Тема 2. Гідромеханічні процеси

Лекція 1. Автоматизація гідромеханічних процесів

План

1. Автоматизація процесу переміщення рідин і газів.

2. Автоматизація процесу змішування рідин.

3. Автоматизація процесу відстоювання рідких систем.

4. Автоматизація процесу центрифугування рідких систем.

5. Автоматизація процесу фільтрування рідких і газових систем.

6. Автоматизація процесу очищення газів.

1. Автоматизація процесу переміщення рідин і газів

Під час автоматизації гідромеханічних процесів здійснюється такий технологічний процес як: переміщення рідин і газів. У якості об’єкта керування приймемо трубопровід 6, по якому транспортують рідину від апарата 1 до апарата 8, і відцентровий насос (компресор) 2 з приводом від асинхронного двигуна 4 (рис. 5). Показником ефективності даного процесу є витрата переміщуючої рідини.

Рис. 5. Типова схема автоматизації процесу переміщення рідини: 1, 8 – технологічні апарати; 2 – насос (компресор); 3 – підшипник; 4 – електродвигун; 5 – зворотний клапан; 6 – трубопровід; 7 – дросельний орган

В’язкість і щільність переміщуючої рідини визначаються технологічним режимом попереднього процесу, тому їх зміни є збурюючими впливами.

Процес переміщення є допоміжним; його необхідно проводити таким чином, щоб забезпечувався ефективний режим основного процесу, обслуговуючого даною установкою переміщення. У зв’язку з цим метою керування буде підтримка значення витрати G.

У якості регулюючої величини під час переміщення потоків можуть слугувати будь-які параметри цих процесів: температура, концентрація, щільність, товщина плівки, час і ін.

2. Автоматизація процесу змішування рідин

Об’єктом керування є ємкість з механічною мішалкою, в якій змішуються дві рідини (рис. 6). У якості показника ефективності процесу перемішування приймаєм концентрацію будь-якого компонента в суміші, а метою керування буде отримання суміші з певною концентрацією цього компонента.

Рис. 6. Типова схема автоматизації процесу змішування рідин: 1 – ємкість; 2 – механічна мішалка

Витрати відповідно суміші, рідин А і Б – це збурюючі впливи.

Для успішної експлуатації змішувача, оперативного керування ним і підрахунку техніко-економічних показників необхідно контролювати концентрацію С_см, витрати G_А, G_Б і G_см, рівень рідини у змішувачі і кількість енергії, споживаючої приводом мішалки.

3. Автоматизація процесу відстоювання

Основний принцип керування під час автоматизації процесів відстоювання розглянемо на прикладі відстійника зі скребковим пристосуванням (рис. 7). процеси відстоювання здійснюються, як правило, з метою повного вилучення твердої фази (цінного продукту) з рідини, тому показником ефективності процесу будемо вважати концентрацію твердої фази в освітленій рідині, а метою керування – підтримання її на заданому (мінімально можливому для даних виробничих умов) значенні.

В об’єкт керування процесу розділення може надходити багато збурюючи впливів: зміна витрати суспензії, щільність твердої і рідкої фаз, концентрації на в’язкість суспензії, дисперсність (гранулометричного складу) твердої фази. Усі ці збурення визначаються технологічним режимом попереднього процесу, тому усунути їх під час керування процесом відстоювання неможливо. Особливо сильними збуреннями є зміни витрати суспензії і концентрації твердої фази в ній.

Рівень рідини у відстійнику підтримується постійним за рахунок свобідного переливу освітленої рідини.

У відстійнику необхідно підтримувати на постійній висоті межу розподілу зон осадження і ущільнення. Ця висота залежить від витрати згущеної суспензії, тому регулюючий вплив вноситься зміною ступеня відкриття спеціальних клапанів (для високов’язких рідин) на лінії згущеної суспензії.

У якості контролюючих величин приймають витрати початкової і згущеної суспензій, освітленої рідини, а також мутність освітленої рідини, яка є непрямим параметром, характеризуючим показник ефективності і щільність згущеної суспензії. Контролюється, крім того, рівень межі роділення зон за допомогою гідростатичного приймача з безперерним промиванням. Робота механічної частини відстійників контролюється шляхом безпосереднього вимірювання момента на валу двигуна. Можна здійснювати контроль і за непрямим параметром – потужністю, споживаючою приводом електродвигуна. Перевантаження електродвигуна сигналізується. У випадку підвищення перевантаження дається сигнал у схему захисту. Сигналізується також підвищення мутності освітленої рідини.

Рис. 7. Типова схема автоматизації відстоювання: 1 – відстійник; 2 – переливний пристрій; 3 – мішалка; Б – момент на валу електродвигуна; В – мутність рідини