Способ автоматического управлениямногокорпусной выпарной установкойбез промежуточного пароотбора

6 Ф,1 и е ть, ;. Ф 4 ъ и ОПИСАНИЕ оИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1902,79 (21) 2724572/29-12 (51) М. КЛ. 0 21 С 7/12 с присоединением эаявки Мо(23) Приоритет Государственный номитет СССР но делам изобретений и отнрытнй(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯМНОГОКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКОЙ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНОГОПАРООТБОРА Изобретение относится к способу автоматического управления процессом выпаривания концентрированных растворов в выпарных установках и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной, химической, пищевой и др. отраслях промышленности.Известен способ автоматического управления многокорпусной выпарной установкой (МВУ) без промежуточного пароотбора путем регулирования температурного режима, который обеспечивает поддержание максимальной ее производительности (1.Недостатком указанного способа является то, что в качестве критерия оптимального управления объекта используется максимальная производительность.Так как максимизация текущей про О изводительности требует усугубления теплового режима объекта, что приводит к сокращению длительности рабочего периода в цикле работы объекта, то производительность как критерий оптимального управления испольэовать нецелесообразно.МВУ является энергоемким объектом управления, потребляющим большоеколичество свежего водяного пара, ЗО электроэнергии, воды, Следовательно,стоимость затрат, требуемых для ведения процесса выпаривания имеетбольшой удельный вес в общей себестоимости готового продукта. Поэтомунаиболее целесообразно в качествекритерия управления объектом выбратьудельную себестоимость процесса выпаривания.Кроме того, известно, что основной характеристикой выпарной установки является общий коэффициент теплопередачи, который зависит, в основном, от накипеобразования на трубкахвыпарны. аппаратов, а также от скоростей потоков температуры, плотности, вязкости щелока и др что неучитывается в известном способе.Цель изобретения - оптимизацияработы установки,Укаэанная цель достигается тем,что определяют коэффициенты теплопередачи по корпусам выпарной установки по их значениям и заданной плот)ности щелока определяют минимальнуюудельную себестоимость, затем определяют значения расхода греющего параи охлаждающей воды, которые соответствуют минимальной себестоимости, арегулирование температурного режимаосуществляют в зависимости от этихзначений и корректируют изменениемрасхода щелока.На чертеже представлена схемасистемы антоматического управления,Выпарная установка содержит выпарные аппараты 1-6, соединенные последовательно (корпуса 3-5 на схемене показаны), конденсатор 7 смещенияс водяным охлаждением, вычислительное устройство 8, расходомеры 9-11соответственно греющего пара, охлаждакщей воды и поступающего раствора (щелока), блоки 12-14 управленияисполнительными механизмами 1517 для изменения расходон греющегопара, охлаждак)щей воды и поступающего раствора соответственно, измерители температуры греющего пара 18,соконого пара 19, слабого щелока 20,воды 21 на входе и 22 на выходе конденсатора и температур щелока 23 в 20ныпарных аппаратах, концентратомерыдля измерения концентрации поступающего щелока 24 и выходящего упаренного щелока 25Движение теплоносителя (пара) и теплоприемника (щелока) 25принято противоточным.Щелок на выпарку поступает в аппарат и, проходя последовательно шестьступеней выпаривания (аппараты 1-6),выводится из аппарата 6 в виде упаренного щелока (концентрация его50),Греющий пар поступает н межтрубное пространство аппарата 6. В последующих аппаратах 5-1.выпариваниепроисходит эа счет сокового парапредыдущих ступеней, С последнегокорпуса 1 соковый пар поступает вконденсатор 7,где охлащцается водой.Управляющими воздействиями выпарной установки являются расход греющего пара, расход щелока на выпаркуи расход охлаждающей воды конденсатора,Главные управляющие воздействиярасход греющего пара и расход охлажда ющей воды конденсатора, так как ониявляются интегрирующими факторами,учитывак)щими все многообразие возмущений. Однако изменение расхода пара ограничено максимально допустимымрабочим давлением в греющей камереи паропроводе. При достижении расхода пара (или давления) максимальнодопустимого значения управляющимвоздействием является расход щелокача выпарку. 55Конечным результатом влияния режимных параметров (расходов свежего исоковых паров, расхода щелока, ихтемператур, концентрации щелока ит.д,) является количество выпаренной 0воды - И 0, которое может быть выражено как Функция действия управляющихвеличин - расхода пара Оэ и охлаждающей воды ИЕ, Последние, в свою очередь, определяют непосредственно технико-экономические показатели работы ныпарной установки.Способ осуществляют следующим образом.Критерий оптимизации - удельную себестоимость процесса выпаривания определяют с помощью вычислительного устройства 8 по Формулецо ц,а,сО 0 ( )Огде С - удельная себестоимость процесса выпаривания,Ц,Ц- стоимость единицы греющегопара охлаждакщей воды,И - расход охлаждающей воды наеконденсатор,Со- постоянная составляющая себестоимости выпаривания;И - количество выпаренной воды вМВУ за ед, времени.Оптимизация процесса выпаривания предусматривает определение таких значений расхода греющего пара Ос 7 и расхода охлаждающей воды И 8 н области заданных ограничений, при которых достигается наименьшее значение переменной составляющей удельной себестоимости процесса выпаривания С. Это позволяет стабилизировать работу выпарной установки, а также обеспечивает необходимую концентрацию твердых веществ в сгущенном щелоке при минимальном потреблении пара и воды.Расхоц греющего пара ОО, охлаждающей воды на конденсатор ИЕ измеряют расходомерами. Стоимостные единицы - Ц, Ц, СС 7 задают вручную. Количестно вйпаренной воды в МВУ Ис) вычисляют в вычислительном устройстве на основании материальных и тепловых балансов по корпусам выпарной установки, решая систему следующих уравнений:)ос,-Эф"о-: ф,) Р =0 где 5 о - расход щелока на входе в МВУ,"И-Иб - количество выпаренной водыпо корпусам;сС - коэффициент испарения, Р - коэффициент самоиспарения.Расход щелока на входе МВУ (5 о) измеряют расходомером 11. Коэффициенты испарения сС и самоиспарения(.7 вычисляют по ФормуламЗп-СкОс(6) 30где сЭц, с- температура воды на входе и выходе конденсатораФв виде уставок регулятору расхода пара и охлаждающей воды.Применение изобретения обеспечивает проведение процесса выпариванияна оптимальном уровне. Формула изобретения 40 Способ автоматического управлениямногокорпусной выпарной установкойбез промежуточного пароотбора путемрегулирования температурного режима,45 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью оптимизации работы установки, определяют коэффициенты теплопередачи по корпусам выпарной установки, по их значениям и заданнойплотности щелока определяют минимальную удельную себестоимость, затемопределяют значения расхода греющего пара и охлаждакщей воды, которыесоответствуют минимальной себестоимости, а регулирование температурного режима осуществляют в зависимости.от этих значений и корректируют изменением расхода щелока,Источники информации,принятые во внимание при экспеьтизе 22 П 2 12) фащБоф 12 2где 3 - теплосодержание грекщегоипара;3 - теплосодержание соковогопара;с - температура кипения щелокав -ом корпусе;с - температура конденсата покорпусам.При решении задачи оптимизации МВУ весьма важную роль играет учет накипеобразования во времени. Накипеобразование является одним из основных факторов, существенно влияющих на работу выпарной установки. В процессе эксплуатации МВУ образо- вание накипи приводит к значительному росту термических сопротивлений увеличению расхода греющего пара, частым остановкам для промывки и чистки и, как следствие, к непрерывному снижению производительности. Образование накипи непосредственно связано с изменением коэффициентов теплопередачи.Получая функциональные зависимости изменений коэффициентов теплопередачи по корпусам выпарной установки К - КЬ производится корректировка математической модели для определения количества выпарной воды в МВУ (система уравнений 2).Для этого с заранее выбранной периодичностью определяются коэффициенты теплопередачи по корпусам выпарной установки в данный момент времени, пользуясь уравнением тепло- передачи для каждого корпуса где- температура греющего параЭо - теплосодержание греющегопара;теплосодержание конденсата;Т - температура конденсации сокового пара по корпусам;Г - поверхность нагрева выпарного аппарата;К- коэффициент теплопередачи,С учетом рассчитанных коэффициентов теплопередачи математическое описание процесса выпаривания принимает вид Решая с помощью вычислительногоустройства систему уравнений (5),находят расчетные значения количества выпаренной воды Ио с учетом накипеобразования. Подставив вычисленные значения в (1),можно получить текущую удельную себестоимость процесса выпаривания.Поиск оптимального режима с учетом ограничений по технологическимпараметрам (плотности упаренного щелока) осуществляется оптимизаторомпутем нахождения такой совокупноститемператур по корпусам выпарной установки, которая обеспечивает минимум.критерия оптимизации. Вычислив оп тимальные в данный момент временизначения температур по выпарным аппаратэм, определяются величины управляющих воздействий, обеспечивающиеподдержание оптимального режима рабо- И МВУ 0,365 ТЬ 600-бак Я( Вфе Вк Вп/5 1303 Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проек Тираж 4 И Государственного делам изобретений осква, Ж, Раушск 8омитета Соткрытийая наб., д