Смешение жидкостей

Типовое решение процесса автоматизации смешения жидкости

При разработке типового решения под объектом управления будем понимать емкость с механической мешалкой, в которой смешиваются две жидкости (рис. 4.6). В качестве показателя эффективности процесса перемешивания примем концентрацию какого-либо компонента в смеси, а целью управления будет получение смеси с определен¬ной концентрацией этого компонента.

Типовая схема автоматизации процесса смешения жидкостей

Рис. 4.6. Типовая схема автоматизации процесса смешения жидкостей: 1 - емкость; 2 - механическая мешалка.

Зависимость показателя эффективности от параметров про¬цесса можно вывести из уравнения материального баланса по искомому компоненту:


Gcм • Сcм = Ga Ca + Gв Св


Gcм, Ga, Gв - расходы соответственно смеси, жидкости А и жидко¬сти Б
Ссм - концентрация искомого компонента в смеси
Са, Св - концентрация искомого компонента соответственно в жидкостях А и Б,
Учитывая, что расход Gсм в установившемся режиме равен сумме расходов GА и GВ, и решая это уравнение относительно концентрации Ссм, получим:

Ссм = (Ga Ca + Gв Св)/( Ga + Gв )

С изменением расходов Gа и GВ в объект будут поступать возмущающие воздействия. Если между предыдущими процессами и процессом смешения установить емкости, то можно целенаправленно изменять один из этих расходов с целью поддержания концентрации Ссм на заданном значении. Более эффективно изменять расход той жидкости, в которой концентрация искомого компонента выше.
Концентрации GА и GВ определяются технологическими режимами предыдущих процессов, поэтому стабилизировать или изменять их для достижения цели управления невозможно.
Итак, в смеситель могут поступать возмущающие воздействия, поэтому следует регулировать непосредственно концентра¬цию Gсм, внося регулирующие воздействия изменением одного из расходов GА или GВ.
В смесителе необходимо иметь определенный объем жидко¬сти. Существенное .изменение объема жидкости может привести к переполнению аппарата или его опорожнению, при этом процесс смешения становится невозможным. Показателем объема-жидкости является уровень в аппарате, поэтому его необходимо стабилизировать. Уровень жидкости зависит от расходов Ga, GВ, Gсм. Если расход Gсм определяется ходом последующего процес¬са, то его нельзя ни стабилизировать, ни использовать для внесе¬ния регулирующих воздействий. Один из расходов Сa или GВ (например, Ga), как уже сказано, будет использоваться для вне¬сения регулирующих воздействий при регулировании концентра¬ции Ссм. Следовательно, единственным каналом для внесения регулирующих воздействий при стабилизации уровня является другой расход (Св). Отметим, что осуществляя регулирующие воздействия, регулятор уровня создает возмущения для регуля¬тора концентрации Ссм.
Для успешной эксплуатации смесителя, оперативного управ¬ления «м и подсчета технико-экономических показателей следует контролировать концентрацию Ссм, расходы GА, GВ и Gcм, уро¬вень жидкости в смесителе и количество энергии, потребляемой приводом мешалки. При значительном отклонении концентра¬ции Ссм и уровня в смесителе от заданных значений должен быть подан сигнал. При достижении критического ' значения уровня подача жидкости должна быть прекращена.


Регулирование уровня путем изменения расхода смеси.

Если расход смеси не обусловлен ходом последующего технологического процесса, то его нужно использовать для регулирования уровня в смесителе; изменением расхода одной жидкости поддерживать постоянной концентрацию Ссм, а расход другой стабилизировать.


Регулирование с помощью регулятора соотношения.

Если расход одной жидкости сильно изменяется, то для улучшения качества регулирования следует использовать регулятор соотно¬шения расходов жидкостей с коррекцией по концентрации смеси Ссм (рис. 4.7). Регулирование соотношения расходов жидкости компенсирует возмущения по расходу жидкости Б путем изменения расхода жидкости А до того, как изменится концентрация Ссм. Если по каким-либо причинам концентрация Ссм все же изменится, например при изменении концентрации искомого компонента в жидкостях А и Б, то изменится задание регулятору соотношения.
При постоянных концентрациях компонента в жидкостях А и Б возможно регулирование соотношения расходов без автоматической коррекции величины соотношения.
Регулирование барботажных смесителей. Перемешивание жидкости в барботажных смесителях осуществляется с помощью сжатого воздуха. Для нормальной работы таких смесителей необходимо дополнительно к рассмотренным выше регуляторам установить регулятор давления воздуха, подаваемого в барботер. При постоянном давлении воздуха обеспечивается равно¬мерное распределение одной жидкости в другой.

Схема регулирования процесса смешения при значительных изменениях расхода

Рис. 4.7. Схема регулирования процесса смешения при значительных изменениях расхода одной из жидкостей.

 
Яндекс.Метрика Rambler's Top100 www.megastock.com Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат