Дәріс 6_АОУ. Дрістік сабаты жоспары

• Название: Дрістік сабаты жоспары
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 230.26 Kb.
• Имя файла: Дәріс 6_АОУ.docx
• Тип: Документы; #1083583

Дәріс № 6. Негізгі технологиялық параметрлерді реттеу. Қысым реттеу. рН реттеу

Дәрістік сабақтың жоспары: Технологиялық процестерді басқару жүйелерінің классификациясы. Жүйенің негізгі көрсеткіштері

Дәрістің мақсаты: Негізгі технологияқ параметрлерді реттеу жүйелерін оқыту, соның ішінде қысымды реттеу және рН қышқыл сілтілік балансты реттеу жүйелерін қарастыру.

1. Қысым реттеу

Қысым – аппаратқа кіретін және одан шығатын газ фазасының ағынының жылдамдығының қатынасының көрсеткіші. Қысымның тұрақтылығы газ фазасындағы материалдық баланстың сақталуын көрсетеді. Әдетте, технологиялық қондырғыдағы қысым (немесе вакуум) бір аппаратта тұрақтандырылады және бүкіл жүйеде желі мен аппараттардың гидравликалық кедергісіне сәйкес орнатылады. Мысалы, көп қабатты буландырғышта (6.1- сурет) соңғы буландырғыштағы вакуум тұрақталады. Басқа құрылғыларда бұзылулар болмаған кезде технологиялық желінің гидравликалық кедергісін ескере отырып, материалды және жылулық баланстар шарттарынан анықталатын сиректеу белгіленеді.




6.1-сурет. Көпқабатты буландырғышта вакуумды басқару: 1,2 – буландырғыштар; 3 – барометрлік конденсатор; 4 – вакуумды реттегіш; 5 – басқару клапаны.

Қысым процестің кинетикасына айтарлықтай әсер ететін жағдайларда, жеке аппараттарда қысымды тұрақтандыру жүйесі қарастырылған. Мысал ретінде фазалық тепе-теңдік қисығы қысымға айтарлықтай тәуелді болатын айдау процесі болып табылады. Сонымен қатар, бинарлық айдау процесін реттеу кезінде қоспаның қайнау температурасы қоспаның құрамының жанама көрсеткіші ретінде жиі пайдаланылады, ол тек тұрақты қысымда құрамға бір мағыналы қатысты. Сондықтан өнімді айдау колонналарында әдетте қысымды тұрақтандырудың арнайы жүйелері қарастырылған (6.2-сурет).



6.2-сурет. Ректификация колоннасындағы қысымның ASR: 1 – баған; 2 – дефлегматор; 3 – рефлюкс цистернасы;

4 – қысым реттегіші; 5 – басқару клапаны.
Газ фазасы үшін аппараттың материалдық балансының теңдеуі былай жазылады:

_VdP₌

dt

f(G_ВХ

^{– G}ВЫХ

 G_ОБ
)

, (6.1)

мұндағы V – аппараттың көлемі; 𝐺_вх, 𝐺_вых – сәйкесінше аппаратқа берілетін және одан шығарылатын газ ағынының жылдамдығы; 𝐺_ОБ – уақыт бірлігінде аппаратта түзілетін (немесе тұтынылатын) газдың массасы.

(5.1) және (6.1) теңдеулерін салыстырудан көріп отырғанымыздай, қысымды бақылау әдістері деңгейді бақылау әдістеріне ұқсас. Жоғарыда қарастырылған AРЖ қысымының мысалдарында бақылау әрекеттері колоннаның жоғарғы бөлігінен шығарылатын конденсацияланбаған газдардың шығыны (яғни 𝐺_вых , 6.2-сурет) және барометрлік конденсаторға салқындату

суының шығыны болып табылады, олар екіншілік будың конденсация жылдамдығына әсер етеді (яғни 𝐺_ОБ , 6.1-сурет).

Гидродинамикалық режимді сипаттайтын аппараттағы қысымның

құлауын реттейтін жүйелер қысымды басқару жүйелерінің арасында ерекше орын алады, бұл процестің жүруіне айтарлықтай әсер етеді. Мұндай құрылғылардың мысалдары оралған колонналар (6.3-сурет, а), қайнау қабаты бар құрылғылар (6.3-сурет, б) және т.б.




6.3-сурет. Дифференциалды қысымды реттеу схемасы:

а – орамасы бар колонналық аппаратта; б – қайнаған суы бар аппаратта қабат; 1 – аппарат; 2 – дифференциалды қысым реттегіші;

3 – басқару клапаны.


6.4-сурет. Байпас сызығында клапаны бар жүйедегі сорғыдан кейінгі қысымды реттеу

2. рН реттеу

Қышқыл сілтілік тепе-теңдікті рH басқару жүйелерін басқарудың қажетті дәлдігіне қарай екі түрге жіктеуге болады. Егер рН өзгеру жылдамдығы төмен болса және оның ауытқуларының рұқсат етілген шектері жеткілікті болса, рН- ны белгіленген шектерде ұстап тұратын позициялық басқару жүйелері қолданылады: рнН ≤ рн ≤ рнВ. Екінші типке рН-ны берілген мәнде дәл ұстап тұру қажет болатын процестердің реттелуін қамтамасыз ететін жүйелер жатады ( мысалы, бейтараптандыру процестерінде). Оларды реттеу үшін үздіксіз PI немесе PID контроллері қолданылады.

рН реттеудегі объектілердің ортақ белгісі олардың статикалық сипаттамаларының рН-ның реагенттер шығынына сызықты емес тәуелділігімен байланысты сызықты еместігі болып табылады. 6.5-суретте рН- ның G1 қышқылының шығынына тәуелділігін сипаттайтын титрлеу қисығын көрсетеді. Әртүрлі берілген рН мәндері үшін осы қисық сызықта үш сипаттамалық бөлімді ажыратуға болады: бірінші (ортаңғы), дерлік бейтарап орталарға қатысты, сызықтыққа жақын және өте үлкен күшейту коэффициентімен сипатталады; күшті сілтілі немесе қышқыл ортамен байланысты екінші және үшінші бөлімдер ең үлкен қисықтыққа ие.

6.5-сурет. рН мәнінің реагент шығынына тәуелділігі
Бірінші бөлімде объект өзінің статикалық сипаттамасына сәйкес реле элементіне жақындайды. Тәжірибеде бұл сызықтық ACP есептеу кезінде контроллердің күшейту коэффициенті өнеркәсіптік контроллерлердің жұмыс параметрлерінен тыс болатыны соншалықты аз екенін білдіреді. Нақты бейтараптандыру реакциясы бірден дерлік өтетіндіктен, аппараттардың динамикалық сипаттамалары араластыру процесі арқылы анықталады және араластырғыштары бар аппараттарда кешіктірілген бірінші ретті дифференциалдық теңдеулер арқылы жеткілікті дәл сипатталады. Сонымен қатар, аппараттың уақыт константасы неғұрлым аз болса, соғұрлым процесті тұрақты реттеуді қамтамасыз ету қиынырақ, өйткені құрылғылар мен реттегіштің инерциясы және импульстік сызықтардың кешігуі әсер ете бастайды.


рН тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін арнайы жүйелер қолданылады. Сурет. 6,a екі басқару клапаны бар рН басқару жүйесінің мысалын көрсетеді. Үлкен номиналды диаметрі бар 1 клапан ағынның жылдамдығын реттеуге қызмет етеді және контроллердің шығыс сигналының [хРН, хРВ] максималды ауытқу диапазонына орнатылады (6.5-сурет, қисық 1). Дәл басқаруға қызмет ететін 2-клапан төменгі өткізу қабілеттілігіне есептелген және xp = xp0 + Δ ол толығымен ашық, ал xp = xp0-Δ болғанда ол толық жабық болатындай етіп орнатылған (6.5-сурет, 2 қисық). Сонымен, рН-ің рН0-тан сәл ауытқуымен, хр0- Δхрхр0+Δ болған кезде, 1 клапанның ашылу дәрежесі іс жүзінде өзгермейді және реттеу 2 клапанмен жүзеге асырылады. Егер |хр-хр0|Δ болса, 2 клапан төтенше жағдайда қалады, және реттеу клапан 1 арқылы жүзеге асырылады.

𝑥 𝛿⁰ − ∆ 𝛿⁰


pi p p
6.5-сурет. РН реттеу жүйесінің мысалы:

а – функционалдық диаграмма; б – клапандардың статикалық сипаттамалары; 1,2 – реттеуші клапан; 3 – рН реттегіші.
Бақылау сұрақтары

1. 
   Қысымды реттеу дегеніміз не?
   
2. 
   Әр түрлі құрылғыларда қысымды реттеу схемалары қандай болады?
   
3. 
   Қысым құлауын реттеу қалай жүзеге асырылады?
   
4. 
   рН реттеу схемасы?
   
5. 
   рН титрлеу дегеніміз не?