СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫПАРИВАНИЯ В МНОГОКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКЕ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПАРООТБОРОМ Советский патент 1973 года по МПК B01B1/00 C13F1/00 C13G1/06 

1

Изобретение относится к области автоматизации управления многокорпусными выпарными установками с промежуточным пароотбором. 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 первый корпус. Согласно этому способу подводят пар более высокого потенциала в пространство испарения корпусов по каскадной схеме. В результате имеет место стабилизация дагзлепия, а следовательно, и производительности промежуточных корпусов независимо от таких постоянно действующих возмущений, как изменяющиеся пароотборы, изменяющиеся расходы и концентрация поступающего па выпаривание продукта.

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

Однако, если для достижения заданной конечной концентрации продукта выпаривается такое количество воды, что образующегося пара достаточно или в избытке для внещних потребителей, то при таких режимах

потребление пара установкой и ее потребителями обусловлено потреблением греющего пара первым корпусом, т. е. его требуемой производительностью. В этом случае применение подпитки вызывает увеличение расхода греющего пара в установке, ибо при этом искусственно уменьщают пароотборы из промежуточных ко пусов и нх производительность, а требуемую производительность первого корпуса увеличивают.

Это является недостатком известного способа. Применение компрессора в качестве искусственного потребптеля избытка вторичного пара не возмещает полностью затрат, связанных с увеличением расхода греющего пара в первый корпус.

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 потребнтелей необходимым количеством пара.

Для этого расход греюш,его 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 Б 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 3 расхода пара из последнего корпуса на конденсатор, датчик 4 расхода пара на последний корпус, датчики 5 и 5 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 13 давления или температуры в греющей камере первого корпуса, регулятор 14 давления или температуры вторичного пара последнего активно работающего корнуса (пятого или четвертого), датчики 15-18, переключатель 19 и установленные на трубопроводах пара регулирующие органы 20-24.

Если многокорпусная выпарная установка снабжена пароструйным компрессором 25 (см фиг. 2) и последний корпус работает в режиме концентратора, то в систему автоматического управления входит датчик 26 расхода инжектируемого пара на компрессор 25 и рег)лирующий орган 27, управляющий производительностью этого компрессора. В систему входят также элементы, унравляющие потоком выпариваемого раствора (на чертеже не изображены).

На вход вычислительного устройства / поступают сигналы от датчиков 2 расхода пара на внешние потребители корпусов, датчика 3 расхода пара из последнего корпуса на конденсатор и датчика 4 расхода пара на последний корпус, датчиков 5 и (; 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 5 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 W регулятор 11 расхода пара для подпитки пространства испарения первого корпуса и регулятор 12. С выхода вычислительного устройства 1 поступают управляющие сигналы также на регулятор 13 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, 13, 14 поступают сигналы от соответствующих датчиков 15-18, причем

датчик 18 от последнего активно работающего корпуса подключается ко входу регулятора 14 переключателем 19. С выходов этих регуляторов поступают сигналы на соответствующие регулирующие органы 20-23.

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 / 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 приведенных 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 / определяет ве.-шчину и знак небаланса между WT-J) и Wu в соответствии с выражением:W,,-W (jEj+EX (1) где WTP - количество пара для достижения заданной концентрации продукта; WR - количество пара для снабжения внешних потребителей; 5о и bo - соответственно расход и концентрация поступающего в установку раствора;Ьп - конечная концентрация раствора; Sjfj - суммарный расход пара во всех корпусах (кроме последнего); ЕС - расход пара самоиспарения в последнем корпусе. Если знак небаланса положителен (тр WH), то коммутирующий элемент (выключатель 9) отключает регулятор 11, в результате чего регулирующий орган 21 перекрывает трубопровод подпитки, а коммутирующий 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„ -1(й7,р-1Гн), где Дп - расход пара в последний корпус; п - количество корпусов. На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии со следующим выражением:JI,W,- E;+JI; W,,)Ej- (п- 1) , (3) где Д - расход пара в первый корпус. На регулятор 13 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый по формуле: Q.-QK+ i - + Qi-i.i И на регулятор 14 в соответствии со следующим выражением mл-1 Q. QK- У ( У (,+ Д)-+Д„ + - i+ А rflO- Qi-i. I I при где Qni - определяемая температура греющего пара первого корпуса при /п 0. вторичного пара т-го корпуса при т,2,...п: QK - требуемая (заданная) температура вторичного пара к-того корпуса; AQ - потери температуры вторичного пара при переходе из (i-1)-рого в 1-тый корпус; 8;- коэффициент, характеризующий зависимость производительности г-того корпуса от разности температур пара в греющей камере и поостранстве испарения, причем (/С;), где /С, - коэффициент теплопередачи (-того корпуса. Нри этом переключатель 19 подключает ко входу регулятора 14 датчик 18 последнего корпуса. В системе автоматического управления, имеющей компрессор 25 (см. фиг. 2), регулятор 12 включает пароструйный компрессор 25 и регулирует его производительность так, чтобы расход инжектируемого вторичного пара из первого корпуса был пропорционален управляющему сигналу, который вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением: W.p - W,(6) На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии с выражением: Д,-: W, IX + 1 тр -1,Х X(,,(7) причем ) Д1 и Wj - соответственно расход греющего пара в первый корпус и его производительность; Afj-расход пара, инжектируемого пароструйным компрессором. На регулятор 13 и на регулятор 14 с вычислительного устройства поступают управляющие сигналы в соответствии с выражением (4) при т 0 и (5) при . Если же знак небаланса между Wyp и Wn отрицателен (), то коммутирующие элементы 5 и 10 включают регулятор )/ и отключают регулятор 12. Регулятор // включает подпитку пространства испарения первого корпуса и поддерживает расход пара подпитки пропорциональным управляющему сигналу, который вычислительное устройство / опре.тр,ляет в соответствии с выражением: W,- W,,,,(8)

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:

n-l

rt1

(9)

Д, - Vi7, rz 2 Ej -

на регулятор 13 - в соответствии с выражением (4) при т 0 и на регулятор 14 - в соответствии с выражением (5) при т п-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 поддержи)зают уров-ень раствора в корпусах на оптимальной величине, что необходимо для достижения оптимальных коэффициентов теплопередачи корпусов.

Предмет изобретения

Способ автоматического управления процессом выпаривания в многокорпусной выпарной

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

греющего пара в первый корпус определяют в зависимости от величины расхода пара, поступающего на внещние 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 корпус в зависимости от количества пара, необходимого для выпаривания продукта, и количества пара, отбираемого на внешние потребители.

PacmSop

Pacmeof