросы автоматизации теплообменников, трубчатых печей, выпарных аппаратов и других объектов, связанных с передачей тепла, играют существенную роль.

Различают теплообменники: непосредственного смешения, поверхностные. В поверхностных теплообменниках теплопередача может протекать: 1.без изменения агрегатного состояния теплоносителей (нагреватели, холодильники), 2. с изменением агрегатного состояния (испарители, конденсаторы).

Регулирование теплообменников смешения заключается в поддержании постоянства температуры суммарного потока на выходе теплообменника (рис. 66). Входными величинами являются расходы жидкостей на входе и их температуры. Температуру суммарного потока обычно стабилизируют посредством изменения расхода одного из входных потоков. Теплообменники обладают малым запаздыванием и значительным самовыравниванием.

Рисунок 66 - Регулирование теплообменника смешения

Регулирование поверхностных теплообменников заключается в поддержании постоянства температуры одного из теплоносителей на выходе из теплообменника.

Процесс теплопередачи зависит от величин расходов продукта и греющего агента, изменения их удельных теплоемкостей, начальных температур, коэффициента теплопередачи, поверхности теплообмена. Коэффициент теплопередачи меняется незначительно и его можно считать величиной постоянной. Площадь теплообмена - величина постоянная. Таким образом возмущающими воздействиями будут изменения: расхода продукта, удельных теплоемкостей, начальной температуры продукта.

В качестве регулирующего воздействия выбирается изменение расхода греющего агента (рис. 66).

Рисунок 66 - Регулирование поверхностных теплообменников

Как объекты регулирования температуры теплообменники обладают большими запаздываниями, поэтому следует тщательно выбирать место установки датчика и закона регулирования. Знание начальных и конечных температур, расходов требуется для наладки и нормальной эксплуатации процесса. Прекращение подачи продукта может быть причиной выхода из строя теплообменника, поэтому отсутствие расхода продукта подлежит сигнализации.

При изменениях давления греющего агента (пара) меняется количество агента, поступающего в теплообменник, чем вносятся сильные возмущающие воздействия. Чтобы исключить их, используют регулятор давления в питающем коллекторе или двухконтурную САР (рис. 67).

Рисунок 67 - Регулирование поверхностных теплообменников с компенсацией возмущений

Если по условиям технологии не допускается изменение потоков теплоносителей, то температуру продукта регулируют путем байпасирования части продукта (рис. 68).

Рисунок 68 – Регулирование температуры путем байпасирования части продукта

Такая схема позволяет улучшить динамические характеристики системы регулирования, вследствие уменьшения времени запаздывания объекта. Недостатком является больший расход теплоносителя (для перегрева продукта).

Дата добавления: 2015-04-29