6. Регулирование параметров состава икачества

В процессах химической технологии большую роль играет точное поддержание каче-ственных параметров продуктов(концентрация определенного вещества в потоке и т.п.).Эти параметры сложно измерить.В некоторых случаях для измерения состава используют хрома-тографы,которые выдают результаты измерения в дискретные моменты времени(по продол-жительности цикла работыхроматографа).

Дискретность измерения может привести к значительным дополнительным запаздыва-ниям и снижению динамической точности регулирования.Чтобы уменьшить нежелательное влияние задержки измерения,используют модель связи качества продукта с переменными,которые измеряют непрерывно.Эта модель может быть достаточно простой;коэффициенты модели уточняют,сравниваярассчитан-

ное по ней и найденное в результате оче-редного анализа значение качественного параметра.Таким образом,одним из ра-циональных способов регулирования ка-чества является регулирование покос-

x_p(t)

^~y(t)

y(t)

венному вычисляемому показателю с уточнением алгоритма его расчета по данным прямых анализов.Впромежут-

Рис. 3.15.Блок-схема АСР параметра качества продукта:

1–объект;2–анализатор качества;3–вычислительное устройство;4–регулятор

ках между измерениями показатель качества продукта может быть рассчитан экстраполяцией ранее измеренныхзначений.

Блок-схемасистемырегулированияпараметракачествапродуктапоказананарис.3.15.

Вычислительное устройство в общем случае непрерывно рассчитывает оценкупоказа-

телякачества

^~x(t)поформуле

^~x(t)F(^~y(t))F((tt),y(t),y(t

),...),

1 2 i i i1

вкоторойпервоеслагаемоеотражаетзависимость^~x

от непрерывно измеряемыхпеременных

процесса или величин,динамически с ними связанных,например производных,а второе–от выхода экстраполирующегофильтра.

Для повышения точности регулирования состава и качества применяют приборы с устройст-вом автоматической калибровки.В этом случае система управления производит периодиче-скуюкалибровкуанализаторовсостава,корректируяиххарактеристики.

Автоматизацияосновных процессов химическойтехнологии

4.Автоматизациягидромеханическихпроцессов

1. Автоматизация процессов перемещения жидкостей игазов.

Процессы перемещения жидкостей и газов и процессы разделения и очистки неодно-родных систем относят кгидромеханическимпроцессам.

В химической промышленности для транспортировки жидкостей по трубопроводам наиболее частоприменяют:

1. Центробежныенасосы.

2. Поршневыенасосы.

Для перемещения газов применяют поршневыекомпрессоры.

Регулирование работы насосов и компрессоров обычно состоитв поддержании их за-даннойпроизводительности.

3

4

F₂ ^F

qua

температура

егламента

tion.

Ошибка!Закладка неопределена.

Рис. 4.1.Характеристика центробежногонасоса

Характеристика центробежного насоса(зависимость между развиваемым напоромLи

производительностьюF)рис.4.1.

Кривая1характеристика центробежногонасоса.

Кривые2-4характеристики местных гидравлических сопротивлений нагнетательного трубопровода.

Кривая2соответствует наибольшему гидравлическому сопротивлению инаименьшей

производительностинасоса

F_1.

Кривая4соответствует наименьшему гидравлическому сопротивлению инаибольшей

производительности

F_3.

Таким образом,дросселируя поток можно изменить производительность насоса.Этот метод регулирования производительности насоса не является экономичным вследствие до-полнительных потерь энергии,обуславливаемых гидравлическим сопротивлением дросселя,однакоэтотметодотличаетсяпростотой,поэтомуегочастоиспользуют.

Чувствительный элемент АСР,напримердиафрагма,монтируется на нагнетательной линииперед клапаном,что обеспечивает меньшую колебательность процесса регулирования.При увеличении расхода жидкости проходное сечение клапана уменьшается,при этомповы-

шается суммарное гидравлическое сопротивление линии,и расход жидкости уменьшается до заданногозначения.

Сечение клапана

(дросселя)

Расход

Рис. 4.2.Схема регулирования производительности центробежныхнасосов.

Дросселировать линию всасывания центробежных насосов не рекомендуется,т.к.это вызывает кавитацию,которая приводит к быстрому разрушению насоса,а также к резкому понижению производительности и напора насоса.Клапан на нагнетательной линии насоса можетработатьиотрегуляторовдругихвеличин,чтоопределяетсятребованиямитехнологии.

k₁

Конденсат

Сечениеклапана

Количествопара

Числоходов

k₃

k₂

поршня Расход

Количествопара

k₃

k₂

Числоходов

поршня Расход

Рис. 4.3.Схема стабилизации производительности поршневыхнасосов.

1–паровая машина;2–поршневойнасос.

В случае примененияобъемных поршневых насосовдавление,обуславливающее пе-ремещение жидкости,создается при периодическом вытеснении из замкнутого объема воз-вратно-поступательно движущимся поршнем.Производительность поршневого насоса прак-тически постоянна и не зависит от напора.Поршневые насосы приводятся в действие паровы-ми машинами илиэлектродвигателями.

Производительность поршневого насоса с паровым приводом регулируемся изменени-ем подачи пара в цилиндр привода.Для этого на паропроводе устанавливают клапан,при от-крытии проходного сечения которого к приводу насоса будет подаваться различное количест-во пара,определяющее число ходов поршня насоса и тем самым изменяя егопроизводитель-

ность.Управляющее воздействие на клапан подают от регулятора расхода,а чувствительный элемент системы устанавливают на нагнетательной линии насоса.По сравнению с дроссели-рованием это более рациональныйметод.

Конденсат

При часто и резко изме-няющемся давлении пара при-меняют каскадную систему ре-гулирования давления пара с коррекцией по расходу нагнетаемогопродукта.

Регулирование произво-

дительности поршневых насосов с приводом от электродвигателя осуществляется путем перепуска части жидкости с нагнетатель-ной линии на всасывающую.Та-ким же образом регулируют производительность шестерен-чатых и лопастныхнасосов.

Производительность цен-тробежных компрессоров(газо-дувок)стабилизируется систе-мами с клапаном,установлен-ном на всасывающейлинии.

Такие компрессоры неус-тойчиво работают в области помпажа,характеризующийся

Рис. 4.4.Каскадная система регулирования производи-тельности поршневыхнасосов.

1–паровая машина;2–поршневойнасос.

Рис. 4.5.Схема регулирования производительности порш-невого насоса сэлектроприводом.

Кресиверу

наличиембольших давленийи

малых расходов:при работе в этой области уменьшениепо-

Рис. 4.6.Схема регулирования производительности цен-тробежного компрессора(газодувки)с противопомпажной защитой.

требления газа приводит к кратковременному изменению потока направления газа.При этом возникают большие колебания давления газа,которые могут вызвать поломку компрессора.Однако коэффициент полезного действия компрессора имеет наибольше значение вблизи об-ластипомпажа.

Рис.4.7.Структурнаясхемапроизводительностиработыпоршневыхкомпрессоров.

Для обеспечения работы компрессора в этих условиях необходимо иметь противопом-пажную автоматическуюзащиту.

В качестве такой защиты может использоваться система сброса части сжатого газа в ресивер при уменьшении его расхода в линию к потребителю.При приближении к области помпажа регулятор расхода откроет клапан,установленный на линии к ресиверу.Это обусло-вит увеличение производительности компрессора,снижение давления в нагнетательной линии иповышениедавлениявовсасывающейлинии,чтопредотвратитпомпажкомпрессора.

Регулирование производительностипоршневых компрессоров,развивающих боль-шие давления,обычно осуществляется методом перепуска части газа с нагнетательной линии во всасывающую по байпасномутрубопроводу.

Работа такой системы регулирования в значительной степени облегчается меньшей пульсацией давления вследствие сжимаемостигазов.