+

RU2006762C1 - Method of automatic control of evaporator liquid cooling process - Google Patents

Method of automatic control of evaporator liquid cooling process Download PDF

Info

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
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Ф. Поплавский
О.А. Киселев
А.П. Шухин
М.Н. Максимов
Г.М. Абросимов
И.А. Майзлах
Original Assignee
Акционерное общество "СК Премьер"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "СК Премьер" filed Critical Акционерное общество "СК Премьер"
Priority to SU5015778 priority Critical patent/RU2006762C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2006762C1 publication Critical patent/RU2006762C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: method consists in measuring the temperature and flow rate of liquid being cooled, pressure and temperature of refrigerant vapor after evaporator, level of refrigerant in evaporator, stabilizing the level of refrigerant in evaporator through changing the rate of flow of liquid refrigerant to evaporator, changing the temperature of the coolant at evaporator inlet, stabilizing the temperature of liquid being cooled at evaporator outlet through change of control action on pressure regulator of refrigerant vapor depending on temperature of liquid being cooled at evaporator outlet, its flow rate, level of refrigerant in evaporator, limiting the control action on pressure regulator of refrigerant vapor depending on temperature of liquid being cooled at evaporator inlet, determining the overheating of refrigerant vapor by its temperature and pressure and forming (depending on its magnitude) the control action on refrigerant level regulator in evaporator and limiting the control action on refrigerant level regulator, determining the thermal head by pressure of refrigerant vapor and temperature of coolant at evaporator inlet and outlet, determining the low limit on control action to pressure regulator of refrigerant vapor depending on magnitude of thermal head and level of refrigerant in evaporator and limiting the control action on pressure regulator of refrigerant vapor after evaporator. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

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 annulus 1 of the evaporator 1 where it boils. Ammonia, propane or refrigerant is usually used as the refrigerant.

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 evaporator 1 enters the liquid separator 2, in which the unevaporated refrigerant is separated from its vapor. From the liquid separator 2, the refrigerant vapor is sucked off by the compressor.

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 sensor 4 for the flow of the cooled liquid, a sensor 5 for the temperature of the cooled liquid at the outlet of the evaporator, a sensor 6 for the refrigerant level in the evaporator, a pressure sensor 7 and a sensor 8 for the temperature of the refrigerant vapor after the evaporator , a temperature sensor 9 of the cooled liquid at the inlet of the evaporator, a regulator 10 of the refrigerant level in the evaporator and a regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator.

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 control computer complex 3 receive signals from the sensor 4 of the flow rate of the cooled liquid, the sensor 5 of the temperature of the cooled liquid at the outlet of the evaporator, the sensor 6 of the refrigerant level in the evaporator, the pressure sensor 7 and the sensor 8 of the temperature of the refrigerant vapor after the evaporator, sensor 9 of the cooled liquid inlet evaporator. The refrigerant level in evaporator 1 and the vapor pressure of the refrigerant after evaporator 1 are stabilized at the set values, respectively, with the help of regulators 10 and 11. The set values for the regulators 10 and 11 are received from the control computer complex 3.

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)+
+

Figure 00000001
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 regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant is formed depending on the temperature of the cooled liquid at the outlet of the evaporator 1, its flow rate, the level of refrigerant in the evaporator:
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) +
+
Figure 00000001
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 evaporator 1, kg / cm 2 ;
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 + К6жвхi - 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 regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant depending on the temperature of the cooled liquid at the inlet of the evaporator 1:
Р к ххыхзi = Р хвыхзi + К 6жвхi - 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 -

Figure 00000002
, (5) Hзi=
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
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 regulator 10 of the refrigerant level in the evaporator, depending on the amount of overheating. Carry out this, for example, as follows. The value of the refrigerant level is compared with its predetermined value and, if the level value does not differ from the set value by more than the permissible deviation, then the control action of the regulator 10 of the refrigerant level in the evaporator is determined depending on the amount of superheat of the refrigerant vapor, otherwise the control effect to the regulator 10 levels of refrigerant in the evaporator are left unchanged at the achieved level:
ε нi = Н i -
Figure 00000002
, (5) H zi =
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
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

Figure 00000007
< 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
Figure 00000007
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":

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
где
Figure 00000012
- ограниченное управляющее воздействие регулятору 10 уровня хладагента в испарителе, % ;
Figure 00000013
- 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 regulator 10 of the refrigerant level is limited by means of a non-linear block of the “stop” type:
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Where
Figure 00000012
- limited control action to the regulator 10 of the refrigerant level in the evaporator,%;
Figure 00000013
- limited control action to the regulator 10 of the refrigerant level in the evaporator not at the previous step of forming the control action, i.e., at time i-1,%; Δ N zi - change (increment) of the control action at the last step of the formation of the control action, that is, for the time t i -t i-1 ,%; N zmin, N zmax - lower and upper limits on the control action of the regulator 10 levels of refrigerant,%.

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, issue 3, pp. 8-14).

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:

Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
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 regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator is determined:
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
where P xouti min is the lower limit on the control action of the regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator, kg / cm 2 ;
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 regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after evaporator 1, kg / cm 2 .

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":

Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022

где
Figure 00000023
- 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;
Figure 00000024
- 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 regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator 1 is limited using a non-linear block of the type "stop":
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022

Where
Figure 00000023
- limited control action to the regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator, kg / cm 2 ;
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 regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant, kg / cm 2 ;
Figure 00000024
- limited control action of the regulator 11 of the vapor pressure of the refrigerant after the evaporator 1 in the previous step, kg / cm 2 . (56) Copyright certificate of the USSR N 1255626, cl. C 08 F 136/08, 1986.

Claims (1)

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ИСПАРИТЕЛЕ, 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 регулятору давления паров хладагента в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости, ее расхода, уровня хладагента в испарителе и в ограничении управляющего воздействия регулятору давления паров хладагента, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру паров хладагента после испарителя, температуру охлаждающей жидкости на входе испарителя, корректируют управляющее воздействие регулятору давления паров хладагента в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости на входе испарителя, определяют перегрев паров хладагента по температуре и давлению паров хладагента и формируют управляющее воздействие регулятору уровня хладагента в испарителе в зависимости от величины перегрева, ограничивают управляющее воздействие регулятору уровня хладагента, если его значение меньше нижнего или больше верхнего ограничения, определяют температурный напор по давлению паров хладагента и температуре охлаждаемой жидкости на входе и выходе испарителя, 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 ограничения.  METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF THE LIQUID COOLING PROCESS 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 refrigerant level in the evaporator, the stabilization of the refrigerant level in the evaporator by changing the flow rate of the liquid refrigerant in the evaporator, the pressure regulator, the stabilization refrigerant vapor depending on the temperature of the liquid to be cooled, its flow rate, the level of refrigerant in the evaporator and in limiting the control action of the refrigerant vapor pressure regulator, characterized in that the temperature of the refrigerant vapor after the evaporator is additionally measured, the temperature of the coolant at the inlet of the evaporator, the control action of the refrigerant vapor pressure regulator is adjusted, depending on the temperature of the coolant at the inlet of the evaporator, the superheat of the refrigerant vapor is determined by temperature and vapor pressure of the refrigerant and form a control action to the regulator of the level of refrigerant in the evaporator in depending on the amount of overheating, limit the control action to the refrigerant level regulator, if its value is less than the lower or more upper limit, determine the temperature head from the pressure of the refrigerant vapor and the temperature of the cooled liquid at the inlet and outlet of the evaporator, determine the lower restriction on the control effect of the regulator of vapor pressure in depending on the temperature head and the level of refrigerant in the evaporator and limit the control action of the regulator of vapor pressure agent downstream of the evaporator, if its value is less than the lower or greater than a predetermined upper limit.
SU5015778 1991-10-09 1991-10-09 Method of automatic control of evaporator liquid cooling process RU2006762C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载