Лекция №13. Особенности автоматизации испарителей и конденсаторов

Как указывалось выше, задача автоматизации этих аппаратов состоит в поддержании материального баланса по технологическому потоку; при этом в качестве выходной координаты обычно выбирают уровень жидкости в аппарате. Рассмотрим для примера автоматизацию испарителя (рис. 6.). Задачей регулирования является стабилизация уровня . К основным возмущениям можно отнести расход  и температуру  жидкости, температуру греющего пара  и теплопотери  к регулирующим воздействиям — расход греющего пара  и отбор испаренного продукта ; к выходным координатам — уровень жидкости  и давление в аппарате Р.

Рис. 6. Принципиальная схема испарителя.

Анализ процессов, протекающих в испарителе, показывает, что он тносится к многосвязным объектам. Действительно, увеличение расхода греющего пара приводит к более интенсивному испарению, что вызывает одновременно уменьшение уровня и повыше те давления в аппарате. Аналогично изменение отбора пара G влияет не только на давление в аппарате, но и на интенсивность испарения продукта, а следовательно, и на уровень жидкости. На рис. 7. показана структурная схема испарителя, отражающая взаимосвязь между координатами. Динамические характеристики объекта по отдельным каналам аппроксимируются линейными звеньями.

Рис. 7. Структурная схема системы регулирования уровня и давления в испарителе: 1 – звено, описывающее тепловой процесс в жидкости; 2 – звено, отражающее гидродинамику в жидкой фазе; 3 – звено, отражающее гидродинамику в паровой фазе; 4 – звено, учитывающее влияние давления на теплоту испарения жидкости; 5 – регулятор давления; 6 – регулятор уровня.

Рассмотрим несколько вариантов систем регулирования испарителей и конденсаторов.

Вариант 1 (рис. 8,а) включает два замкнутых контура регулирования: регулятор 5 стабилизирует давление в аппарате, частично компенсируя возмущения по каналу ; регулятор уровня 6 обеспечивает поддержание материального баланса в аппарате по технологическому потоку.

Вариант 2 (рис. 8,6) отличается от предыдущего применением каскадной системы регулирования соотношения расходов греющего пара и жидкости  c коррекцией  по уровню жидкости. Регулятор соотношения 3 вводит статическую компенсацию возмущений по расходу жидкости, поэтому данная система регулирования предпочтительнее при сильных возмущениях, поэтому технологическому параметру.

Вариант (рис. 8,в) служит примером системы регулирования, в которой расход греющего пара рассчитывается в вычислительном устройстве 1 по контролируемым возмущениям  и корректируется регулирующим устройством 2 при отклонении уровня от заданного значения.

Рис. 8. Примеры систем автоматизации испарителей: а – на основе одноконтурных АСР; б – с использованием каскадной АСР; в – с использованием комбинированной АСР уровня; 1 – регулятор давления; 2 – регулятор уровня; 3 – регулятор соотношения расходов; 4 – вычислительное устройство.