Способ управления водооборотным циклом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 3521 А 1 9) (11)1)5 С 02 Е 1/04, 6 05 00 О АНИЕ ИЗОБРЕТ Н использовано в целлюлозно-бумажной и химической отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение экономичности за счет увеличения утилизации ниэкопотенциальной тепловой энергии оборотной воды и повышения точности регулирования, Изобретение решает задачу повышения эффективности очистки воды в условиях замкнутого водооборотного цикла путем стабилизации температуры оборотной воды. Способ осуществляется следующим образом. Стабилизируют температуру оборотной воды путем регулирования расхода технологического пара, свежей воды, хладагента в систему охлаждения, соотношение частей потоков оборотной воды. Поставленная задача решается эа счет предотвращения подачи на очистные сооружения (биологическая очистка) оборотной воды с температурой, при которой процесс очистки не будет эффективно протекать. 2 БО НИЯ сится к способам ным циклом, в чамулирования низовой энергией в ии, и может быть реализующая предл пользованием в кач ния оборотной в установку (ТНУ); на ф схема управляющег ка (УВ 6).Способ осущест мобраляютс зо Свежую воду подают в производство 1 по трубопроводу 2, Расход свежей воды и ее температуру измеряют соответственно датчиками расхода 3 и температуры 4, сигналы с которых поступают на входы преобразователей 5 и 6, а с их выхода - на вход УВБ 7. В ГОСУДАРСТВЕН 1 ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССР М 899413, кл. С 02 Е. 1/04, 6 05 О 27/00,1982.Авторское свидетельство СССР М 1096226, кл. С 02 Е 1/04, 0 05 О 27/00, 1984.(54) СПОСОБ УПРАВЛРОТ Н Ы М ЦИ КЛ ОМ(57) Изобретение отноуправления водооборотстности процессом акккопотенциальной теплоборотном водоснабжен Изобретение относится к способам управления водооборотным циклом, в частности процессом аккумулирования низкопотенциальной тепловой энергией в оборотном водоснабжении, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной и химической отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение экономичности за счет уваличения утилизации низкопотенциальной тепловой энергии оборотной воды и повышение точности регулирования.На фиг. 1ная схема сист представлена принципиальемы водооборотного цикла,агаемый способ с исстве системы охлаждеоды теплонасосную иг. 2- функциональная о вычислительного бло 1673521ОсаминОсвОсвмвкс (4)Цминмакс (5)ОобоминОобоОобомвкс (6)ОосоминОосо Оосомакс Я 45 КминККмакс (8)гдеОсв, Освмин, Освмакс - текущий,минимальный и максимальный обьемы свежей воды,которые подаются в производство;, мин, Цмакс - текущий, минимальный имаксимальный объемы технологическогопара, подаваемого в производство;Ообо, Ообомин, Ообомакс тЕкУЩий, МИНИмальный и максимальный объемы оборотной воды без дополнительном охлаждения,подаваемых в производство;Оосо, Оосомин, Оосомакс - текущий, минимальный и максимальный объемы оборотной воды с дополнительным охлаждением вТНУ, подаваемые в производство; производство подают технологический пар по трубопроводу 8, Расход пара и его температуру измеряют соответственно датчи- кали 9 и 10, с которых сигналы поступают на входы преобразователей 11 и 12, а с их выхода - на вход УВБ 7 Температуру воды, выходящей из производства по трубопроводу 13 и поступающей на локальные очистные сооружения 14, измеряют датчиком 15, температуры, сигнал с которого поступает на вход преобразователя 16, а с его выхода - на вход УВБ 7, Воду после локальных очистных сооружений 14 частично подают непосредственно в производство по трубопроводу 17, а частично по трубопроводу 18 в систему охлаждения, включающую испаритель 19 теплонасосной установки 20, а также конденсатор 21, Соотношение этих обьемов воды устанавливается с помощью регулятора 22 и регулирующего клапана 23 для воды, поступающей без дополнительного охлаждения, и с помощью регулятора 24 и регулирующего клапана 25 для воды, поступающей в теплонасосную установку 20.Объемы воды, поступающей в производство без дополнительного охлаждения и с дополнительным охлаждением (после ТНУ), измеряют соответственно датчиками 26 и 27 расхода, сигналы с которых подаются на вход преобразователей 28 и 29, а с их выхода - на вход УВБ 7. Температура оборотной воды, поступающей на дополнительное охлаждение в ТНУ и охлажденная после ТНУ, измеряется соответственно датчиками 30 и 31 температуры, сигналы с которых поступают на входы преобразователей 32 и 33 и с их выхода - на вход УВБ 7, Эти значения температур необходимы для определения значения коэффициента отбора тепла изоборотной воды в ТНУ:а= - " - , (1)Т,где а - коэффициент отбора тепла в СО;Т пт - температура оборотной воды после ТНУ;Тат - температура оборотной воды перед ТНУ.Управление значением коэффициента отбора тепла осуществляют путем регулирования подачи дополнительного количества х ладагента из резервуара 34 в систему его5 циркуляции в ТНУ с помощью регулятора 3 и регулирующего клапана 36, установленных на линии 37 подачи хладагента в ТНУ,Конденсатор 21 ТНУ используется для пОдогрева воды (оборотной воды после локальных очистных сооружений или свежей), поступающей по трубопроводу 38. Подогретая вода по трубопроводу 39 подается для использования в различных точках технологического процесса производства или используется для вспомогательных целей(горячее водоснабжение).5 Регулирование объемов подаваемых впроизводство технологического пара и свежей воды производится соответственно регуляторами 40 и 41 и регулирующимиклапанами 42 и 43,10 От датчиков температуры 10, 4, 15, 30 и31 на вход УВБ 7 поступают сигналы соответственно о температуре технологическогопара, свежей воды, воды перед локальнымиочистными сооружениями, перед ТНУ и по 15 слеТНУ,По значениям сигналов от датчиков 30 и31 определяется в вычислительном блокезначение коэффициента отбора тепла а исравнивается с ами амакс20 амин ( а ( амакс (2)Где амин, а, амакс минимальное, текущее имаксимальное значение коэффициента отбора тепла.По значению сигнала от датчика 15 проверяется условиеТтекТмакс, (3)где Ттек, Тмакс текущая и максимально допустимая температура воды перед локальными очистными сооружениями, например30 перед аэротенками биологической очисткиТмакс = 38 С.От датчиков 3, 9, 26 и 27 на вход УВБ 7поступают сигналы соответственно о расходах свежей воды, технологического пара,оборотной воды без дополнительного ее охлаждения, оборотной воды с дополнительным охлаждением в ТНУ.По значениям сигналов от этих датчиковпроверяются условия40К, Кмин. Кмвс - текущее, минимальное, максимальное значения коэффициента соотношения обьемов воды без дополнитель-, ного и с дополнительным охлаждением, подаваемых в производство и определяемых по выражению Ообо(9)ОосоПо сигналам от датчиков 3, 4, 9, 26, 27, 30 и 31 в вычислительном блоке в случае невыполнения условий (2 - 8) по полученной функциональной зависимости произвОдится прогноз температуры в системе ТпО К (1-а) где Тп - прогноз на значение температуры воды в системе;Осв, Тсв - объем и температура свежей воды, соответственно;- расход технологического пара; у - величина тепловых потерь в системе оборотного водоснабжения;О - объем воды, поступающей на локальные очистные сооружения;К - коэффициент соотношения объемов воды, подаваемых в производство без дополнительного охлаждения и с дополнительным охлаждением в ТНУ;а - коэффициент отбора тепла из оборотной воды в ТНУ. Если выполняется условиеТпТмас, (11) тО ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ЭНаЧЕНИЯ О, д, Ообо, Оосо, К,а,Эти значения с выхода вычислительного блока в виде установок подаются на входы регуляторов 40, 41, 22, 24 и 35, которые воздействуют на регулирующие клапаны соответственно 42, 43, 23, 25 и 36 и изменяют соответственно объем подаваемого в производство технологического пара, свежей воды, оборотной воды без дополнительного охлаждения, оборотной воды с дополнительным охлаждением, обьем хладагента, подаваемого в ТНУ, Регулирование этих величин способствует поддержанию температуры воды в системе оборотного водоснабжения предприятия на уровне, не превышающем значения Тмвс. Если ТпТмас, то производится расчет по функциональной зависимости (10) новых значений Осв, , Ообо, Оосо, К, атак, чтобы выполнялось условие (1 1),Если условия (2-8) выполнены, то производится поддержание значений величин Оса,Ообо, Оосо, К, а так, чтобы выполняЛОСЬ УСЛОВИЕ Ттех-СОПЗ 1, 15 цифроаналоговых преобразователей (ЦАП).45-49 (на основе микросхемы К 252 ПА 2) и коммутатора 50 аналоговых сигналов от дат 20 25 30 50 5 10 Управляющий вычислительный блок 7 может быть реализован, например, на базе средств микропроцессорной техники. Этот блок выполняет функции по приему информации от датчиков 3, 4, 9, 10, 15, 26, 27, 30 и 31, выработке сигналов управления и их выдаче на исполнительные механизмы.Блок 7 состоит из двух плат.Первая плата - плата серийной микро- ЭВМ "Электроника К 1-20", вторая плата -плата сопряжения, которая выполняет функции сбора сигналов управления на исполнительные механизмы, Эта плата состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 44 (на основе микросхемы КР 572 ПВ 2),пяти чиков 3, 4, 9, 10, 15, 26, 27, 30 и 31.Коммутатор выполнен на основе микросхем КР 143 КТ 1. Связь микро-ЭВМ и "Электроника К 1- 20" с платой сопряжения осуществляется через параллельные интерфейсы ПИ 1 51, ПИ 2 52, ПИз 53 типа К 580 ИК 55. ПИ 1 51 используется для выдачи управляющих цифровых кодов, изменения расхода свежей воды и технологического пара, поступающих в производство, причем через ЦАП 145 и регулятор 41 и через него на регулирующий клапан 43 производится выдача сигнала для изменения расхода свежей воды, а через ЦАП 2 46, регулятор 40. а через него на регулирующий клапан 42 производится выдача сигнала для изменения расхода технологического пара,ПИ 2 52 используется для выдачи управляющего цифрового кода, изменения расхода оборотной воды без дополнительного ее охлаждения через ЦАПз на регулятор 22 и через него на регулирующий клапан 23, Кроме того, через ПИз вводятся преобразованные в цифровую форму. сигналы от датчиков 3, 4, 9, 10, 15, 26, 27, 30 и 31(через коммутатор АЦП). а также выдается сигнал запуска АЦП (линия "Запуск" ) и сигналы адресации(" Адрес" ) на коммутатор, используемые для выбора одного из девяти входных измерительных сигналов.ПИз 53 используется для выдачи управляющих цифровых кодов изменения расхода оборотной воды с дополнительным ее охлаждением и изменения расхода хладагента, подаваемого в ТНУ, причем через ЦАП 4 48, регулятор 24 и через него на регулирующий клапан 25 производится выдача сигнала для изменения расхода оборотной воды с дополнительным ее охлаждением, э через ЦАПб 49 нэ регулятор 35 и через него нэ регулирующий клапан 36 производитсявыдача сигнала для изменения расхода хладагента, подаваемого в ТНУ,Ввод-вывод сигналов и вычисление управляющих воздействий производит процессор (Пр) 54 (КР 580 ИК 80 А) под управлением программы, записанной в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 55. Программа реализует следующие функции: управление вводом-выводом, масштабирование переменных, реализация программирующих функций для регуляторов расхода пара, свежей воды, оборотной воды без ее дополнительного охлаждения, оборотной с ее дополнительным охлаждением, изменения расхода хладагента в ТНУ.Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 56 служит для записи и считывания из него информации.Использование предлагаемого способа управления существенно облегчает управление процессом накопления тепловой энергии, содержащейся в оборотной воде, и позволяет оптимально производить производственный процесс с точки зрения ведения технологического регламента и экономических показателей, с максимально возможной утилизацией низкопотенциальной тепловой энергии, позволяет снизить расход технологического пара и расход свежей воды. Кроме того, предлагаемый способ также предотвращает подачу на биологическую очистку сточной воды с температурой, при которой процесс очистки не будет эффективно протекать,В качестве системы охлаждения может быть использовано любое техническое устройство, с помощью которого можно производить охлаждение оборотной воды: вентиляторная градирня, теплообменник. В этом случае по значению аопределяется для теплообменника - дополнительное количество теплообменников, которые необходимо включить в работу; для вентиляторной градирни - дополнительное число включаемых в работу секций градирни.Кроме того, способ позволяет повысить точность стабилизации значения температуры оборотной воды (за счет регулирования пяти управляющих воздействий); производить охлаждение не всего объема оборотной воды, а лишь ее определенной части; исключить значительные потери воды, связанные с испарениями в градирне (5-7 от производительности градирни), а также "тепловое загрязнение" окружающей среды отводимой тепловой энергией. Все это создает условия для ритмичной работы производственного процесса в условиях замкнутого водооборотного цикла.Формула изобретения Способ управления водооборотным циклом, включающий подачу свежей и оборотной воды в систему производства и измерение температуры оборотной воды, подаваемой в систему охлаждения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности за счет утилизации ниэкопотенциальной тепловой энергии оборотной 10 в систему производства подают технологический пар, из которой воду подают на локальные очистные сооружения, после которых поток воды разделяют на два, один иэ которых подают в систему производства, а другой - в систему охлаждения, измеряют температуру технологического пара и свеЪжей воды, подаваемых в систему производства, температуру оборотной воды, подаваемой на локальные очистные сооружения и в систему производства после системы охлаждения, измеряют расходы технологического пара и свежей воды, подаваемых в систему производства, оборотной 15 20 25 30 воды, подаваемой в систему производства с выхода локальных очистных сооружений и системы охлаждения, по измеренным величинам прогнозируют температуру оборотной воды локальных очистных сооружений по формуле Тп 0 К(1 -а) где Тп - прогнозируемая температура на локальных очистных сооружениях;Ов - расход свежей воды;Т - температура свежей воды;7 - расход технологического пара;у - величина тепловых потерь в системе производства;0 - расход воды, поступающей на локальные очистные сооружения;К = ОобоИосо - коэффициент распределения потоков оборотной воды;Ообо - текущее значение расхода оборотной воды на линии локальные очистные сооружения - система производства;Оооо - текущее значение расхода оборотной воды на линии система охлаждения - система производства;а = - Тпт/Тдт - коэффициент отбора тепла в системе охлаждения;Тпт - температура оборотной воды после системы охлаждения;Тд, - температура оборотной воды перед системой охлаждения,сравнивают прогнозируемую температуру с максимально возможной температурой и по 35 40 45 50 55 воды и повышения точности регулирования,10 1673521 25 Составитель А,ПрусковцовРедактор Н.Киштулинец Техред М.Моргентал КорректоР М.Демчик Заказ 2893 Тираж 614 Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 результатам сравнения регулируют расход технологического пара, хладагента в систему охлаждения, свежей воды в систему производства, соотношения расходов оборотной воды на систему охлаждения и систему производства до получения заданного значения температуры на локальных очистных сооружениях,5