Способ автоматического управления блоком параллельно работающих аппаратов

 

щ, ъщ (72) Автор изобретения

В,М. Красняк с; ъ

Грозненское научно-производственное объеди ие - "Промавтоматика" м, (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ

ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к способам автоматического управления выпарными установками в производствах получения термонеустойчивых продуктов, например в производства кормового концентрата лизина, и может быть использовано в микробиологической, пищевой, химической промышленности.

Известен способ автоматического распределения нагрузки между парал. лельно работающими технологическими аппаратами путем изменения нагрузки на каждый технологический аппарат в зависимости от толщины инкруста. ции в аппарате, измеряемой на участке аппарата, расположенном от его основания на расстоянии, равном

20"603 общей высоты аппарата t 1 1.

Недостатком известного способа является to„ Что не учитывается степень загрязнения поверхности теплопередачи аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому ,является способ управления блоком параллельно работающих аппаратов путем перераспределения нагрузки на .аппараты в зависимости от суммарной нагрузки на блок и с учетом состава поступающего сырья (23.

Недостатком известного способа является то, что перераспределение нагрузки между аппаратами блока ведется, без учета степени эагрязненияповерхности теплопередачи аппаратов, что приводит к повышению рабочих температур и, следовательно, к увеличе15 we потерь термонеустойчивых целевых продуктов.

Цель изобретения - снижение потерь термонеустойчивого целевого продукта.

Указанная. цель достигается тем, что в способе автоматического управления блоком параллельно работающих аппаратов, предусматривающем регулироЬание соотношения расходов мате-.

985771

3 риальных потоков на каждый аппарат с коррекцией этого соотношения, коррекцию соотношения расходов материальных потоков осуществляют в зависимости от разности температур теплоносителя и продукта на первых по ходу аппаратах.

Способ можно пояснить на примере функционирования блока параллельно включенных выпарных установок в мик. робиологическом производстве кормового концентрата лизина. Аминокислота лизин подвержена разложению при воздействии высоких температур. Процесс теплопередачи от теплоносителя к выпариваемой жидкости происходит по закону

Q = k-дй ° F) {1) где (- количество передаваемого тепла, коэффициент теплопередачи;

yt - разница температуры конденсации теплоносителя и температуры кипения упариваемого раствора;

Р— площадь теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи в общем случае является функцией степени загрязнения поверхности теплопередачи и режима выпаривания. Из (1) вытекает, что разница температур r5t пропорциональна количеству передаваемого тепла, которое в свою очередь пропорционально потоку упариваемой жидкости

Q=aG, (2) где а - коэффициент пропорциональности;

G — поток упариваемой жидкости.

Температура кипения на последнем аппарате выпарной установки зависит (при стабильном давлении) от концентрации упаренной жидкости. На каждом предыдущем аппарате установки температура выпаривания будет повышаться на разницу температур .М по (1) и на температурную депрессию, т.е. изменение температуры от различных физико-химических факторов

Таким образом, на выпарной установке образуется профиль температур, зависящий от потока упариваемой жидкости на установку и от коэффициентов теплопередачи. Наибольшая температура будет на .первом от входа, выпарном аппарате. Зависимость потерь термонеустойчивых веществ от темпе4 ратуры носит квадратичный характер.

8 таком случае задача минимизации потерь заключается в минимизацйи критерия, 5

1(Г, 4 . min,()(14 3= Ч где t;. - температура выпаривания на

j-аппарате i-установки;

k — - количество аппаратов в каждой выпарной установке; п — количество выпарных установок.

Предположим температурную депрессию равной нулю, а разницы температур на всех аппаратах - выпарной установки равными дс;„= ь „ =...=at;q = at; . (4)

Из (Я подстановкой получим, опус20 кая индекс 1 и символ 2п)п н

Е («,+ «2+...+6« „+««)). (6(1=1

При учете (4) имеем и

) (С„, («- iи()2 ° („. («-2)и()2+... .,(<+)) ) Я. (и(Температуру выпаривания на последнем аппарате t > при параллельно работающих выпарйых установках блока и одинаковом давлении на последних аппаратах можно полагать равными

Раскрывая (6), имеем

«n)«+ и (2)«(«-<)и«; )+и (2)«(«-2 Ыф.. ...+и (2 „иЦ+«Qn«1 . (z (1=1

На результат оптимизации постоянные величины не влияют. Следует также принять во внимание, что при, - 11, что обычно имеет место для

1 промышленных установок, основной

45 по значимости при оптимизации являетVl ся сумма дф, . При условии

1=1

50 à — <- =Const имеет место

1 и

— 1 ; п11п при gt<-äÔ -„. д (8) а

1=1

4 2-. )

55 другими словами, потери снижаются до минимума при поддержании разниц температур равными. формула изобретения

Условие (4) является лишь приблизительным, поэтому разницу темпера" туры dt; для повышения точности решения следует брать для первых аппаратов, где температуры являются наивысшими.

Окончательно условие минимизации выражается зависимостями

btц = dtgg =...= tnt (9)

Таким образом, равенство разниц температур на первых выпарных аппаратах блока, достигаемое перераспределением потоков выпариваемой жидкости, согласно (9), ведет к реализации условия (3) снижения потерь целевого продукта; в таком эффекте снижения потерь термолабильного .продукта проявляется преимущество данного способа перед известным.

На чертеже приведена принципиальная схема системы, осуществляющей предлагаемый способ.

Выпарнь1е установки блока состоят из выпарных аппаратов 1-6. На первых аппаратах 1 и 6 выпарных установок разницы температур dt замеряют датчиками 7-10 температуры. Контроль расходов упариваемой жидкости на выпарные установки осуществляют датчи. ками расходов 11 и 12, Управляющее устройство 13 подсоединено к датчикам 7-12 и исполнительным механизмам 14-15 регулирования расхода упариваемой жидкости.

Система работает следующим образом. . Сигналы от датчиков 7-12 посту.пают на управляющее устройство 13, реализующее функцию вычисления оптимальных расходов упариваемой жид-

771 6 .кости на выпарные установки. Затем ,полученные значения расходов в виде сигналов выдаются на исполнительные механизмы 14 и 15, которые устанав-. ливают требуемые расходы.

Зкономическую эффективность способа управления блоком параллельно включенных выпарных установок можно оценить по снижению потерь .термонеустойчивого целевого продукта. 8 результате реализации предлагаемого способа достигается снижение потерь аминокислоты лизин ориентировочно на

13 и годовая экономическая эффектив1 ость Е составит 350000 руб.

Способ автоматического управления блоком параллельно работающих аппа" ратов, предусматривающий регулирование соотношения расходов материальных потоков на каждый аппарат с коррекцией этого соотношения, о т л и- ° ч а ю шийся тем, что, с целью снижения потерь термонеустойчивого целевого продукта, коррекцию соотношения расходов материальных потоков осуществляют в зависимости от разности температур теплоносителя и продукта на первых по ходу аппаратах.

35 Источники информации, принятые во внимание йри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 564266, кл. G 05 D 27/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

40 11 538733, кл. С 05 0 27/00, 1975.

985771

Составитель Г. Богачева

Редактор H. Ковалева Темро И. Надь - Кооректоц Г. Огар

Заказ 10164/68 Тираж 914 - Подписное

3НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 ДОЯ„ Москва Ж-Я„ Ра шская наб „ ц. 4/g

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4