Устройство управления узлом регенераторов Советский патент 1983 года по МПК F28D17/00 G05D23/00 

х со со

Изобретение относится к устройствам автоматического управления установками разделения газовых смесей, например воздуха, методом низкотемпературной ректификации, и может быть использовано для управления регенераторами, которые являются основными аппаратами подготовки воздуха для дальнейшего его разделения в ректификационной колонне.

Узел регенераторов воздухоразделительных установок рассчитывается по необходимым условиям теплообмена, исходя из допустимой величины перепада давления на участке от выхода продукта.в ректификационную колонну до потребителя, т. е. по гидравлическому сопротивлению для обратного потока. Этот перепад практически определяет число параллельно включенных регенераторов, стоящих под обратным потоком. Другое количество регенераторов, стоящих под прямым потоком, принимается равным полученному числу. Так традиционно решается узел регенераторов, который состоит из несколько параллельно включенных групп из двух регенераторов, соединенных между собой трубопроводами с переключающей арматурой. В этом случае все регенераторы, стоящие под прямым потоком, оказываются выбранными с больщим запасом по теплообменной поверхности и по числу регенераторов, так как давление прямого потока, равное 6 кгс/см, много больще давления обратного потока, составляющего 0,85 кгс/см.

Известно устройство для управления температурным режимом узла регенераторов, в основу которого заложено переключение пар регенераторов по достижению заданного значения температуры их холодных концов 1 .

Наиболее близким к изобретению является устройство управления узлом регенераторов, содержащее регенераторы, объединенные воздушным трубопроводом, соединенным с каждым из регенераторов посредством одного из воздушных клапанов, объединенные газовым трубопроводом, соединенным с каждым из регенераторов посредством одного из газовых клапанов, содержащих перепускные и сбросной клапаны, термометры, установленные на холодном конце регенераторов, связанные через программные блоки переключения регенераторов с указанными клапанами. Иереключение регенераторов с холодного дутья к теплому и обратно осуществляют при достижении заданной величины температуры на холодном конце регенераторов: Узел содержит постоянные пары переключаемых регенераторов. Для стабилизации температурного режима на воздущном потоке каждой пары регенераторов установлен регулирующий орган 2.

Недостатком этого устройства является то, что число регенераторов, стоящих под

прямым и обратным дутьем, одинаково (п ш). Это не позволяет обеспечить оптимальное число регенераторов, стоящих под прямым и обратным дутьем, оптимальную продолжительность периода дутья и

равномерное распределение возмущений. Для этого устройства характерны сложная трубная обвязка на теплом конце регенераторов, наличие дорогостоя111,ей регулирующей арматуры и приборов регулирования,

сложных трехходовых сбросных клапанов (на каждую пару по одному такому клапану). Все это приводит к увеличению капитальных и энерегтических затрат.

Цель изобретения - оптимизация работы регенераторов за счет сокращения энергетических и капитальных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления узлом регенераторов снабжено блоком формирования переключаегиых пар регенераторов, соединенным с программным блоком, регенераторы объединены перепускным трубопроводом, соединенным с каждым регенератором посредством одного из перепускных клапанов, а сбросной клапан установлен на перепуск5 ном трубопроводе.

Кроме того, программный блок содержит ячейку управления перепускными клапанами, ячейки управления перепускными и сбросным клапанами и ячейку управления сбросным клапаном, связанную с ячейками

0 управления перепускными и сбросным клапанами всех регенераторов.

На фиг. 1 изображен узел регенераторов установки разделения воздуха; на фиг. 2циклограмма работы узла регенераторов; на фиг. 3 - схема системы управления узлом регенераторов; на фиг. 4 - диаграмма переключения клапанов регенераторов.

Устройство содержит регенераторы 1-8 с общи1у1 трубопроводом 9 петлевого потока, объединенные воздущным трубопроводом 10 через воздушные клапаны 11 -18, объединенные газовым (продукционным) трубопроводом 19 через газовые клапаны 20- 27 и перепускным трубопроводом 28 через перепускные клапаны 29-36, соединенные с одним сбросным клапаном 37. На выходе воздушного потока из каждого регенератора

установлены термометры 38-45 с сигнализаторами.

На вертикальной оси фиг. 2 указаны регенераторы 1-8, а на горизонтальной оси моменты переключения регенераторов. Имеется последовательность переключений: первый переключается с четвертым, второй с пятым, третий с шестым, четвертый с седьмым, пятый с восьмым, гнестой с первым, седьмой со вторым, восьмой с третьим. На этом полный цикл переключения

5 оканчивается, т. к. в дальнейшем опять повторяется комбинация переключений. Точки на горизонтальной оси характеризуют мо.менты переключения, в этот момент температура прямого потока после регенераторов достигает заданного значения. Каждой такой точке приписан единственный термометр, выдающий информацию на переключение регенераторов.

Переключение обеспечивается специальным устройством - системой управления узлом регенераторов (фиг. 3), содержащей сигнализаторы температуры 38-45, блок 46 формирования переключаемых пар регенераторов, общий программный блок 47, состоящий из программных блоков 48-55 с однотипными ячейками управления перепускными клапанами 56, однотипными ячейками 57 управления перепускными и сбросным клапанами и ячейку 58 управления сбросным клапаном, связанную с ячейками 57 всех регенераторов.

Устройство работает следующим образом.

При достижении заданной температуры, например, на холодном конце регенератора 1 срабатывает сигнализатор 38, при этом начинают переключаться клапана 11, 20 и 29. Одновременно организуется пара, состоящая из регенератора 1 и регенератора 4, клапана которого 14, 23 и 32 также начинают переключаться, причем регенератор 1 является ведущим, так как регенератор 4 переключается по его команде.

Устройство осу111ёствляет переключение потоков, так, чтобы узел регенераторов представлял собой единую группу, в которой числа регенераторов, стоящих под обратными и прямым дутьем, выбраны постоянными по таблице

п|3 4 5 5 6

23345

а переход регенераторов из одного состояния в другое осуществляют последовательно, обеспечив полный замкнутый цикл в группе так, что времена; в течение которых каждый регенератор стоит под обратным и прямым потоками, пропорциональны -пАггГ и 5 соответственно. Переход регенераторов из одного состояния в другое по полному замкнутому циклу осуществляют комбинационно путем формирования комбинаций регенераторов кратных n-fm, которые исчезают через промежутки времени, пропорциональные Каждую комбинацию строят из ведущего регенератора, стоящего под прямым дутьем, и ведомого, стоящего под обратным дутьем, а время переключения комбинации определяют-по ведущему регенератору.

Это осуществляет блок 46, в данном случае он включает программные блоки 48 и 51 и блок 58.

В блоке 58 срабатывает ячейка 56 (длинный перепуск), а в блоке 51 срабатывает

ячейка 57 (короткий перепуск). Во время, равное разности между длинным и коротким перепуском (фиг. 4), срабатывает общая для всех регенераторов ячейка 58 управления сбросным клапаном. В дальнейшем все рассужден.ия повторяются путем

чередования регенераторов (как показано на циклограмме фиг. 2).

В данном примере выбран узел регенераторов с восьмью аппаратами, из три 1, 7 и 8 стоят под прямым дутьем и пять 2-6 - под обратным. При любом переключении всегда три стоят под прямым дутьем и пять под обратным. Полный цикл переключения проходит тогда, когда все регенераторы поменяют свое дутье, т. е. это происходит через восемь временных интервалов. Каждый регенератор за полный цикл

Т находится под прямым дутьем в течение времени, пропорционального 3/8Т, в общем виде (1й+-к) и под обратным дутьем в течение времени, пропорционального 5/8Т, в общем виде (тйТя)ТОбъединение регенераторов в одну группу и однотипность их переключения позволяет выбирать оптимальную с теплотехнической точки зрения схему включения регенераторов.

Последовательно переключение и формирование пар регенераторов, существующих короткое время, позволяет равномерно распределить возмущения на все регенераторы.

Ожидаемый экономический эффект на 1 установку составляет 20 тыс. руб. за счет

сокращения числа регенераторов ЗО тыс. руб. за счет сокращения арматуры трубопроводных коммуникаций и оборудования автоматики и 10 тыс. руб. за счет уменьщения сопротивлений на входе в регенераторы. Ожидаемый годовой экономический эффект

180 тыс. руб.

J 5 6

- нлапан отнрыт

Фиг

i: УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ .УЗЛОМ РЕГЕНЕРАТОРОВ, содержащее регенераторы, объединенные воздушным трубопроводом, соединенным с каждым из регенераторов посредством одного из воздушных клапанов, и объединенные газовым трубопроводом, соединенным с каждым из регенераторов посредством одного из газовых клапанов, перепускные и сбросной клапаны, термометры сопротивления, установленные на холодных концах регенераторов, связаннью через программный блок переключения регенераторов с указанными клапанами, отличающееся тем, что, с целью оптимизации работы регенераторов за счет сокрашения энергетических и. капитальных затрат, устройство снабжено блоком формирования переключаемых пар регенераторов, соединенны.м с программным блоком, регенераторы объединены перепускным трубопроводом, соединенным с каждым регенератором посредством одного из перепускных клапанов, а сбросной клапан установлен на перепускном трубопроводе. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что программный блок содержит ячейку управления перепускными клапанами, ячейки управления перепускными и сбросс: $9 ным клапанами и ячейку управления сбросным клапаном, связанную с ячейками управления перепускным и и сбросным клапа(Л нами всех регенераторов..