Типовая функциональная схема автоматизации процесса смешения жидкостей
Для контроля расхода жидкости А на линии поступления в смеситель устанавливается датчик расхода FE (позиция 1-1), сигнал с которого поступает на вторичный прибор FI (позиция 1-2), осуществляющий дистанционные показания I данного параметра.
Для контроля и регулирования концентрации смеси на выходе из смесителя устанавливается датчик концентрации смеси QE (позиция 2-1), сигнал с которого поступает на вторичный измерительный прибор с регулирующим устройством QIC (позиция 2-2), осуществляющий дистанционные показания I и вырабатывающий управляющее воздействие C на исполнительный механизм (позиция 2-3) регулирующего клапана (позиция 2-4), установленного на линии подачи жидкости А в смеситель.
Схемой предусмотрен контроль расхода смеси после выхода из смесителя, для чего на линии выхода смеси устанавливается датчик расхода FE (позиция 3-1), сигнал с которого поступает на вторичный измерительный прибор FI (позиция 3-2), который осуществляет дистанционные показания текущего расхода смеси.
Для контроля и регулирования уровня жидкости в самом смесителе установлен датчик уровня LE (позиция 4-1), сигнал с которого поступает на вторичный измерительный прибор с регулирующим блоком LIC (позиция 4-2), осуществляющий дистанционное показание и регулирование данного параметра путем воздействия на исполнительный механизм (позиция 4-3) регулирующего клапана (позиция 4-4), установленного на линии подачи жидкости Б.
Для контроля за расходом жидкости Б, поступающей в смеситель, на данной линии устанавливается датчик расхода FE (позиция 5-1), сигнал с которого поступает на вторичный измерительный прибор FI (позиция 5-2), осуществляющий дистанционные показания текущего расхода жидкости Б.
Если расход смеси не определяется ходом последующего технологического процесса, то его можно использовать для регулирования уровня жидкости в смесителе. При таком методе регулирования устраняются наиболее сильные возмущающие воздействия, проникающие в смеситель при регулировании уровня изменением расхода жидкости.
Если при регулировании уровня жидкости в смесителе расход одной из поступающих в него жидкостей сильно изменяется, то для улучшения качества регулирования концентрации компонента в смеси следует использовать регулятор соотношения расходов жидкостей с коррекцией по концентрации (прибор FFC позиция 1-4).
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕГУЛЯТОРА СООТНОШЕНИЯ
Такой регулятор способствует уменьшению возмущений по концентрации, поступающих при первоначальном изменении расхода жидкости Б.
Функциональная схема автоматизации, реализующая указанный способ управления представлена на рисунке.
2. Системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата как объекты автоматизации
Комплекс инженерных систем теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата предназначен для выработки тепловой энергии, транспортирования горячей воды, пара и газа по тепловым и газовым сетям к зданиям и использования этих энергоносителей для поддержания в них заданных параметров микроклимата для производственных и хозяйственных нужд.
Далее системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата будем сокращенно называть системами ТГС и КМ.
Принципиально общую систему теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата можно разделить на 2 части:
Первая состоит из наружных систем централизованного теплоснабжения и газоснабжения.
Вторая, являясь потребителем энергии, включает в свой состав здания и внутренние инженерные системы обеспечения микроклимата для производственных и хозяйственных нужд.
На рисунке представлена структурная схема теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата.
ГРС – газораспределительная станция; СВ – система вентиляции; ГРП – газорегуляторный пункт; СУТВ – система утилизации тепла выбросного воздуха; ЦТП – центральный тепловой пункт; СХС – система холодоснабжения; СО – система вентиляции; СКВ – система кондиционирования воздуха (комфортного и технологического); СГВ – система горячего водоснабжения.
ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Система централизованного теплоснабжения (СТС) - это комплекс генератора тепла и тепловых сетей, предназначенный для снабжения теплотой потребителей, а именно систем:
отопления;
горячего водоснабжения;
вентиляции;
кондиционирования воздуха.
Режим отпуска теплоты для отдельных видов потребителей различен. Если расход теплоты на отопление, в основном, зависит от температуры наружного воздуха, то потребление теплоты на горячее водоснабжение определяется расходом воды, изменяющимся по времени суток и по дням недели.
Теплопотребление на вентиляцию и кондиционирование воздуха, в свою очередь, связано как с режимом работы потребителей, так и с изменением параметров наружного воздуха.
Цель управления СТС - обеспечение потребителей необходимым расходом теплоносителя с заданной температурой, т. е. обеспечение требуемого гидравлического и теплового режима системы. Эта цель достигается поддержанием заданных величин давления Р, разности давлений и температуры t в различных точках системы.
Поддержание температуры теплоносителя осуществляется на теплоэлектроцентрали 3 в зависимости от теплопотребления зданий 1 и 2, как показано на структурной схеме ТГС и КМ.
Теплоносители от ТЭЦ (горячая вода и пар) транспортируются по магистральным тепловым сетям до кварталов и далее по распределительным сетям до зданий или группы зданий. В крупных тепловых сетях (и прежде всего в квартальных), где происходят резкие перепады давления теплоносителя, гидравлический режим отличается большой неустойчивостью.
Для обеспечения нормального гидравлического режима тепловых сетей необходимо поддерживать такой перепад давления теплоносителя, который во всех случаях должен превышать минимальную величину давления, требуемую для нормальной работы теплопотребляющих установок, теплообменников, смесителей, насосов. Только тогда потребители будут получать необходимый и достаточный расход теплоносителя заданной температуры.
Рассмотрим принципиальную схему водяной 2-х трубной закрытой системы централизованного теплоснабжения с указанием мест поддержания заданных параметров.
Непосредственно на теплоприготовительной установке ТЭЦ (I) осуществляется централизованное поддержание температуры сетевой воды в подающем трубопроводе.
Перед сетевым насосом 1 поддерживается давление, величина которого определяется пьезометрическим графиком сети.
Температура воды после основного пароводяного нагревателя 2 или теплового водогрейного котла 3 в зависимости от теплопотребления сети составляет от 70 до 150 градусов.
Поскольку путем централизованного управления на ТЭЦ невозможно обеспечить необходимый гидравлический и тепловой режим у многочисленных потребителей теплоты, применяют промежуточные ступени поддержания температуры и давления воды - центральные тепловые пункты (ЦТП) - (II). В ЦТП, как правило, в теплообменниках 7 приготавливается вода с температурой 65 градусов для горячего водоснабжения нескольких зданий.
Для группы зданий с небольшими расходами теплоты при их незначительном удалении от ЦТП помимо горячей воды приготавливают также теплоноситель для систем отопления и вентиляции. Температура теплоносителя после ЦТП составляет от 70 до 150 градусов и поддерживается с помощью смесительных насосов 6 или отопительных водонагревателей. Перепад давления перед ЦТП, обеспечивающий его нормальную работу должен быть в пределах 300 - 400 кПа.
На абонентских вводах с ЦТП (III) без подготовки теплоносителя в элеваторах 8 или теплообменниках осуществляется местный режим отпуска тепла на отопление. Здесь же в калориферах 9 нагревается приточный воздух. В абонентских вводах без ЦТП (IV) обеспечивается отпуск тепла на отопление и требуемая температура горячей воды. Перепад давления перед ЦТП без циркуляционных насосов составляет от 100 до 250 кПа.
В тепловых сетях большой протяженности с пересеченным рельефом местности возникает необходимость сооружения насосных подстанций V, которые обычно являются дополнительной ступенью поддержания требуемого гидравлического режима тепловой сети за подстанцией путем поддержания давления перед насосом 5.
Для нормальной работы ТЭЦ в ней предусмотрено поддержание заданного уровня конденсата Н в пароводяных нагревателях 2 и деаэраторах подпиточной воды 4.
Приведенная схема предусматривает регулирование отпуска теплоты потребителям при изменении температуры теплоносителя и его постоянном расходе.
Возможны другие способы регулирования отпуска теплоты, когда температура теплоносителя постоянна при изменении его расхода, а также когда одновременно изменяются температура и расход.