RU2006762C1 - Method of automatic control of evaporator liquid cooling process - Google Patents
Method of automatic control of evaporator liquid cooling process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006762C1 RU2006762C1 SU5015778A RU2006762C1 RU 2006762 C1 RU2006762 C1 RU 2006762C1 SU 5015778 A SU5015778 A SU 5015778A RU 2006762 C1 RU2006762 C1 RU 2006762C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporator
- refrigerant
- temperature
- level
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 16
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 139
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматизации процессов теплообмена и может быть использовано, в частности, для автоматического управления процессами охлаждения жидкостей в испарителях в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой промышленности. The invention relates to the automation of heat transfer processes and can be used, in particular, for automatic control of the processes of cooling liquids in evaporators in the chemical, petrochemical, metallurgical, food industries.
Известен способ автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе, заключающийся в измерении температуры и давления паров хладагента после испарителя, определении величины перегрева паров хладагента, регулировании величины перегрева путем изменения расхода жидкого хладагента в испаритель (Ужанский В. С. Автоматизация холодильных машин и установок. 2-е изд. , перераб. и доп. М. : Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 79-102, 231-290). There is a method of automatically controlling the process of cooling liquid in an evaporator, which consists in measuring the temperature and pressure of the refrigerant vapor after the evaporator, determining the amount of superheat of the refrigerant vapor, adjusting the amount of superheat by changing the flow rate of the liquid refrigerant to the evaporator (V. Uzhansky. Automation of refrigeration machines and installations. 2 -th ed., revised and additional M.: Light and food industry, 1982, S. 79-102, 231-290).
Недостатком известного способа является сравнительного низкая точность автоматического регулирования температуры охлаждаемой жидкости и высокие затраты на ее охлаждение. Это связано с тем, что в известном способе управления не предусматривается измерение и использование уровня в испарителе при формировании управляющего воздействия. The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of automatic control of the temperature of the liquid being cooled and the high cost of cooling it. This is due to the fact that the known control method does not provide for the measurement and use of the level in the evaporator when forming the control action.
Использование для управления процессом охлаждения жидкости в испарителе только величины перегрева, без учета информации об уровне в испарителе, не обеспечивает такого эффекта как при их одновременном использовании. Это связано с тем, что величина перегрева должна быть минимальной, например 1,5оС. В процессе работы перегрева может быть и больше (2 или 3оС), при этом величина перегрева может уменьшаться только до нуля. Таким образом возникает нежелательная нелинейность в системе автоматического регулирования (в сторону уменьшения перегрева - максимальное отклонение 1,5оС, а в сторону увеличения - максимальное отклонение не ограничено). Если при этом не использовать информацию об уровне хладагента в испарителе в качестве промежуточной регулируемой величины, то указанная нелинейность в отдельных случаях приводит к неудовлетворительному качеству регулирования температуры охлаждаемой жидкости.Using to control the process of cooling the liquid in the evaporator only the value of the superheat, without taking into account information about the level in the evaporator, does not provide the same effect as when they are used simultaneously. This is due to the fact that the superheat should be minimal, for example 1.5 ° C. In operation, overheating can be more (2 or 3 ° C), the superheat value can only decrease to zero. Thus, an undesirable non-linearity arises in the automatic control system (in the direction of reducing overheating - the maximum deviation is 1.5 ° C, and in the direction of increasing - the maximum deviation is not limited). If this does not use information about the level of the refrigerant in the evaporator as an intermediate controlled variable, then the indicated non-linearity in some cases leads to unsatisfactory quality of temperature control of the cooled liquid.
Кроме того, известно, что чрезмерное заполнение испарителя вызывает нестабильность температуры на выходе. При этом возникают изменения величины перегрева (флуктуации). In addition, it is known that excessive filling of the evaporator causes instability of the outlet temperature. In this case, changes occur in the value of overheating (fluctuations).
Недостатком известного способа является также то, что этот способ управления не предусматривает определение нижнего ограничения на управляющее воздействие регулятору давления паров хладагента и ограничение этого управляющего воздействия. A disadvantage of the known method is that this control method does not provide for determining the lower limit on the control action of the refrigerant vapor pressure regulator and the restriction of this control action.
Известен также способ автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе при полимеризации сопряженных диенов, заключающийся в регулировании температуры охлаждаемой жидкости путем изменения давления паров хладагента в испарителе, измерении температуры и давления жидкого хладагента, подаваемого в испаритель, сравнении измеряемого давления с его допустимым значением, причем, если оно больше или равно этому значению, то заданное значение температуры охлаждаемой жидкости оставляют неизменным, а если меньше - то ее корректируют пропорционально отклонению давления паров хладагента от его допустимого значения, а последнее определяют суммированием значения давления насыщенных паров хладагента при измеряемом значении температуры жидкого хладагента с пороговым значением давления жидкого хладагента, которое выбирается опытным путем (а. с. N 1139736, кл. С 08 F 36/04; G 05 D 27/00). There is also a method of automatically controlling the process of cooling liquid in the evaporator during the polymerization of conjugated dienes, which consists in regulating the temperature of the liquid being cooled by changing the vapor pressure of the refrigerant in the evaporator, measuring the temperature and pressure of the liquid refrigerant supplied to the evaporator, comparing the measured pressure with its acceptable value, moreover, if it is greater than or equal to this value, then the set value of the temperature of the cooled liquid is left unchanged, and if it is less, then its adjust proportionally to the deviation of the refrigerant vapor pressure from its permissible value, and the latter is determined by summing the saturated vapor pressure of the refrigerant at the measured temperature of the liquid refrigerant with a threshold value of the pressure of the liquid refrigerant, which is selected empirically (A.S. N 1139736, class C 08 F 36/04; G 05 D 27/00).
Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность регулирования температуры охлаждаемой жидкости и высокие затраты на процесс охлаждения. The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of temperature control of the liquid being cooled and the high cost of the cooling process.
Измерение давления и температуры хладагента, подаваемого в испаритель, дает возможность лишь приближенно оценивать интенсивность кипения. Measurement of the pressure and temperature of the refrigerant supplied to the evaporator makes it possible to only approximately estimate the boiling rate.
Известный способ не предусматривает определение и использование для управления величины перегрева паров хладагента. The known method does not provide for the determination and use to control the magnitude of the superheat of the refrigerant vapor.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе, используемый при полимеризации изопренового каучука, заключающийся в измерении температуры и расхода охлаждаемой жидкости, давления паров хладагента после испарителя, уровня хладагента в испарителе, стабилизации уровня хладагента в испарителе изменением расхода жидкого хладагента в испаритель, стабилизации температуры охлаждаемой жидкости изменением управляющего воздействия регулятора давления паров хладагента в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости, ее расхода, уровня хладагента в испарителе, ограничении управляющего воздействия регулятору давления паров хладагента (а. с. N 1255626, кл. С 08 F 136/08, G 05 D 27/00). Closest to the technical essence of the present invention is a method for automatically controlling the process of cooling the liquid in the evaporator, used in the polymerization of isoprene rubber, which consists in measuring the temperature and flow rate of the cooled liquid, vapor pressure of the refrigerant after the evaporator, the level of refrigerant in the evaporator, stabilization of the level of refrigerant in the evaporator by liquid refrigerant flow rate to the evaporator, stabilization of the temperature of the cooled liquid by changing the control action I regulator of vapor pressure of the refrigerant, depending on the temperature of the liquid to be cooled, its flow rate, level of refrigerant in the evaporator, limiting the control action to the regulator of vapor pressure of the refrigerant (A.S. N 1255626, CL 08 F 136/08, G 05 D 27/00 )
Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность регулирования температуры охлаждаемой жидкости и высокие затраты на ее охлаждение. Это связано с отсутствием контроля и регулирования величины перегрева паров хладагента, а также с тем, что в известном способе изменение величины перегрева паров хладагента не учитывается при формировании управляющих воздействий. Отсутствие контроля величины перегрева отрицательно сказывается на точности регулирования степени заполнения испарителя хладагентом. От степени заполнения испарителя кипящим хладагентом зависит эффективность и безопасность эксплуатации испарителя. Недостаточное заполнение испарителя приводит к омертвлению части поверхности теплопередачи, а значит, к увеличению затрат на охлаждение. Переполнение же испарителя отрицательно сказывается на работе компрессора, который отсасывает образовавшиеся пары хладагента. The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of temperature control of the liquid being cooled and the high cost of cooling it. This is due to the lack of control and regulation of the magnitude of the superheat of the refrigerant vapor, as well as the fact that in the known method, the change in the magnitude of the superheat of the refrigerant vapor is not taken into account when generating control actions. Lack of control of the amount of overheating adversely affects the accuracy of regulating the degree of filling of the evaporator with refrigerant. The efficiency and safety of the operation of the evaporator depends on the degree of filling of the evaporator with boiling refrigerant. Insufficient filling of the evaporator leads to the necrosis of part of the heat transfer surface, and therefore, to an increase in cooling costs. The overfilling of the evaporator negatively affects the operation of the compressor, which sucks the resulting refrigerant vapor.
Недостатком известного способа является также то, что известный способ не предусматривает определение нижнего ограничения на управляющее воздействие регулятора давления паров хладагента после испарителя в зависимости от температурного напора. Это ухудшает точность автоматического регулирования температуры охлаждаемой жидкости и приводит к увеличению затрат на процесс охлаждения в связи с уменьшением коэффициента теплопередачи. Происходит это в связи с тем, что при достижении определенного температурного напора процесс кипения хладагента переходит из режима пузырькового кипения в режим пленочного кипения. При этом резко уменьшается коэффициент теплопередачи. Избежать этого можно ограничением снизу управляющего воздействия регулятора давления паров хладагента. Причем нижнее ограничение регулятора давления паров хладагента должно определяться в зависимости от температурного напора. A disadvantage of the known method is that the known method does not provide for determining the lower limit on the control effect of the pressure regulator of the refrigerant vapor after the evaporator, depending on the temperature head. This impairs the accuracy of the automatic control of the temperature of the liquid being cooled and leads to an increase in the cost of the cooling process due to a decrease in the heat transfer coefficient. This happens due to the fact that when a certain temperature head is reached, the process of boiling the refrigerant passes from the bubble boiling mode to the film boiling mode. In this case, the heat transfer coefficient decreases sharply. This can be avoided by lowering the control action of the refrigerant vapor pressure regulator from below. Moreover, the lower limit of the refrigerant vapor pressure regulator should be determined depending on the temperature head.
Ограничением управляющего воздействия регулятору давления паров хладагента достигается ограничение температуры кипения хладагента, а значит ограничение температурного напора. By limiting the control action of the refrigerant vapor pressure regulator, a limitation of the boiling point of the refrigerant is achieved, which means that the temperature head is limited.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что согласно способу автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе, заключающемуся в измерении температуры и расхода охлаждаемой жидкости, давление паров хладагента после испарителя, уровня хладагента в испарителе, стабилизации уровня хладагента в испарителе изменением расхода жидкого хладагента в испаритель, стабилизации температуры охлаждаемой жидкости изменением управляющего воздействия регулятора давления паров хладагента в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости, ее расхода, уровня хладагента в испарителе и ограничения управляющего воздействия регулятору давления паров хладагента, дополнительно измеряют температуру паров хладагента после испарителя, температуру охлаждаемой жидкости на входе испарителя, корректируют управляющее воздействие регулятору давления паров хладагента в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости на входе испарителя, корректируют управляющее воздействие регулятору уровня хладагента в испарителе в зависимости от величины перегрева и ограничивают управляющее воздействие регулятору уровня хладагента, если его значение меньше нижнего или больше верхнего ограничения с помощью нелинейного блока типа "упор". Определяют температуры напор по давлению паров хладагента и температуре охлаждаемой жидкости на входе и выходе испарителя. The essence of the invention lies in the fact that according to the method for automatically controlling the process of cooling the liquid in the evaporator, which consists in measuring the temperature and flow rate of the cooled liquid, the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator, the level of refrigerant in the evaporator, stabilization of the level of refrigerant in the evaporator by changing the flow rate of liquid refrigerant to the evaporator, stabilization of the temperature of the cooled liquid by changing the control action of the refrigerant vapor pressure regulator depending on the temperature tours of the cooled liquid, its flow rate, the level of the refrigerant in the evaporator and the limitation of the control action of the refrigerant vapor pressure regulator, additionally measure the temperature of the refrigerant vapor after the evaporator, the temperature of the refrigerated liquid at the evaporator inlet, adjust the control effect of the refrigerant vapor pressure regulator depending on the temperature of the refrigerant inlet evaporator, adjust the control action to the regulator of the refrigerant level in the evaporator, depending on the amount of overheating and limit the control action to the refrigerant level controller if its value is less than the lower or greater than the upper limit with the help of a non-linear block of the “stop” type. The temperature of the head is determined from the vapor pressure of the refrigerant and the temperature of the liquid to be cooled at the inlet and outlet of the evaporator.
Определяют нижнее ограничение на управляющее воздействие регулятору давления паров хладагента в зависимости от величины температурного напора и уровня хладагента в испарителе и ограничивают управляющее воздействие регулятору давления паров хладагента после испарителя, если его значение меньше нижнего или больше заданного верхнего огpаничения с помощью нелинейного блока типа "упор". The lower restriction on the control action of the refrigerant vapor pressure regulator is determined depending on the temperature head and the refrigerant level in the evaporator and the control effect on the refrigerant vapor pressure regulator after the evaporator is limited if its value is less than the lower or more specified upper limit using a non-linear block of type “stop” .
Использование информации о перегреве паров хладагента дает возможность корректировать заданное значение уровня, с большей точностью контролировать и выдерживать степень заполнения испарителя, от которой зависят, в конечном итоге, затраты на охлаждение. Использование при этом информации об уровне хладагента в испарителе облегчает задачу автоматического регулирования степени заполнения, приводит к повышению качества автоматического регулирования температуры охлаждаемой жидкости и снижению затрат на охлаждение. The use of information on overheating of refrigerant vapor makes it possible to correct the set level value, to control and maintain the degree of filling of the evaporator with greater accuracy, on which, ultimately, cooling costs depend. The use of information on the level of refrigerant in the evaporator facilitates the task of automatically controlling the degree of filling, leading to an increase in the quality of automatic control of the temperature of the liquid being cooled and lowering the cost of cooling.
Использование для управления только величины перегрева без учета информации об уровне в испарителе не обеспечивает такого эффекта, как при их одновременном использовании. Это связано с тем, что величина перегрева должна быть минимальной, например 1,5оС. В процессе работы перегрев может быть и больше (2 или 3оС), при этом уменьшаться величина перегрева может только до нуля. Таким образом возникает нежелательная нелинейность в системе автоматического регулирования. Если при этом не использовать уровень хладагента в испарителе в качестве промежуточной регулируемой величины, то указанная нелинейность в отдельных случаях приводит к неудовлетворительному качеству регулирования температуры охлаждаемой жидкости. Однако использование одновременно и уровня в испарителе и величины перегрева исключает такую возможность и приводит к повышению точности автоматического регулирования температуры охлаждаемой жидкости.Using for control only the value of superheat without taking into account information about the level in the evaporator does not provide the same effect as with their simultaneous use. This is due to the fact that the superheat should be minimal, for example 1.5 ° C. In operation, overheating can be more (2 or 3 ° C), the superheat value may decrease only to zero. Thus, an undesirable non-linearity arises in the automatic control system. If this does not use the level of refrigerant in the evaporator as an intermediate controlled variable, then the specified non-linearity in some cases leads to unsatisfactory quality of temperature control of the cooled liquid. However, the use of both the level in the evaporator and the value of overheating precludes this possibility and leads to an increase in the accuracy of automatic control of the temperature of the liquid being cooled.
Кроме того, известно, что чрезмерное заполнение испарителя вызывает нестабильность температуры на выходе. При этом возникают изменения (флуктуации) величины перегрева. С увеличением степени заполнения испарителя флуктуации перегрева усиливаются. In addition, it is known that excessive filling of the evaporator causes instability of the outlet temperature. In this case, changes (fluctuations) in the superheat occur. With an increase in the degree of filling of the evaporator, the fluctuations of overheating increase.
С уменьшением степени заполнения испарителя происходит "омертвление" части поверхности теплообмена испарителя. With a decrease in the degree of filling of the evaporator, a "necrosis" of part of the heat exchange surface of the evaporator occurs.
Интенсификация теплообмена при недостаточной степени заполнения испарителя путем снижения температуры кипения хладагента нецелесообразна, так как с понижением температуры кипения хладагента коэффициент теплопередачи снижается (Интенсификация теплообмена в испарителях холодильных машин. А. А. Гоголин, Г. Н. Данилова, В. М. Азаранов, Н. М. Меднинова. М. : Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 4). The intensification of heat transfer with an insufficient degree of filling of the evaporator by lowering the boiling point of the refrigerant is not practical, since with a decrease in the boiling point of the refrigerant the heat transfer coefficient decreases (Heat exchange intensification in evaporators of refrigeration machines. A. A. Gogolin, G.N. Danilova, V.M. Azaranov, N. M. Medninova, M.: Light and Food Industry, 1982, p. 4).
Стабилизация величины перегрева паров хладагента на уровне 1-1,5оС обеспечивает также отвод капель масла с выходящими из испарителя парами и скапливание их в отделителе жидкости.The stabilization of the value of the superheat of the refrigerant vapor at a level of 1-1.5 about With also provides the removal of oil droplets with vapors leaving the evaporator and their accumulation in the liquid separator.
Таким образом, величину прогрева целесообразно стабилизировать, а при ее отклонении от заданного значения необходимо корректировать заданное значение уровня хладагента в испарителе. Thus, it is advisable to stabilize the amount of heating, and if it deviates from the set value, it is necessary to adjust the set value of the refrigerant level in the evaporator.
В испарителе в зависимости от температурного напора возможны различные режимы кипения хладагента: свободная конвекция, пузырьковое питание, пленочное кипение. При определенном температурном напоре происходит переход от пузырькового кипения к пленочному. При этом резко снижается коэффициент теплопередачи, а система управления испарителем становится неустойчивой. Ограничить температурный напор можно ограничением управляющего воздействия регулятору давления паров хладагента, т. е. ограничением температуры кипения хладагента. Причем нижнее ограничение регулятору давления паров хладагента должно определяться в зависимости от величины температурного напора. Depending on the temperature head, various modes of boiling of the refrigerant are possible in the evaporator: free convection, bubble feeding, film boiling. At a certain temperature head, a transition from bubble boiling to film boiling occurs. In this case, the heat transfer coefficient decreases sharply, and the evaporator control system becomes unstable. The temperature head can be limited by limiting the control action of the refrigerant vapor pressure regulator, i.e., by limiting the boiling point of the refrigerant. Moreover, the lower limit of the refrigerant vapor pressure regulator should be determined depending on the temperature head.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером его выполнения и чертежом (фиг. 1), на котором изображена система, реализующая рассматриваемый способ автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе. The essence of the invention is illustrated by an example of its implementation and the drawing (Fig. 1), which shows a system that implements the considered method of automatic control of the process of cooling the liquid in the evaporator.
На фиг. 2 представлена блок-схема системы автоматического управления, реализующая предлагаемый способ. In FIG. 2 presents a block diagram of an automatic control system that implements the proposed method.
Жидкий хладагент подают в межтрубное пространство испарителя 1, где происходит его кипение, В качестве хладагента обычно используется аммиак, пропан или хладон. Liquid refrigerant is fed into the
В рассматриваемом случае хладагентом является пропан. Образовавшиеся пары хладагента из верхней части испарителя 1 поступают в отделитель 2 жидкости, в котором происходит отделение неиспарившегося хладагента от его паров. Из отделителя 2 жидкости пары хладагента отсасываются компрессором. In this case, the refrigerant is propane. The resulting refrigerant vapor from the upper part of the
Система управления, реализующая рассматриваемый способ автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе, включает в себя датчик 4 расхода охлаждаемой жидкости, датчик 5 температуры охлаждаемой жидкости на выходе испарителя, датчик 6 уровня хладагента в испарителе, датчик 7 давления и датчик 8 температуры паров хладагента после испарителя, датчик 9 температуры охлаждаемой жидкости на входе испарителя, регулятор 10 уровня хладагента в испарителе и регулятор 11 давления паров хладагента после испарителя. A control system that implements the considered method for automatically controlling the process of cooling the liquid in the evaporator includes a
Предлагаемый способ автоматического управления процессом охлаждения жидкости в испарителе осуществляется следующим образом. На входы управляющего вычислительного комплекса 3 поступают сигналы от датчика 4 расхода охлаждаемой жидкости, датчика 5 температуры охлаждаемой жидкости на выходе испарителя, датчика 6 уровня хладагента в испарителе, датчика 7 давления и датчика 8 температуры паров хладагента после испарителя, датчика 9 температуры охлаждаемой жидкости на входе испарителя. Уровень хладагента в испарителе 1 и давление паров хладагента после испарителя 1 стабилизируются на заданных значениях соответственно с помощью регуляторов 10 и 11. Заданные значения регуляторам 10 и 11 поступают от управляющего вычислительного комплекса 3. The proposed method for automatically controlling the process of cooling the liquid in the evaporator is as follows. The inputs of the
Управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента формируют в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости на выходе испарителя 1, ее расхода, уровня хладагента в испарителе:
Px вых зi= Px вых.о+K1(Fжi-Fжо)+K2(Hi-Hо)+Kз(Tж вых i-Tж вых з)+
+ K4(Tж вых i-Tж вых з)Δt+K5((Tж вых i-Tж вых i-1)/Δt) где Рхвых.о - начальное значение давления паров хладагента после испарителя 1, кг/см2;
Fжi, Fжо - текущее и начальное значения расхода охлаждаемой жидкости, кг/ч; Hi, Но - текущее и начальное значения уровня хладагента в испарителе, % ; Тжвыхi; Тжвыхз - текущее и заданное значения температуры охлаждаемой жидкости на выходе испарителя, оС;
Δ t - дискретность формирования управляющего воздействия, ч;
К1, К2, К3, К4, К5 - настроечные коэффициенты.The control action of the
O zi P x = P x vyh.o + K 1 (F -F zhi jo) + K 2 (H i -H a) s + K (T i -T w O w O z) +
+ K 4 (T w output i -T w output h ) Δt + K 5 ((T w output i -T w output i-1 ) / Δt) where Р hvy.o is the initial value of the vapor pressure of the refrigerant after the
F Жi , F жо - current and initial values of the flow rate of the cooled liquid, kg / h; H i , N o - current and initial values of the level of refrigerant in the evaporator,%; T live ; T zhvyz - current and set temperature values of the cooled liquid at the outlet of the evaporator, о С;
Δ t is the discreteness of the formation of the control action, h;
To 1 , To 2 , To 3 , To 4 , To 5 - tuning factors.
Корректируют управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости на входе испарителя 1:
Рк хвыхзi = Рхвыхзi + К6(Тжвхi - Тжвх.о), (2) где Рк хвыхзi - скорректированное значение управляющего воздействия регулятору давления 11 паров хладагента, кг/см2;
Тжвхi; Тжвхо - текущее и начальное значения температуры охлаждаемой жидкости на входе испарителя, оС; К6 - настроечный коэффициент.Correct the control action of the
Р к ххыхзi = Р хвыхзi + К 6 (Т жвхi - Т жвх.о ), (2) where Р к хвыхзi is the adjusted value of the control action to the pressure regulator of 11 refrigerant vapor, kg / cm 2 ;
T zhvi ; T LHW - current and initial temperature values of the cooled liquid at the inlet of the evaporator, о С; To 6 - tuning factor.
Определяют перегрев паров хладагента по температуре и давлению этих паров:
V = Тхвыхi - Ткi, (3) где V - величина перегрева, оС;
Тхвыхi - температура паров хладагента после испарителя, оС;
Ткi - температура кипения хладагента, определяемая по давлению паров хладагента после испарителя, оС.The superheat of the refrigerant vapor is determined by the temperature and pressure of these vapor:
V = Т хвыхi - Т кi , (3) where V is the value of overheating, о С;
T hvyh - temperature of the refrigerant vapor after the evaporator, о С;
T Ki - the boiling point of the refrigerant, determined by the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator, about C.
Определение температуры кипения хладагента осуществляется путем кусочно-линейной аппроксимации зависимости Тк = f(Рхвых). Для этого в рабочем диапазоне этой зависимости задаются контрольные точки m, в которых известны значения Рхвыхm и соответствующие им значения Ткm. Определение Ткi осуществляют по следующей формуле:
Tki= Tkm+(Tk m+1-Tkm)/(Px вых m+1-Px вых m)(Px вых i-Px вых m) где m - номер контрольной точки зависимости Тк = f(Рхвых);
Тк - значение температуры кипения хладагента, оС; Рхвыхi - значение давления паров хладагента, кг/см2.Determination of the boiling point of the refrigerant is carried out by piecewise linear approximation of the dependence T to = f (P xout ). For this, in the working range of this dependence, control points m are set at which the values of P xoutm and the corresponding values of T km are known . The determination of T Ki is carried out according to the following formula:
T ki = T km + (T k m + 1 -T km ) / (P x out m + 1 -P x out m ) (P x out i -P x out m ) where m is the number of the control point of the dependence T to = f (P xout );
T to - the value of the boiling point of the refrigerant, about ; P hvyi - the value of the vapor pressure of the refrigerant, kg / cm 2 .
Далее формируют управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента в испарителе в зависимости от величины перегрева. Осуществляют это, например, следующим образом. Сравнивают значение уровня хладагента с его заданным значением и, если значение уровня не отличается от заданного значения больше чем на допустимое отклонение, то определяют управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента в испарителе й в зависимости от величины перегрева паров хладагента, а в противном случае управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента в испарителе оставляют неизмененным на достигнутом уровне:
εнi = Нi - , (5) Hзi= где Енi - отклонение между текущим и заданным значениями уровня хладагента в испарителе, % ; Но - начальное значение значения уровня, % ; Енд - допустимое отклонение уровня от заданного значения, % ;
Кн, Кv - настроечные коэффициенты.Next, a control action is formed for the
ε нi = Н i - , (5) H zi = where Е нi is the deviation between the current and set values of the refrigerant level in the evaporator,%; N about - the initial value of the level value,%; E nd - the permissible deviation of the level from the set value,%;
To n , To v - tuning factors.
Изменение заданного значения уровня Нз только при условии < εнд дает возможность повысить устойчивость системы автоматического регулирования и качество автоматического регулирования температуры охлажденной жидкости.Changing the set value of the level N s only under the condition <ε nd makes it possible to increase the stability of the automatic control system and the quality of automatic control of the temperature of the chilled liquid.
Управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента ограничивают с помощью нелинейного блока типа "упор":
где - ограниченное управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента в испарителе, % ; - ограниченное управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента в испарителе не предыдущем шаге формирования управляющего воздействия, т. е. в момент времени i-1, % ; Δ Нзi - изменение (приращение) управляющего воздействия на последнем шаге формирования управляющего воздействия, т. е. за время ti-ti-1, % ; Нзmin,Нзmax - нижнее и верхнее ограничения на управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента, % .The control action of the
Where - limited control action to the
Ограничение заданного значения уровня хладагента в испарителе дает возможность повысить надежность работы системы, реализующей предлагаемый способ, уменьшить вероятность изменения уровня в недопустимо широких пределах. Limiting the set value of the refrigerant level in the evaporator makes it possible to increase the reliability of the system that implements the proposed method, to reduce the likelihood of level changes in unacceptably wide limits.
Использование для этой цели нелинейного блока типа "упор" дает возможность повысить точность автоматического регулирования величины перегрева и температуры охлаждаемой жидкости (Поплавский В. Ф. , Арбузов С. П. , Дорофеев В. И. Разработка и исследование САР технологических параметров в производстве каучука СКИ-3. М. : НИИТЭХИМ, 1983, вып. 3, с. 8-14). Using for this purpose a non-linear block of the “stop” type makes it possible to increase the accuracy of automatic control of the value of overheating and temperature of the cooled liquid (Poplavsky V.F., Arbuzov S.P., Dorofeev V.I. -3. M.: NIITEKHIM, 1983,
Далее определяют температурный напор по давлению паров хладагента и температуре охлаждаемой жидкости на входе и выходе испарителя. Для этого по давлению паров хладагента предварительно определяют температуру кипения хладагента. Затем определяют температурный напор: ΔT= [(Tжвхi-Tki)-(Tжвыхi-Tki)] /ln [(Tжвхi-Tki)/(Tжвыхi-Tki)] , (11) где ΔТ - температурный напор, оС.Next, determine the temperature head from the vapor pressure of the refrigerant and the temperature of the cooled liquid at the inlet and outlet of the evaporator. To do this, the boiling point of the refrigerant is preliminarily determined by the vapor pressure of the refrigerant. Then determine the temperature head: ΔT = [(T zhvii -T ki ) - (T zhvii -T ki )] / ln [(T zhvii -T ki ) / (T zhvi -T ki )], (11) where ΔТ - temperature head, about C.
В зависимости от величины температурного напора и уровня хладагента в испарителе определяют нижнее ограничение на управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента после испарителя: где Pxвыхi min - нижнее ограничение на управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента после испарителя, кг/см2;
Δ Тд - допустимое значение температурного напора, оС; Δ Нд - допустимое значение отклонения уровня хладагента в испарителе от заданного значения, % ; θ - постоянная времени усредняющего фильтра, ч;
Pxвых min.o - минимальное начальное нижнее ограничение на управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента после испарителя 1, кг/см2.Depending on the temperature head and the level of refrigerant in the evaporator, the lower restriction on the control effect of the
Δ T d - the permissible value of the temperature head, о С; Δ N d - the permissible value of the deviation of the refrigerant level in the evaporator from the set value,%; θ is the time constant of the averaging filter, h;
P xout min.o is the minimum initial lower limit on the control action of the
Значение Pxвых min.o определяется опытным путем и задается при отладке системы, реализующей данный способ управления.The value of P xout min.o is determined empirically and is set when debugging a system that implements this control method.
Таким образом, если Δ Тi > Δ Тд или Нзi - Нi > Δ Нд и при этом Р > Pxвых min.o , то нижнее ограничение на управляющее воздействие регулятору давления 11 паров хладагента приравнивают текущему значению давления Рхвыхi.Thus, if Δ T i > Δ T d or H zi - H i > Δ N d and at the same time P> P xout min.o , then the lower restriction on the control action of the pressure regulator of 11 refrigerant vapors is equal to the current pressure value P xouti .
А если Δ Тi ≅ΔTд и Нзi - Hi ≅ΔНз, то нижнее ограничение усредняют по времени с помощью усредняющего фильтра и тем самым плавно возвращают его к исходному значению Pxвых min.o.If Δ Ti ≅ΔT zi and H d - H i ≅ΔN h, the lower limit is averaged over time by the averaging filter and thus return smoothly to its original value P xvyh min.o.
Управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента после испарителя 1 ограничивают с помощью нелинейного блока типа "упор":
где - ограниченное управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента после испарителя, кг/см2;
Рк хвыхзi - изменение скорректированного управляющего воздействия на последнем шаге формирования управляющего воздействия, кг/см2;
Pxвых max - верхнее ограничение на управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента, кг/см2;
- ограниченное управляющее воздействие регулятору 11 давления паров хладагента после испарителя 1 на предыдущем шаге, кг/см2. (56) Авторское свидетельство СССР N 1255626, кл. С 08 F 136/08, 1986. The control effect of the
Where - limited control action to the
Р к хххзi - change in the adjusted control action at the last step of the formation of the control action, kg / cm 2 ;
P xout max - the upper limit on the control action of the
- limited control action of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015778 RU2006762C1 (en) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Method of automatic control of evaporator liquid cooling process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015778 RU2006762C1 (en) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Method of automatic control of evaporator liquid cooling process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006762C1 true RU2006762C1 (en) | 1994-01-30 |
Family
ID=21591145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5015778 RU2006762C1 (en) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Method of automatic control of evaporator liquid cooling process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006762C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2413908C1 (en) * | 2007-06-12 | 2011-03-10 | Данфосс А/С | Procedure for control of cooling agent distribution |
RU2426957C1 (en) * | 2007-06-12 | 2011-08-20 | Данфосс А/С | Procedure for control of vapour-compressor system |
RU2640142C1 (en) * | 2014-01-14 | 2017-12-26 | Данфосс А/С | Method to control supply of refrigerant to evaporator based on temperature measurements |
-
1991
- 1991-10-09 RU SU5015778 patent/RU2006762C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2413908C1 (en) * | 2007-06-12 | 2011-03-10 | Данфосс А/С | Procedure for control of cooling agent distribution |
RU2426957C1 (en) * | 2007-06-12 | 2011-08-20 | Данфосс А/С | Procedure for control of vapour-compressor system |
RU2640142C1 (en) * | 2014-01-14 | 2017-12-26 | Данфосс А/С | Method to control supply of refrigerant to evaporator based on temperature measurements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0680589B1 (en) | Method and apparatus for controlling an expansion valve | |
US6460354B2 (en) | Method and apparatus for detecting low refrigerant charge | |
US5522231A (en) | Apparatus and method for mass flow control of a working fluid | |
US6591622B1 (en) | Automatic temperature control | |
US10480515B2 (en) | Performance map control of centrifugal pumps | |
KR20180103708A (en) | Gas control system, deposition apparatus including gas control system, and program and gas control method used for gas control system | |
EP0221415A1 (en) | Steam injection process | |
WO1994017346A9 (en) | System for controlling flow of working fluids | |
RU2006762C1 (en) | Method of automatic control of evaporator liquid cooling process | |
EP0450703B1 (en) | Cooling machine and an optimalized thermostatic expansion valve therefor | |
JPH02196664A (en) | Flow regulator | |
JP2005501214A (en) | Steam delivery system | |
JP2007225213A (en) | Temperature adjusting device and refrigerating cycle | |
US5557939A (en) | Control system for absorption chillers | |
US4024903A (en) | Evaporative cooling method by natural circulation of cooling water | |
JP2020139703A (en) | Refrigerator | |
JP3507026B2 (en) | Work temperature control device | |
WO2022057325A1 (en) | Temperature control method and apparatus for etching working platform, and electronic device and storage medium | |
SU1760266A1 (en) | Method of heat stabilization of heat-emitting electronic equipment members | |
JPS6262266B2 (en) | ||
SU1139736A1 (en) | Method of automatic control of process of conjugate dion solution polymerization | |
SU944600A1 (en) | Method of automatic control of fractionation process | |
JP2749644B2 (en) | Cooling system | |
SU771422A1 (en) | System for regulating process duty of low-temperature gas separation installation | |
US20170328617A1 (en) | A method for controlling a supply of refrigerant to an evaporator including calculating a reference temperature |