Способ определения оптимального времени переключения концентратов на промывку

(51)5 В 01 30, С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ аратов на п целлюлозноров - выпарных аку, в частностипромышленности псульфатного цело бумажнойованииыть иси концентр а, и может ляется снижеат на концентие удельных энергозаирование и промывку,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССк: 1018661, кл, В 01 0 1/30,С 05 П 27/00, 1983.Авторское свидетельство СССРР 1219108, кл. В 01 П 1/30,05 П 27/00, 1986. 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГОРЕМЕНИ ПЕРЕКЛЮЧЕШ 1 Я КОНЦЕНТРАТОРОВА ПР 016 ВКУ(57) Изобретение относится к способам автоматического определения оптимального времени работы концентратоИзобретение относится к способам автоматического определения оптимального времени работы концентраторов - выпарных аппаратов между остановками на промывку, в частности в целлюлознобумажной промышленности при концентрировании сульфатного щелока, и может быть использовано в микробиологической, химической и пищевой промышленности,Целью изобретения яв пользовацо в микробиологическоц, химической и пищевой промьшлеццости.Целью изобретения является снижениеудельных энергозатрат согласно способу определения оптимального временипереключения концентраторов на промывку путем измерения расхода исходного и упаренного раствора, расхода идавления греющего пара измеряют также температуру греющего пара на входев концентратор и температуру кипенияраствора. По измеренным параметрамопределяют величины термического сопротивления греющей камеры и среднююпроизводительность концентратора повыпаренной воде за один цикл его работы, При достижении первой величиной максимального заданного значения,а второй - значения среднегодовойпроизводительности производят переключение концентраторов и изменение заданий их регуляторам расхода греющегопара, соответствующих режиму промывки и работы. 3 ил. На фиг.1 представлена схема уста- р новки для реализации способа определения времени переключения концентраторов; на фиг.2 - схема реализации определения текуще го э наче ния произ водительн ости аппарата по выпаренной воде и его минимального значения; на фиг.3 - схема блока управления запорной арматурой. аваЬУстановка состоит из двух концентраторов 1 и 2,из которых один находится в режиме работы, другой - на промывке кипящей промывной жидкостью. Подачу греющего пара регулируют регу 1572668ляторями 3 и 4 расхода. Для контроляработы концентратора установленыприборы для измерения расхода исходного раствора 5 и его температуры 6,температуры греющего пара 7,8 и вторичного пара 9,10, концентраторови 2, температуры кипения раствора11,12,Для переключения линий раствора 10и промывной жидкости установлена зайорная арматура с приводами 13-20, управляемая микропроцессорным контроллером, состоящим иэ следующих основНых алгоблоков: определения текущегоЗначения производительности концентраТора при выпаренной воде И 2 1, интегрирования полученных величин 22,Определения среднего значения производительности за время работы 23,блока 24 сравнения с нуль-органом,блока 25 определения текущего значения величины термического сопротивления греющей камеры, блока 26 сравнения с нуль-органом, логической ячейки И 27 и блока 28 управления запорной арматурой.Схема, представленная на Фиг.2,реЭлизует в блоке 21 определение текущего значения производительности ап- ЗОпарата по выпаренной воде и его минимального значения, определяемого изусловия работы аппарата с оптимальнойсреднегодовой производительностью.В качестве элементов могут быть использованы отдельные приборы (блоки).Блок 28 включает в себя логическиеэлементы И, таймеры (реле времени)для временной задержки и пусковую апПарятуру дпя управления исполнительными механизмами запорной арматуры.Логические элементы И являются известными и так же как элементы, входящиев блок 21, могут быть реализованыуказанными техническими средствами. 45Способ осуществляют следующим образом.После ручного включения концентратора, например 1, в работу сигналоткрытого состояния запорной арматуры 16 поступает в блок 28 переключения и подготавливает его для управпения арматурой 13-20 и изменениязадания регулятору расхода греющегопара 3 при поступлении сигнала на переключение в режим промывки и заданиерегулятору 4 на режим работы, При работе концентратора 1 на входы алго-блока 21 поОтупают сигнялй с выходового+ 1 СРгдеРо р 1 расходы греющего и вторичного пара;расходы исходного и упаренного растворов;скрытая теплота парообраэования,теплоемкость исходного иупаренного растворов,"температура исходного итемпература кипения упаренного раствора. датчиков 3,7,11,9,6, пропорциональные расходу греющего паря Б , его температуры Т , температуры кипения"0раствора, температуры вторичногоР 1пара Ти йсходного раствора с о . Какпостоянные величины вводят значениятеплоемкости исходного и упаренногорастворов (С и С ) .На входы алгоблокя 25 подают сигналы По, То, с, и постоянную величину поверхности теплопередачи Р. Приэтом первоначальный пуск установкиосуществляется в следующем порядке:наполнение одного из аппярятов,например 1, щелоком, первоначально необходимо проверить, чтобы вся запорная арматура была закрыта и затем открыть подачу щелока через задвижку 16;подача греющего пара в аппарат иоткрытие линий слива конденсата, установки заданного расхода пара;после достижения заданной концентрации щелока в аппарате открываютзадвижку 19 на линии слива,включают схему переключения аппаратов, предварительно установив максимальные значения задаваемых постоянных величин;определяют необходимые значения постоянных заданий и устанавливают их,сигналы состояния запорной арматуры 16 для аппарата 1 и 14 для аппарата 2 являются определяющими рабочеесостояние аппарата, т.е. наличие поступления щелока на упаривание (фиг.З)или его промывку, поэтому эти сигналыиспользованы для блокировки ложныхсрабатываний системы управления.В основу определения текущих значений производительности по выпаренной воде и термического сопротивленияположены.уравнения теплового и материального балансов.Взаимосвязь между технологическимипараметрами описывается уравнениемтеплового баланса концентратораС учетом того, что Посо= КГ(То с,) э С= С - И (2)О р Эгде Е - коэФФициент теплопередачи; 5Р - поверхность теплопередачигреющей камеры;Т - температура греющего пара.Уравнение (1) принимает вид10 При условии стабилизации температуры кипения изменение коэФФициента теплопередачи вызывает изменение температуры пара в греющей камере аппарата и полезной разности температур дс= Т, - с ЦС(Срср - Срсрь) + Ъ (1- Сус,1) ф 25 дс1(4) где К = -- термическое сопротивлеКние греющей камеры.Текущее значение термического со 30 противления можно определить иэ выра- жения.дсК = - "- -(5) .Текущее значение количества выпа-,ренной воды определяют из уравнениятеплового баланса (1) В г, - С,(сс - С,о с 1,)40- СР РПри переключении аппарата из ре- . жима работы в режим промывания время , затраченное на вытеснение раствора промывной жидкостью , а также вре мя , затраченное на вытеснение жидкости раствором , при переключении апйарата в режим работы после промывки , составляет времячис тых потерь , при котором установка практически не про иэв одит готовой продукции .Время Г выхода концентратора на режим , при котором производительность по выпаренной воде принимают равной начальной для данного цикла работы 9 д , вводят в алг облок расчета в виде постоянной временной задержки , Среднегодовую производительность определяют из условия получения максимальной гоКТ (Т,-с;) + Г,С с; И,"Из уравнений (1) и (2) 1572668 6довой прибыли при снижении текущейпроизводительности от начального дотехнологически допустимого минималь ного значения и вводят ее в блок 24как постоянную величину, Ввиду того,что величина начальной производительности Ы в процессе работы можетизменяться в зависимости от эФФективности очистки греющей поверхности ототложений, средняя производительностьза цикл работы между промывками, равная среднегодовой, достигается приразном времени работы,Для определения момента подачисигнала на переключение концентратора на промывку необходимо определитьсреднюю производительность по выпаренной воде за контрольное время ра 20 боты, например, равное 1, и сравнитьиее с заданной среднегодовой производительностью. Поэтому выходной сигналалгоблока 21 подают в блок 22 интегрирования, выходной сигнал которогопоступает в блок 23 деления на времяработы концентратора, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный средней производительности повыпаренной воде ЯЗтот сигнал сравнивается в блоке 24 с величиной сигнала, пропорционального И= И н, определяемогоиз условия сохранения среднегодовойпроизводительности У -и при их равенстве на выходе получают сигнал напереключение концентратора на промыв-ку. В качестве дополнительного разрешающего сигнала используют сигналувеличения термического сопротивления греющей камеры до заданногоьйксимального значения.Значение термического сопротивления определяют в блоке 25 из зависи- мости (5) и сравнивают его значениес максимально допустимым значениемв блоке 26, выходной сигнал которогоподают на вход логического блокаИ 27. Введение этого сигнала исключает преждевременное переключениеконцентратора на,промывку при случайных нарушениях режима работы и кратковременных изменениях параметров,по которым определяют текущую производительность по выпаренной воде вблоке 21При поступлении в блок 28 переключения сигнала с блока 27 и сигналаоткрытого состояния запорной арматуры 16 он подает команду на закрытие1572668 арматуры 16 и Открытие арматуры Затем с выдержкой времени подает сигнал на открытие арматуры 20, закрытие арматуры 19 и изменение задания ре 5 гулятору 3 расхода греющего пара соответствующее режиму промывки концентратора кипящей промывочной жидКостью.Одновременно с подачей сигнала на закрытие арматуры 16 подачи исходного раствора в концентратор 1 блок 28 переключений подает сигнал на открытие арматуры 14 подачи исходного раствора в концентратор 2 и закрытие арматуры 13 подачи промывочной жидкости, После выдержки времени на вытеснение жидкости исходным раствором поступает сигнал на закрытие арматуры 17, открытие арматуры 18 и изменение задания регулятора 4 на соотВетствующий режим работы. При последующем поступлении сигнала переключения в блок 28 перевод концентратора 2 в режим промывки и перевод кон центратора 1 в режим работы производится автоматически, с последующим повторением циклов работы и промывки:Снижение производительности описывается линейным уравнением 30(опт воде;Ь - коэЬициент, характеризуюппюйснижение производительностидля данного продукта (является величиной постояннойпри постоянной подаче исходного раствора)Интенсивность процесса управления Определяется состоянием поверхности нагрева и для получения максимальной производительности необходимо вести процесс при сохранечии максимально возможной производительности. Это можно достичь за счет увеличения числа промывок Однако последнее вызывает50 увеличение производственных потерь в связи с увеличением времени, затраченного на переключения, и снижает среднюю производительность за год. В связи с этим, оптимальное время55 работы концентраторов между промывками может быть определено из условия, при котором суммарные потери от снижения производительности вследствие воды Ьг Ь,И = С ( 1Ь- Ьгде сопас=В,И,стогда Г,= В Из уравнения (4) где М - начальное значение производительности по выпаренной увеличения термического сопротивления поверхности нагрева при образовании отложений минимальны и равны потерям за суммарное время переключений,т.е.И 7 р-фогде И - число переключений в году;Р, - площадь, численно равная потерям производительности залвремял1 л4(9)2Р - площадь равная суммарным по 3терям производительности припереключениях,р, = Ч, (,И( (10) При подстановке выражений (9) и (10) в (8), получаютоткуда среднегодовое оптимальное время работы2 о и(11)РьСледовательно минимально допусти мое значение производительности перед переключением концентратора на промывку должно быть Максимально допустимое значение термического сопротивления при этом определяют из уравнений (4) и (5),Учитывая, что при упаривании от начальной до заданной концентрации степень концентрирования остается постоянной, количество исходного раствора в конце цикла работы можно выразить через количество выпареннойСг )+ 14.,1, С, с,)1572663 10 Г 96 ЯЩцО ЙЩ) запор017 С/П Снижение производительности проис- ходит по линейному закону (7).Таким образом, прп управлении по предложенному способу время работы концентраторов между промывками автоматически корректируется в зависимости от степени очистки поверхности нагрева при сохранении допустимых минимальных значений производительности по выпаренной воде. Формула изобретения Способ определения оптимального времени переключения концентраторов на промывку путем измерения расхода исходного и упаренного раствора, расхода и давления греющего пара, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения удельных энегозатрат, дополнительно измеряют температуру греющего пара на входе в концентратор итемпературу кипения раствора, по измеренным параметрам определяют величины термического сопротивления греющей камеры и среднюю производительность концентратора по выпареннойводе за один цикл его работы и по достижении первой величиной максимального заданного значения, а второй -значения среднегодовой произнодительности производят переключение концентраторов и изменение заданий их регуляторам расхода греющего пара, соответствующих режиму промывки и работы.. Ша.нд Ред аказ 1604 Тираж 565 НИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, Ходпи при ГКНТ СС изобретениям и открьлия Раувская наб д. 4/5 агарина, 101