Автоматизация технологических процессов основных химических производствСтраница 16
На основе этого уравнения динамики объект по каналу описывается математической моделью апериодического звена 1-го порядка:
(10),
где: ; .
Объект имеет транспортное запаздывание:
(11),
где Vтруб - объем трубопровода от Р.О. до входа в аппарат.
Таким образом, в целом динамика объекта по каналу управления описывается математической моделью апериодического звена 1-го порядка с запаздыванием:
(12).
Анализ статической характеристики объекта.
Из уравнения статики выразим qвых в явном виде:
(13).
· Статическая характеристика линейна по каналам: .
· Статическая характеристика нелинейна по каналу .
· Статическую характеристику можно линеаризовать по отношению к G введением стабилизации соотношения расходов: , тогда получим:
(14).
· Линеаризованное представление статической характеристики через разложение в ряд Тейлора:
(15).
· Линеаризованное представление приращения выходной переменной через приращения всех возможных входных переменных:
(16).
Типовая схема автоматизации
кожухотрубного теплообменника.
Рис.3.
Типовое решение автоматизации.
Типовое решение автоматизации кожухотрубных теплообменников включает в себя подсистемы регулирования, контроля, сигнализации и защиты.
1. Регулирование.
· Регулирование температурыпо подаче теплоносителя Gт - как показателя эффективности процесса нагревания в кожухотрубном теплообменнике.
2. Контроль.
· расходы - Gт, G;
· температуры - ;
· давление - Рт, Р.
3. Сигнализация.
· существенные отклонения qвых от задания;
· резкое падение расхода технологического потока G¯ , при этом формируется сигнал «В схему защиты».
4. Система защиты.
По сигналу «В схему защиты» - отключается магистраль подачи теплоносителя Gт.
Схема парожидкостного теплообменника
(с изменяющимся агрегатным состоянием теплоносителя).
Рис.1.
· Технологический поток (нагреваемая жидкость) Gж подается по трубкам теплообменника.
· Теплоноситель с изменяющимся агрегатным состоянием (греющий пар) Gп подается по межтрубному пространству.
· Показатель эффективности:.
· Цель управления: поддержание .
Математическое описание на основе физики процесса.
· Теплопередача от паровой фазы теплоносителя:
(1),
· Теплопередача от жидкой фазы теплоносителя:
(2),
где: - количество тепла, передаваемое от паровой фазы и конденсата теплоносителя в единицу времени, дж/с;