Устройство для управления процессом получения жидкого хладагента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1247635 В 49 00 б 05 1:) 27 0 51) 4 ЭОБРЕТЕ ЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(56) Авторское свидетельство СССР870869, кл. Р 25 В 49/00, 1980.Авторское свидетельство1157322,кл, Р 25 В 49/00, 1983.154) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ХЛАДАГЕНТА, содержащее регуляторыдавления, температуры, регулирующий и дроссельно-регулирующий клапаны, отличающееся тем, что, с целью снижения энергетических затрат при работе с переменной и максимально возможной производительностью по сжиженному хладагенту, устройство снабжено двумя регуляторами уровня сжиженного газа в емкости-накопителе и ограничителем верхнего предела сигнала при этом выход первого регулятора уровня подключен через ограничитель к регулятору давления нагнетания компрессоров, соединенному с дроссельнорегулирующим клапаном, установленным на трубопроводе газообразного хладагента, а выход второго регулятора уровня связан с регулятором температуры газа перед дроссельно-регулирующим клапаном, соединенным с клапаном подачи сжиженного хлад- агента в теплообменнике.Изобретение относится к технике сжижения газов методом глубокого охлаждения икасается автоматизированных установок сжижения хладагентов, критическая температура которых ниже температуры окружающеговоздуха.Цель изобретения - снижение энергетических затрат при работе с переменной имаксимально-возможной производительностью по сжиженному хладагенту.На фиг. 1 представлена схема устройства управления процессом получения жидкогохладагента; на фиг. 2 - 1 - Р диаграммысостояния азота.Устрйство состоит (фиг. 1) из регулятора 1 температуры, датчика 2 температуры, регуляторов 3 и 4 давления, регуляторов 5 и 6 уровня, ограничителя 7 верхнего предела сигнала, регулирующего клапана 8, дроссельно-регулирующих клапанов9 и 10, кроме того, содержит емкость-накопитель 11, компрессор 12, блок 13 теплообменников предварительного охлаждения, теплообменники 14 и 15,Хладагент высокого давления с коллектора нагнетания компрессора 12 при давлении 70 кгс/см поступает на охлаждениев блок 13 теплообменников предварительного охлаждения, где охлаждается до 163 Кза счет холода потоков газообразного хладагента низкого давления, поступающего изтеплообменника 15 (процесс охлаждения показан на фиг. 2 линией А - Б).Затем хладагент высокого давления поступает в теплообменник 14, где охлаждается за счет кипения жидкого постороннего хладагента, заполняющего межтрубноепространство теплообменника (процесс охлаждения показан на фиг. 2 линией Б - В),и направляется в теплообменник 15 в видежидкости при 125 К, охлаждается в нем засчет потока хладагента низкого давления,поступающего из технологической установки,и дросселируемого на клапане 10 на выходегазообразного хладагента из емкости-накопителя 11 до температуры 105 К (процессохлаждения показан на фиг. 2 линией В - Г).Температура хладагента высокого давленияобеспечивается регулятором 1 температуры,воздействующим на клапан 8, изменяющимпоток жидкого постороннего хладагента в теплообменник 14, с коррекцией от пропорционального регулятора 5 уровня. Выходя изтеплообменника 15, хладагент высокого давления дросселируется на дроссельно-регулирующем клапане 9 с давления 70 кгс/см додавления 3,5 кгс/см. В результате образуется пережидкостная смесь, сепарируемаяв емкости-накопителе 11 (процесс дросселирования показан на фиг, 2 линией Г - Д).Жидкость накапливается в емкости-накопителе 11 и расходуется в технологическуюустановку для низкотемпературного охлаждения продуктов (при этом происходит дросселирование жидкости до давления 1,25 кгс//см (процесс показан на фиг, 2 линией Д - Л - М), газообразная фаза хладагента направляется на рекуперацию холода в теплообменник 15, Образующийся в емкости- накопителе 11 газ дросселируется на клапане 10 до давления 1,25 кгс/см (процесс показан на фиг. 2 линией Д - Е - Ж) и, объединяясь с потоком, идущим из технологической установки, выводится через теплообменник 15 и блок 13 теплообменников в коллектор всасывания компрессоров 12, 10 Давление в емкости-накопителе 11 обеспечивается регулятором 4 давления, воздействующим на дроссельно-регулирующий клапан 10. Давление хладагента перед дроссельно-регулирующим клапаном обеспечивается регулятором 3 давления, воздействующим на дроссельно-регулирующий клапан 9, с коррекцией от пропорционального регулятора 6 уровня жидкого хладагента в емкости 11.Потребление жидкого хладагента определяется степенью наполнения емкости-накопителя жидким хладагентом, Следовательно, задание, устанавливаемое регулятором уровня, определяет производительность установки по получаемому жидкому хладагенту.При разборе жидкого хладагента меньше 25 номинального происходит увеличение уровняжидкого хладагента в емкости-наполнителе 16. Это приводит к увеличению выходных сигналов с пропорциональных регуляторов 5 и 6 уровня, Происходит изменение задания регуляторам 1 температуры в сторону повышения температуры хладагента на выхо.де из теплообменника 15 и регуляторам 3 давления в сторону понижения давления хладагента высокого давления перед дроссельно-регулирующим клапаном 9. При этом уменьшение количества жидкости, образующейся при дросселировании на клапане 9, происходит как за счет повышения температуры хладагента перед дроссельно-регулирующим клапаном 9, так и за счет понижения давления (процесс понижения об разования жидкости представлены на фиг. 2линией Г - И при различной величине давления нагнетания компрессоров).При достижении температуры и давленияхладагента высокого давления перед клапаном 9 значений, соответствующих области 45 влажного пара, хладагент перед клапаном9 постепенно меняет свое агрегатное состояние (жидкость на парожидкостную смесь).При этом некоторое время изменения давления и температуры происходить не будет.Уменьшение образования жидкости в этомслучае будет происходить за счет повышенияпроцента пара в парожидкостной смеси перед клапаном 9 (процесс показан на фиг. 2 линией И - К при различной величине затрачиваемой энергии на охлаждение).При понижении уровня хладагента нижезаданного значения регуляторы 5 и 6 уровня уменьшают свой выходной сигНал.Происходит изменение задания регуляторам 1 температуры в сторону пониженияРедактор А. ДолининЗаказ 4109/37ВНИИ рректор О. ЛдписноеСССРийд. 4/5роектная, 4 говая комитета и открыт ская наб 13035,Филиал ПП температуры хладагента на выходе из теплообменника 15 и регуляторам 3 давления в сторону повышения давления хладагента высокого давления перед дроссельно-регулирующим клапаном 9. При этом повышение количества жидкости, образующейся при дросселировании на клапане 9, происходит как за счет понижения температуры хлад- агента перед дроссельно-регулирующим клапаном 9, так и за счет повышения давления (фиг. 2 линия Г - И). 10В первоначальный период в случае когда значения температуры и давления соответствуют области влажного пара повышение количества образующейся жидкости происходит за счет понижения процента пара в парожидкостной смеси перед клапаном 9. 15 Данное регулирование осуществляется до тех пор, пока уровень жидкого хлад- агента не достигнет заданного значения.Максимально возможная производительность по сжиженному хладагенту обеспечивается путем поддержания максимально возможного давления и минимальной температуры хладагента перед клапаном 9. Применение двух регуляторов уровня 5 и 6 необходимо для регулирования скорости снижения количества образующейся в емкости-накопителе 11 жидкости путем задания различных параметров их настройки. Для обеспечения безопасной работы компрессоров 12 вводится ограничение максимально возможного давления ограничителем 7.