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;