3. Автоматизація процесу випарювання
4. Автоматизація процесу кристалізації
Типове рішення автоматизації процесу нагрівання
Основні принципи керування процесом нагрівання розглянемо на прикладі поверхневого кожухотрубного теплообмінника (рис. 10), в який подають нагріваючий продукті теплоносій. Показником ефективності даного процесу є температура продукту на виході з теплообмінника, а метою керування – підтримання цієї температури на певному рівні.
Рис. 10. Поверхневий кожухотрубний теплообмінник
Витрату теплоносія можна легко стабілізувати чи застосовувати для внесення ефективних регулюючих впливів. Витрата продукту визначається іншими технологічними процесами, а не процесами нагрівання, тому він не може бути не стабілізований, не застосований для внесення регулюючих впливів; під час зміни витрати продукту у теплообмінник будуть надходити сильні збурення. Температури продукту і гарячого теплоносіяч на вході в теплообмінник, а також питомі теплоємкості продукту і гарячого теплоносія визначаються технологічними режимами інших процесів, тому стабілізувати їх їх під час введення процесу нагрівання неможливо. До неліквідуючих збурень відносяться також зміна температури навколишнього середовища і властивостей тепло передаючої стінки внаслідок відкладання солей, а також корозії.
Аналіз об’єкта керування показав, що більшу частину збурюючи впливів неможливо усунути. Тому потрібно в якості регулюючих величин брати температуру продукту, а регулюючий вплив здійснювати шляхом зміни витрати гарячого теплоносія.
Всі міркування відносно процесу нагрівання справедливі і для процесу охолодження. Об’єктом керування в цьому випадку буде кожухотрубний теплообмінник, у який подається холодоносій і охолоджуючий продукт; показником ефективності – кінцева температура продукту, а метою керування – підтримання цієї температури на заданому значенні. Основним вузлом керування буде регулятор кінцевої температури охолодження продукту, а регулювання буде здійснюватися шляхом зміни витрати холодоносія.
2.Автоматизація процесу охолодження
Типове рішення автоматизації розглянемо на прикладі установки охолодження, яка складається з поршневого компресора 1, конденсатора 2, випаровувача 3 (з киплячим холодоагентом у міжтрубному просторі) і дроселюючого елемента 4 (рис. 11). У якості показника ефективності приймемо кінцеву температуру охолоджуючого продукту tк (часто розсолу). Підтримання її на постійному значенні шляхом коректування технологічних режимів апаратів, які входять в обʼєкт керування, і буде метою керування процесом штучного охолодження.
Рис. 11. Типова схема автоматизації процесу штучного охолодження: 1 – компресор; 2 – конденсатор; 3 – випаровував; 4 – дроселюючий елемент; 5 – виносна камера; Н – апаратура призначена для ручного дистанційного керування
Одним із сильних збурень, які можуть надходити у випарник через дроселюючий елемент 4, є зміна тиску в конденсаторі 2. Останнє може відбутися, наприклад, під час коливань параметрів прямої води. Для ліквідації таких збурень тиск конденсації стабілізують, змінюючи витрату води, яка подається у випарник.
Для безаварійної роботи установки необхідно сигналізувати про підвищення рівня холодоагента вище граничного значення для запобігання «вологого» руху компресора, а також про пониження тиску парів холодоагента після випаровувала у зв’язку з можливістю замерзання продукту. У випадку досягнення цими параметрами гранично допустимих значень спрацьовують пристрої захисту, відключаючи компресор.
Під час штучного охолодження контролю підпадають витрати продукту і охолоджуючої води, а також їх початкові і кінцеві температури. Сигналізації і контролю, крім цього, підлягають всі параметри компримування газів (т.т. Компримування (рос. компримирование; англ. gas ompression; нім. Komprimieren n, Verdichten n, Verdichtung f, Gaskomprimieren n, Gasverdichten n) – підвищення тиску газу за допомогою компресора).