21. Регулювання якості кінцевого продукту в системах випарювання.

Точний контроль якості кінцевого продукту є складовою частиною будь-якої програми економії енергії. Продукти, які йдуть на продаж, або навіть ті, які просто надходять в іншу частину тієї ж самої установки, повинні відповідати граничним заданим вимогам.

Щоб виключити можливі втрати, пов'язані з отриманням кінцевого продукту, який не відповідає встановленим вимогам, більшість операторів намагаються здійснювати регулювання з великим запасом. Чим більше цей запас, тим менше вірогідність виходу якісних характеристик продукції за допустимі межі внаслідок можливих порушень нормальних умов роботи. Величина запасу безпосередньо пов'язана зі зміною якості продукції. Якщо зазвичай допускаються відхилення якості х%, то оператор, як правило, встановлює позитивну межу регулювання + х% або ще більш високу у порівнянні з вимогами.

6.2.1. Чутливість до збурень

Проблему регулювання найкраще можна представити за оцінкою чутливості якості кінцевого продукту до змін кількості тепла, що підводиться, а також до змін витрат і складу вихідного розчину.

6.2.2. Одноконтурне регулювання

Найбільш поширена схема регулювання випарних апаратів складається з ряду одиночних контурів регулювання (рис. 6.8).

Продуктивність фактично визначається витратою гріючої пари - з її збільшенням буде знижуватися рівень розчину в усіх корпусах, що змусить регулятори рівня подавати більшу кількість вихідного розчину.

Рис. 6.8. Система одноконтурного регулювання випарних апаратів FC - регулятор витрати; PDT - прилад для вимірювання перепаду тиску; LC -регулятор рівня; QC - регулятор якості кінцевого продукту; QT - прилад для вимірювання концентрації продукту.

Якість кінцевого продукту як прямо, так і побічно залежить від його виходу. Якщо вихід кінцевого продукту знизиться, то при постійній витраті гріючої пари концентрація твердої речовини в останньому корпусі почне негайно зростати. Однак підвищення рівня випаровуваного розчину в останньому корпусі буде, крім того, призводити до зниження виходу випарного розчину з передостаннього корпусу. Такий вплив унаслідок спрацьовування регуляторів рівня буде послідовно передаватися і на інші корпуси. При зниженні витрат продуктів з цих розташованих вище корпусів у них починає змінюватися концентрація розчиненої твердої речовини. Зрештою розчин з підвищеною концентрацією із розташованих вище по потоку корпусів досягає останнього корпусу, посилюючи його початкову реакцію.

6.2.3. Регулювання за збуренням

Роботу випарних апаратів, призначених для обробки мінімальних кількостей рідкого розчину, неможливо задовільно регулювати за допомогою неузгоджених одиночних контурів. Зміни витрат гріючої пари і вихідного розчину, а також його складу викликають надто великі втрати цінного кінцевого продукту. З метою зведення до мінімуму порушень якості кінцевого продукту випарних апаратів такого типу створена система регулювання за збуренням, яка узгоджує зміни кількості тепла, що підводиться, витрат вихідного розчину і його складу. Ця система базується на звичайних балансах маси і енергії.

6.2.4. Зворотній зв'язок з показником якості кінцевого продукту

Розрахунки, що виконуються системою регулювання по збуренню і засновані на змінах витрати і густини вихідного розчину, а також кількості підведеного тепла, навряд чи мають точність вищу за Оскільки похибка

такого порядку може викликати відхилення якості кінцевого продукту до тому однієї системи регулювання по збуренню недостатньо, необхідна також

система зі зворотнім зв'язком. Це не свідчить, що система без зворотного зв'язку не ефективна. Без нього регулятор якості кінцевого продукту повинен виконувати всі коректуючі дії по відновленню рівноваги режиму роботи випарного апарату в випадку його порушення. Але при наявності системи регулювання по збуренню зворотній зв'язок необхідний лише в тій мірі, щоб скоректувати похибку системи без зворотного зв'язку. Якщо розрахунки в ній мають точність то вихідний

сигнал регулятора в зворотному зв'язку повинен відповідати не повній величині збурення, а лише від збурення. І якщо система регулювання по збуренню

зменшує зміну вихідної величини регулятора в колі зворотного зв'язку в 50 раз, то його вхідна величина, тобто відхилення якості кінцевого продукту, буде зменшуватись в ті ж 50 раз.

6.2.5 Налагоджувальні системи

При створенні перших випарних апаратів малої продуктивності зустрічались великі складності регулювання якості кінцевого продукту. Звичайні неузгоджені одиночні контури були неспроможні здійснювати задовільне регулювання внаслідок переважаючого впливу інерційності процесу.

Відсутність рециркуляції позбавляло ці випарні апарати стабілізуючої властивості.

Для відновлення цієї властивості додали до них налагоджувальні системи, збільшивши тим самим капітальні та експ­луатаційні затрати. В систему був доданий рециркуляційний насос, додаткове теп­ло до якого подається гріючим паром (рис 6.11). Якість кінцевого продукту швид­ко змінюється при підводі гріючої пари до налагоджувального підігрівача, ніж під дією гріючої пари, що потрапляє в перший корпус. Однак з економічних причин діапазон регулювання налагоджувальним підігрівачем повинен бути жорстко обмежений.

При використанні в цих випарних апаратах системи регулювання по збуренню роль налагоджувальних нагрівачів послаблюється. Фактично регулювання без зворотного зв'язку зазвичай задовольняється і без налагоджувального нагрівана, припускаючи його відключення і економію гріючої пари. Однак дякуючи налагоджувальному регулюванню якість деяких кінцевих продуктів може суттєво поліпшитись. В цих випадках для більш ефективної роботи налагоджувальний клапан повинен діяти згідно з іншими органами управління. Система, що виконує функцію налагодження, представлена на рис 6.12.

Рис. 6.11. Схема випарного апарата з нагрівачем для полегшення регулювання якості кінцевого продукту FE - давач витрати; FC -регулятор витрати; LC - регулятор рівня

На рис. 6.11 показано налагоджувальна дія, прикладена до нагрівача, але вона може також бути прикладена і до вихідного розчину, невелика кількість вихідного розчину може вводитись в останній корпус з метою оперативного регулювання концентрації кінцевого продукту. Цей спосіб настільки ж неефективний, як і використання налагоджувального нагрівача, в тому плані, що наявність регулюючого потоку вихідного розчину характерно лише для однокорпусного випарювання. При використанні регулювання по збуренню в більшості випарних апаратах такий регулюючий потік вихідного розчину не потрібний.