Файл: Регулирование основных технологических параметров.ppt

Если по условиям технологии не допускается изменение потоков теплоносителей, то температуру продукта на выходе из теплообменника регулируют путём байпасирования части продукта и изменения его расхода.
При этом регулирующий клапан устанавливают на байпасной линии. Такие схемы применяют, например, при использовании тепла горячих промежуточных или конечных продуктов для нагрева исходного сырья.
Отметим, что байпасирование одного из теплоносителей требует некоторого увеличения поверхности теплообменника и большего расхода греющего агента (для переохлаждения или перегрева продукта) чем при дросселировании.
Однако при этом улучшаются динамические характеристики системы регулирования вследствие исключения теплообменника из контура регулирования и уменьшения времени запаздывания объекта.
При изменении агрегатного состояния теплоносителей их температура в теплообменнике практически не изменяется.


Регулирование поверхностных теплообменников


Схема регулирования поверхностного теплообменника байпасированием холодного теплоносителя (продукта)


Регулирование поверхностных теплообменников


Схема регулирования поверхностного теплообменника воздействием на расход горячего теплоносителя


В трубчатых печах прокачиваемый через змеевик трубчатой печи продукт нагревается за счет тепла образующегося при сжигании топливного газа.
Целью регулирования трубчатых печей является подержание постоянства температуры продукта на выходе из печи.


Структурная схема регулирования трубчатых печей


Возмущениями объекта являются:
расход и температура исходного продукта;
теплотворная способность топлива;
количество и температура воздуха, подаваемого для сжигания топлива;
потери тепла в окружающую среду.
Эти возмущения можно скомпенсировать с помощью САР температуры продукта на выходе из печи, управляющей подачей топлива в печь.
Однако трубчатые печи обладают запаздыванием по передаче тепла от дымовых газов через стенку змеевика к проходящему по змеевику продукту.
Кроме того, переходный процесс по каналу "расход топлива - температура продукта на выходе" продолжается несколько часов.
Поэтому при использовании одноконтурной САР динамическая ошибка и время регулирования достигает больших значений.


Вместе с тем температура газов над перевальной стенкой достаточно быстро реагирует на изменение режима работы печи, обусловленное изменением количества топливного газа, подаваемого на сжигание.

---

Поэтому существенное улучшение качества регулирования температуры продукта на выходе из печи может быть достигнуто применением каскадной схемы регулирования, состоящей из регулятора температуры продукта на выходе из печи (корректирующий регулятор), воздействующего на задание регулятора температуры газов над перевальной стенкой (стабилизирующий регулятор), который управляет подачей топлива в печь.
Стабилизирующий регулятор начинает компенсировать возникающие возмущения, влияющие на процесс сгорания топлива прежде, чем они приведут к изменению температуры продукта.


Схема связанного регулирования процесса в трубчатой печи


При резком изменении перегрузки печи по расходу нагреваемого продукта и при наличии возмущения по расходу топлива используют также выше описанную схему каскадного регулирования, стабилизирующий регулятор которой воздействует на регулятор соотношения расходов продукта и топлива.
В этом случае регулятор соотношения управляет подачей топлива в печь.


Схема связанного регулирования процесса в трубчатой печи


При принудительной подаче первичного воздуха оптимальный его расход, при котором температура в топке принимает максимальное значение поддерживают посредством регулятора соотношения «топливный газ – воздух», обеспечивающего заданное значение коэффициента избытка воздуха, определяющего интенсивность процесса сгорания.
Если при этом теплотворная способность топлива существенно изменяется, то на регулятор соотношения направляют корректирующий сигнал от регулятора стабилизации содержания кислорода в топочных газах. Это обеспечивает полное сгорание топлива и высокое качество регулирования.
Сильным возмущением режима работы трубчатых печей со стороны топливного газа является изменение его давления. Это изменение компенсируют введением в АСР температуры продукта на выходе из печи дополнительного регулятора давления, задание на который подают от регулятора температуры в топочном пространстве.
Так как зависимость температуры в топке от соотношения «топливо – воздух» имеет экстремальный характер, при автоматизации трубчатых печей применяют системы экстремального регулирования.


Каскадная схема регулирования температуры продукта на выходе с регулятором соотношения «топливный газ – воздух»

---

и коррекцией по содержанию кислорода в топочных газах

---