4.3.Автоматизація теплових технологічних процесів

До об'єктів з тепловими процесами відносяться теплообмінники (нагрівання та охолодження); випарні апарати (випаровування); конденсатори (конденсація); компресійні холодильні машини (охолодження). Теплові об'єкти, як правило, є об'єктами неперервної дії.

Основною регульованою величиною цих об'єктів є температура, а в рідинних теплообмінниках змішування та випарних апаратах регулюється ще і рівень, причому випарні апарати можуть бути також об'єктами регулювання тисків гріючої і вторинної пари та концентрації розчину на виході з апарату, рис. 4.9.

Рис. 4.9. Схема автоматизації транспортування рідини

У холодильних компресійних машинах окрім температури регулюється заповнення випарника, тиск конденсації та витрата води на конденсатор. Система автоматизації цих об'єктів повинна мати сигналізацію та автоматичний захист від перевищення тиску нагнітання, пониження тиску у випарнику, перегріву системи змащення, замерзання води чи розсолу та ін.

Розглянемо більш докладно системи автоматизації теплообмінників. Найбільш поширеним і відносно простим тепловим об'єктом є поверхневий кожухотрубний теплообмінник, в який подають продукт, що нагрівається чи охолоджується, та теплоносій. Мета управління цим об'єктом – це стабілізація температури продукту на виході теплообмінника. Основним збуренням тут є витрата продукту, а регулюючою дією – витрата чи параметри теплоносія.

На рис. 4.10 наведена найпростіша одноконтурна схема регулювання температури, але за таких каналів вхідних дій об'єкт має несприятливі динамічні властивості, тому що інерційність каналу регулюючої дії перевищує інерційність каналу основного збурення. Для покращення якості регулювання в цьому випадку застосовують алгоритмічні чи технологічні способи. До перших відноситься каскадно-зв'язане регулювання з використанням як проміжної змінної витрати чи параметра теплоносія чи температури (тиску) в ємкості теплоносія теплобмінника (рис. 4.11). До других – регулююча дія зміною витрати продукту на обвідному трубопроводі за постійної витрати теплоносія (рис. 4.12).

Рис. 4.10. Одноконтурна схема регулювання температури

Рис. 4.11. Схема каскадно-зв'язаного регулювання витрати чи параметра теплоносія чи температури (тиску) в ємкості теплообмінника

Рис. 4.12. Схема регулювання зміни витрати продукту на обвідному трубопроводі за постійної витрати теплоносія