Способ автоматического управления процессом выпаривания в многокорпусной выпарной установке с промежуточным пароотбором

союз Соеетскик Социалистические1Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ваЗависимое от авт. с Заявлено 22,111.1971 етель Ч Кл В 01 Ь 1/00С 131 1(00 С 13 д 1/061641140/28-13) с присоединением заявкиКомитат по деламбретение и открытийи Совета МинистровСССР риорит ДК 664,1.048,046.7. ВаллетеньОпубликовано 23.7.197 Дата опубликования о 3,1 Х.1973 1 са Авторизобретен и Л, И. Корниен вский технологический инстит Заявите вои промышленности ОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВЫПАРИВАНИЯ В МНОГОКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙУСТАНОВКЕ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПАРООТБОРОМ выи корпус, ки, компенси ра для подп ление пара будет опреде независимо карпсам, а ществления Изобретение относится к области автоматизации управления многокорпусными выпарными установками с промежуточным пароотбаром. Оно может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, где осуществляют процессы многоступенчатого выпаривания, например в сахарной промышленности.Известен способ автоматического управления процессом выпаривания.в многокорпусной установке, предусматривающий регулирование расхода греющего пара в первый корпус. Согласно этому способу подводят пар более высокого потенциала в пространство испарения корпусов по каскадной схеме. В результате имеет место стабилизация давления, а следовательно, и производительности промежуточных корпусов независимо от таких постоянно действующих возмущений, как изменяющиеся пароотборы, изменяющиеся расходы и концентрация поступающего на выпаривание продукта.При управлении установками по этому способу минимальный расход греющего пара будет только при режимах, когда потребность во вторичном паре всех корпусов установки пе удовлетворяется и подпитка последних корпусов дополнительным паром извне необходима для обеспечения потребителей. В этом случае увеличение расхода греющего пара в первызванное применением подпитруется уменьшением расхода паитки, так как суммарное потребустановкой и ее потребителями ляться суммой всех пароотборов от распределения последних по также независимо от схемы осуподпитки,10 Однако, если для достижения заданной конечной концентрации продукта выпаривается такое количество воды, что образующегося пара достаточна или даже в избытке для внешних потребителей, то при таких режимах 15 потребление пара установкой и ее потребителями обусловлсно потреблением греющего пара первым корпусом, т, е. его требуемой производительностью.В этом случае применение подпитки вызы вает увеличение расхода греющего пара в установке, ибо при этом искусственно уменьшают пароотборы из промежуточных корпусов и их производительность, а требуемую производительность первого корпуса увеличивают.25 Это является недостатком известного способа,Применение компрессора в качестве искус ственного потребителя избытка вторичного пара не возмещает полностью затрат, связанных с увеличением расхода греющего пара в пер вый карп с.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Цель предлагаемого способа - повысить эффективность выпаривания и при этом обеспечить работу многокорпусной выпарной установки при минимальном потреблении греющего пара для достижения заданной конечной концентрации раствора и снабжении внешних потребителей необходимым количеством пара.Для этого расход греющего пара в первый корпус определяют в зависимости от величины расхода пара, поступающего на внешние потребители от каждого корпуса с учетом самоиспарения его в последнем корпусе и количества пара, необходимого для выпаривания продукта, при этом одновременно регулируют количество пара, посгупающего на испарение продукта в последний корпус и на подпитку в первый в зависимости от количества пара, необходимого для выпаривания продукта, и количества пара, отбираемого на внешних потребителях.На фиг. 1 изображена схема пятикорпусной выпарной установки, снабженная системой автоматического управления; на фиг. 2 - то же, с пароструйной компрессорной установкой и использованием последнего корпуса в качестве концентратора.Система автоматического управления содержит вычислительное устройство 1, датчики 2 расхода пара на внешние потребители корпусов, датчик 3 расхода пара из последнего корпуса на конденсатор, датчик 4 расхода пара на последний корпус, датчики 5 и 6 соответствено расхода и концентрации поступающего в установку раствора, задатчики 7, регулятор 8 расхода греющего пара в первый корпус, выключатели 9 и 10, регулятор 11 расхода пара для подпитки пространства испарения первого корпуса, регулятор 12, регулятор 13 давления или температуры в греющей камере первого корпуса, регулятор 14 давления или температуры вторичного пара последнего активно работающего корпуса (пятого или четвертого), датчики 15 - 18, переключатель 19 и установленные на трубопроводах пара регулирующие органы 20 - 24.Если многокорпусная выпарная уста:ювка снабжена пароструйным компрессором 25 (см фиг. 2) и последнии корпус работает в режиме концентратора, то в систему автоматического управления входит датчик 26 расхода инжектируемого пара на компрессор 25 и регулирующий орган 27, управляющий производительностью этого компрессора. В систему входят также элементы, управляющие потоком выпариваемого раствора (на чертеже пе изображены),На вход вычислительного устройства 1 поступают сигналы от датчиков 2 расхода пара на внешние потребители корпусов, датчика 3 расхода пара из последнего корпуса на конденсатор и датчика 4 расхода пара на последний корпус, датчиков 5 и 6 соответственно расхода и концентрации поступающего в установку раствора. Кроме того, от задатчиков 7 поступают сигналы задания, пропорциональные величинам требуемой конечной концентрации раствора, .требуемого давления или температуры одного из корпусов, потерь давления или температуры по корпусам и коэффициентов теплопередачи корпусов.По сигналам датчиков 3 и 4 определяют расход пара самоиспарения из последнего корпуса,С выхода вычислительного устройства 1 поступают управляющие сигналы на регулятор 8 расхода греющего пара в первый корпус, а также поочередно коммутируемые соответствующими выключателями 9 и 10 регулятор 11 расхода пара для подпитки пространства испарения первого корпуса и регулятор 12. С выхода вычислительного устройства 1 поступают управляющие сигналы также на регулятор 13 давления или температуры в греющей камере первого корпуса и регулятор 14 давления или температуры вторичного пара последнего активно работающего корпуса (пятого или четвертого, в зависимости от того, поступает или не поступает пар в греющую камеру пятого корпуса).Кроме управляющих сигналов на входы регуляторов 8, 11, 13, 14 поступают сигналы от соответствующих датчиков 15 - 18, причем датчик 18 от последнего активно работающего корпуса подключается ко входу регулятора 14 переключателем 19. С выходов этих регуляторов поступают сигналы на соответствующие регулирующие органы 20 - 23. На вход регулятора 12 кроме управляющего сигнала поступает сигнал от датчика 4, а с выхода этого регулятора - сигнал на регулирующий оран 24, установленный на трубопроводе пара в греющую камеру последнего корпуса, Если при управлении выпарной установкой применяют пароструйный компрессор 25 (см. фиг, 2) и последний корпус работает в режиме конденсатора, то регулятор 12 включает пароструйную компрессорную установку и регулирует расход вторичного пара, например, из первого корпуса на эту установку. В этом случае на вход регулятора 12 поступает соответствующий сигнал от вычислительного устросйтва 1 и сигнал от датчика 26 расхода инжектируемого пара на компрессор 25, а с выхода регулятора 12 сигнал поступает на регулирующий орган 27, управляющий производительностью этой установки. В этом случае регулятор 14 регулирует давление или температуру вторичного пара предпоследнего корпуса.Управление работой выпарной установки с помощью приведенных систем осуществляют следующим образом.По сигналам от датчиков 2 - 6 (см. фиг. 1) и сигналам от задатчика 7, пропорциональным соответствующим измеряемым или задаваемым величинам, вычислительное устройство 1 определяет величину и знак небалапса5между Т,р и Уп в соответствии с выражением:итр фн - О 1 Ф 1+Ес з (1)1-1где У,р - количество пара для достижениязаданной концентрации продукта;ЯГ - кОЛичество пара для снабжениявнешних потребителей; Яо и Ьо - соответственно расход и концентрация поступающего в установку раствора;Ь - конечная концентрация раствора;Х;Е; - суммарный расход пара во всехкорпусах (кроме последного);Ес - расход пара самоиспарения в последнем корпусе.Если знак небаланса положителен (Г,) )%и), то коммутирующий элемент (выключатель 9) отключает регулятор 11, в результате чего регулирующий орган 21 перекрывает трубопровод подпитки, а коммутируюгций элемент (выключатель 10) включает регулятор 12, который (по схеме на фиг. 1) включает последний корпус в активную работу, причем расход пара он поддерживает пропорциональным управляющему сигналу. Этот сигнал вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением:Дл - (ф тр 11 н) з (2)где Д, - расход пара в последний корпус;и - количество корпусов.На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, опрелеляемый в соответствии со следующим выражением:382418 бгле Я - опредсляемая температура греющего пара первого коопуса при т=О,вторичного пара т-го корпуса прит=,2, и;О, - требуемая (заданная) температуравторичного пара к-того корпуса:ЛЯ - потери температуры вторичного пара при переходе из ( - 1)-рого вг-тый корпус;ао - коэффициент, характеризующий зависимость производительности г-то.окорпуса от разности температур пара в греющей камере и поостранствеиспарения, причем а=," (К,), гдеК; - коэффициент теплоперелачиг-того корпуса,10 15 При этом переключатель 19 полключает ковходу регулятора 14 датчик 18 последнего 20 корпуса.В системе автоматического управления,имеющей компрессор 25 (см. фиг. 2), регулятор 12 включает пароструйный компрессор 25 и регулирует его производительность так, что бы расход инжектируемого вторичного параиз первого корпуса был пропорционален управляющему сигналу, который вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением: Х( - 1)Е, - Е(7) 40 причем 1 Е", = Ю, - У (6)На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии с выражением: 35л - 1 и - гД, = Ю, =; Е 1 + Ег = %тр - ,Р Ху:г(8) Д, =т,=Е"+Д=Г,р=1л - 1-(1 - 1) Е 1 - (и - 1) Д - Е(3)у:ггде Д - расход пара в первый корпус,На регулятор 13 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, опрелеляемый по формуле: О = Р,+(Е;+ ЛЕг)+Д+ гт+г г 1 г и на регулятор 14 в соответствии со следующим выражением Ят: Як о (Е+ ЬЕ) + Д ++ щпот (5)при щ=л Ю,р - 5, 1 -- 1; а %=11 Е +Еу-г 45 где Д и П 7 - соответственно расход греющего пара в первый корпус иего производительность;ЛЕ; - расхол пара, инжектируемого пароструйным компрессором.На регулятор 13 и на регулятор 14 с вычислительного устройства поступают управляющие сигналы в соответствии с выражением(4) при т=О и (5) при т=и - 1.Если же знак небаланса между У,р и опотрицателен (Т,р(Уи), то коммутирующиеэлементы 9 и 10 включают регулятор 11 и отключают регулятор 12. Регулятор 11 включаетподпитку пространства испарения первогокорпуса и поддерживает расход пара полнитки пропорциональным управляющему сигнал"который вычислительное устройство 1 определяет в соответствии с выражением:65 ЬЕ" оп - ЮЮл,Регулятор 12 прекращает подачу пара в последний корпус (см. фиг. 1) или подачу пара на компрессор (см, фиг, 2). На регулятор 8 с вычислительного устройства поступает управляющий сигнал, определяемый в соответствии с выражением;Д =К =Е - ЬЕ"ол" (9)у:гна регулятор И - в соответствии с выражением (4) при т=О и на регулятор 14 - в соответствии с выражением (5) при т=г - 1, причем в системе управления, изображенной на фиг, 1, переключатель 19 подключает ко входу регулятор 14 датчик 18 предпоследнего корпуса.Во всех случаях элементы управления потоком раствора через установку поддерживают уровень раствора в корпусах на оптимальной величине, что необходимо для достижения оптимальных коэффициентов теплопередачи корпусов,Предмет изобретения Способ автоматического управления процессом выпаривания в многокорпусной выпарной 5 установке с промежуточным пароотбором, например, в сахарном производстве путем регулирования расхода греющего пара в первый корпус, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности выпаривания, расход 10 греющего пара в первый корпус определяютв зависимости от величины расхода пара, поступающего на внешние потребители от кажлого корпуса с учетом самоиспарения его в последнем корпусе и количества пара, необ ходимого для выпаривания продукта, приэтом одновременно регулируют количество пара, поступающего на испарение продукта в последний корпус и на подпитку в первый корпус в зависимости от количества пара, необ ходимого для выпаривания продукта, и количества пара, отбираемого на внешние потребители,382418 осгавитель М. Андре Техреду Г. Дворни р А. Либкин Редан Тираж 68 П дпигное ткрытий прн Совете Министров СССР ая наб., д. 4 5 ография, пр. Сапунова, 2 каз 2383,5 .1 ИИПИ Комитет Изд. М 669дегдат изобретений и Москва, Ж, Рауш Корректор Л. уркина