Способ автоматического управления блоком параллельно работающих аппаратов Советский патент 1982 года по МПК G05D27/00 

CSfJ СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к способам автоматического управления выпарными установками в производствах получения термонеустойчивых продуктов, например в производстве кормового концентрата лизина, и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической промышленности.

I , Известен способ автоматичейкого распределения нагрузки между параллельно работающими технологическими аппаратами путем изменения нагрузки на каждый технологический аппарат в зависимости от толщины инкруста.ции в аппарате, измеряемой на участke аппарата, расположенном от его основания на расстоянии, равном 20HSO общей высоты аппарата 1 .

Недостатком известного способа является tp7 Что не учитывается степень загрязнения поверхности теплопередачи аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому ,является способ управления блоком параллельно работающих аппаратов путем перераспределения .нагрузки на .аппараты в зависимости от суммарной нагрузки на блок и с учетом состава поступающего сырья 23.

Недостатком известного способа является то, что перераспределение нагрузки между аппаратами блока ведется без учета степени загрязнения поверхности теплопередачи аппаратов, что приводит к повышению рабочих температур и, следовательно, к увеличе15нию потерь термонеустойчивых целевых продуктов.

Цель изобретения - снижение noTepi термонеустойчивого целевого продукта.

Указанная цель достигается тем,

20 что в способе автоматического управления блоком параллельно работающих аппаратов, предусматривающем регулирование соотнсмиения расходов матег 3 9 риальных потоков на каждый аппарат с коррекцией этого соотношения, коррекцию соотношения расходов материальных потоков осуществляют в зави симости от разности температур тепло носителя и продукта на первых по ход аппаратах. Способ можно пояснить на примере функционирования блока параллельно включенных выпарных установок в микробиологическом производстве кормового концентрата лизина. Аминокислота лизин подвержена разложению при воздействии высоких температур. Процесс теплопередачи от теплоносителя к выпариваемой жидкости происходит по закону Q k-At-F, О) где Q - количество передаваемого теп ла; k - коэффициент теплопередачи; д1 - разница температуры конденсации теплоносителя и температуры- кипения упариваемого раствора; F - площадь теплопередачи. Коэффициент теплопередачи в общем случае является функцией степени загрязнения поверхности теплопередачи и режима выпаривания. Из (1) вытекает, что разница температур fit пропорциональна количеству передаваемого тепла, которое в свою очередь пропорционально потоку упариваемой жидкости Q a-G, . U) где а - коэффициент пропорциональнос ти ; G - поток упариваемой жидкости. Температура кипения на последнем аппарате выпарной установки зави- . сит (при стабильном давлении) от концентрации упаренной жидкости. На каждом предыдущем аппарате установки температура выпаривания будет повышаться на разницу температур .At по (1) и на температурную депрес сию, т.е. изменение температуры от различных физико-химических факторов. Таким образом, на вьюарной установке образуется профиль температур зависящий от потока упариваемой жид кости на установку и от коэффициентов теплопередачи. Наибольшая темпе ратура будет на лервом от входа. выпарном аппарате. Зависимость потерь термонеустойчивых веществ от температуры носит квадратичный характер. В таком случае задача минимизации потерь заключается в минимизаций критерия, ti. К IZ Eli. ,(ь) iz j где t- - температуравыпаривания на j-аппарате i-у становки; k - количество аппаратов в каждой выпарной установке; п - количество выпарных установок. Предположим температурную депрессию равной нулю, а разницы температур на всех аппаратах - выпарной установки равными 4t| Ati2....4ti« 4ti. (ЦУ Из (3j подстановкой псэлучим, опуская ин1цекс i и символ min t(.,.,tt,ti;- (5При учете () имеем , 111( ((t + ()V.. .:.t.t)2.t.(Ь) Температуру выпаривания на последнем аппарате tj при параллельно работающих выпарных установках блока и одинаковом давлении на последних аппаратах можно полагать равными tii t2f ... tnf5 t. Раскрывая (6),имеем 1(ntjj+ П (2i (K-O/it,. )tn (Zi (-2 .. -(. h,. Ha результат оптимизации постоянные величины не влияют. Следует также принять во внимание, что при Stpl, что обычно имеет место для промышленных установок, основной по значимости при оптимизации являетпся сумма ) /it , При условии i-/iti const имеет место п Сл. min при flV 2 --4tn.CS) другими словами, потери снижаются до минимума при поддержании разниц температур равными. 59 Условие С) -является лишь прибли зительным, поэтому разницу температуры /st,- для повышения точности решения следует брать для первых аппаратов, где температуры являются наивысшими. Окончательно условие минимизаций выражается зависимостями .. . At Таким образом,равенство разниц температур на первых выпарных аппаратах блока, достигаемое перераспределением потоков выпариваемой жидкости, согласно (9), ведет к реа лизации условия (3) снижения потерь целевого продукта; в таком эффекте снижения потерь термолабильного про дукта проявляется преимущество данного способа перед известным. На чертеже приведена принципиаль ная схема системы, осущесталя эщей предлагаемый способ. Выпарные установки блока состоят из выпарных аппаратов 1-6. На первых аппаратах 1 и 6 выпарных установок разницы температур At замеряю датчиками 7-10 температуры. Контрол расходов упариваемой жидкости на вы парные установки осуществляют датчи ками расходов 11 и 12| Управляющее устройство 13 подсоединено к датчикам 7-12 и исполнительным механизмам регулирования расхода упа риваемой жидкости. Система работает следующим образом. Сигналы от датчиков 7-12 поступают на управляющее устройство 13 реализующее функцию вычисления оптимальных расходов упариваемой жидКОСТИ на выпарные установки. Затем полученные значения расходов в виде сигналов выдаются на исполнительные механизмы It и IS которые устанав-. ливают требуемые расходы. Экономическую эффективность способа управления блоком параллельно включенных выпарных установок можно оценить по снижению потерь термонеустойчишого целевого продукта. 8 результате реализации предлагаемого способа достигается снижение потерь аминокислоты лизин ориентировочно на 1 и годовая экономическая эффективчость Е составит 350000 руб. Формула изобретения Способ автоматического управления блоком параллельно работающих аппаратов, предусматривающий регулирование соотношения расходов материальных потоков на каждый аппарат с коррекцией этого соотношения, от л и-чающийся тем, что, с целью снижения потерь термонеустойчивого целевого продукта, коррекцию соотношения расходов материальных потоков осуществляют в зависимости от разности температур теплоносителя и продукта на первых по ходу аппаратах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 564266, кл. G 05 D 27/00, 1975. 2,Авторское свидетельство СССР №538733, кл. G 05 D 27/00, 1975.