Решение задачи по автоматизации теплообменника

Для выполнения данной задачи по автоматизации теплообменника необходимо составить описание функциональной схемы и перечень приборов. Ниже представлено решение, оформленное для записи в тетрадь. Дано: Теплообменник: \( Д_у = 80 \) мм, \( P_y = 0.6 \) МПа. Параметры среды: \( T = 165^\circ C \). Задача: Контур регулирования расхода пара с коррекцией по температуре продукта на выходе. 1. Описание схемы автоматизации Система представляет собой каскадную систему регулирования. Основным параметром является расход пара, а корректирующим — температура продукта. — На трубопроводе пара устанавливается датчик расхода (сужающее устройство или электромагнитный расходомер) и регулирующий клапан. — На выходе продукта из теплообменника устанавливается датчик температуры (термопреобразователь сопротивления). — Сигналы поступают на микропроцессорный контроллер, который формирует управляющее воздействие на исполнительный механизм (клапан). 2. Выбор технических средств Для реализации схемы выберем оборудование, широко применяемое в отечественной промышленности, что гарантирует надежность и импортонезависимость: — Первичный преобразователь температуры: Термометр сопротивления платиновый ТСП-0193 (градуировка Pt100). Диапазон измерения до \( 200^\circ C \). — Первичный преобразователь расхода: Расходомер вихревой ЭМИС-ВИХРЬ 200 (для пара). Диаметр \( Д_у = 80 \) мм, давление до \( 1.6 \) МПа. — Регулирующий прибор: Контроллер ОВЕН ТРМ151 или аналогичный ПИД-регулятор с поддержкой каскадного управления. — Исполнительный механизм: Клапан регулирующий седельный с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ), например, серии КЗР. 3. Монтажные материалы Для монтажа системы потребуются: — Кабель контрольный КВВГнг \( 4 \times 1.0 \) для передачи сигналов \( 4-20 \) мА. — Труба стальная бесшовная для защиты кабельных трасс. — Бобышки приварные для установки датчиков температуры. — Фланцы по ГОСТ 33259-2015 для установки расходомера и клапана. 4. Алгоритм работы (для пояснительной записки) Регулятор получает значение текущей температуры продукта \( T_{факт} \) и сравнивает его с заданием \( T_{зад} = 165^\circ C \). В зависимости от отклонения, корректируется задание для внутреннего контура регулирования расхода пара \( F_{пара} \). Это позволяет компенсировать возмущения по расходу пара еще до того, как они существенно повлияют на температуру продукта, что обеспечивает высокую точность поддержания технологического режима. Данный подход соответствует современным российским стандартам проектирования систем автоматизации (ГОСТ 21.408-2013).