Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Khát quát chung về công nghệ dầu khí của nước ta:
Ngành công nghiệp dầu khí nước ta chỉ phát triển trong vòng 15 năm trở lại đây, tuy mới mẻ và non trẻ song lại là ngành quan trọng đóng góp một nguồn ngoại tệ lớn cho đất nước, thúc đẩy nền kinh tế phát triển.
Tiềm năng dầu khí của Việt Nam được đánh giá là có nhiều triển vọng tốt, nhiều bể khí và mỏ dầu với trữ lượng lớn được phát hiện và có kế hoạch khai thác hợp lí. Hiện nay, ở thềm lục địa Việt Nam có 3 mỏ dầu quan trọng đang được xúc tiến khai thác:
- Mỏ Bạch Hổ: cách bờ biển Vũng Tàu 120 km, khai thác từ năm 1986 đến nay tổng sản lượng khai thác 30 triệu tấn, sản lượng khai thác hằng năm 7 – 9 triệu tấn, có thể khai thác vài ba năm nữa sau đó giảm dần.
- Mỏ Rồng: cách mỏ Bạch Hổ 30 km về phía tây nam, bắt đầu khai thác từ cuối năm 1994, sản lượng 12,000 – 18,000 thùng/ ngày.
- Mỏ Đại Hùng: nằm ở vùng trũng Nam Côn Sơn, cách bờ biển 280 km, cách mỏ Bạch Hổ 160 km, được khai thác từ 10/1994, sản lượng 320,000 thùng/ngày (5000 tấn/ngày).
Về khí hydrocarbon, hiện nay có 3 mỏ đang được khai thác :
- Mỏ Tiền Hải: đây là mỏ khí thiên nhiên trong đất liền, được khai thác từ năm 1981, cung cấp 10 – 30 triệu m3/năm.
- Mỏ Bạch Hổ: là dạng khí đồng hành, khai thác mỗi tấn dầu thu được 180 – 200 m3 khí. Khí đồng hành được đưa vào Dinh Cố và Nhà máy điện Bà Rịa với sản lượng khoảng 300 triệu m3/năm. Sau khi lắp đặt thêm hệ thống giàn nén vào giai đoạn 2, sản lượng khí đồng hành có thể tăng lên 1,5 tỷ m3/năm.
- Mỏ khí đồng hành Lan Tây – Lan Đỏ: hai mỏ khí trong bể Nam Côn Sơn, phát hiện năm 1992, cách Vũng Tàu 370 km về phía đông nam, trữ lượng khí khoảng 58 tỷ m3, có khả năng cung cấp mức sản lượng trung bình hàng năm khoảng 5 tỷ m3.
.
29 trang |
Chia sẻ: thanhnguyen | Lượt xem: 2830 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển hệ chưng cất consider, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
GIÔÙI THIEÄU
Ñaët vaán ñeà:
Ñoà aùn quaù trình thieát bò ñaõ laøm tröôùc ñaây laø thieát keá heä thoáng coâ ñaëc dung dòch xuùt moät noài lieân tuïc naêng suaát 4 taán/h. Nhöng trong thöïc teá khi vaän haønh, caùc quaù trình dieãn ra khoâng oån ñònh do caùc yeáu toá nhieãu nhö nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu, noàng ñoä doøng nhaäp lieäu, nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng, heä soá truyeàn nhieät K ,…, giaù trò thoâng soá coâng ngheä thöïc seõ lôùn hôn hoaëc nhoû hôn giaù trò tính toaùn trong moät khoaûng nhoû naøo ñoù nhöng laïi coù aûnh höôûng lôùn quaù trình coâ ñaëc. Cuï theå aùp suaát trong noài coâ ñaëc neáu khoâng ñaït 0.3 atm chæ sai soá khoaûng 10% thì nhieät ñoä seõ khoâng ñaït daãn ñeán dung dòch vaøo noài khoâng soâi, ta phaûi toán theâm nhieät löôïng ñeå cung caáp cho noài ñoàng thôøi caùc thoâng soá hoùa lyù cuûa dung dòch, hôi ñeàu thay ñoåi thì keát quaû tính toaùn seõ khoâng chính xaùc . Ñieàu naøy aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán chaát löôïng saûn phaåm , laøm phaù vôõ caân baèng vaät chaát, naêng löôïng. Hoaëc noàng ñoä doøng nhaäp lieäu neáu khoâng ñaït 10 %kl nhö yeâu caàu thì khi vaøo noài coâ ñaëc ta laïi phaûi toán naêng löôïng ñeå dung dòch tieáp tuïc soâi ñaït noàng ñoä mong muoán. Neáu khoâng coù söï kieåm tra, theo doõi, ñieàu chænh maø quaù trình laïi xaûy ra lieân tuïc thì vieäc caàn taêng naêng löôïng cung caáp, thôøi gian löu cuûa dung dòch, cuõng nhö nhöõng thay ñoåi caàn thieát ñeå ñaùp öùng laïi caùc yeáu toá nhieãu treân thì quaù trình seõ khoâng dieãn ra nhö mong muoán, chaát löôïng saûn phaåm khoâng oån ñònh aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán caùc khaâu sau cuûa quaù trình saûn xuaát.
Xuaát phaùt töø muïc tieâu ñoù, ñoà aùn chuyeân ngaønh ñaët ra laø phaûi ñi saâu vaøo thoâng soá coâng ngheä , tìm hieåu laøm sao coù theå oån ñònh ñöôïc caùc thoâng soá, ñieàu chænh ñöôïc chuùng. Vaø trong thöïc teá taïi caùc xí nghieäp hoùa chaát vaø thöïc phaåm Vieät Nam vaán ñeà naøy laïi raát böùc thieát, ña phaàn caùc thieát bò maùy moùc ñöôïc nhaäp töø nöôùc ngoaøi coù laép caùc thieát bò ñieàu chænh töï ñoäng, do ñoù ñoøi hoûi ngöôøi kyõ sö hoùa chaát phaûi coù kieán thöùc khoâng nhöõng veà quaù trình thieát bò maø coøn phaûi hieåu bieát veà töï ñoäng.
Do ñaây laø moät lónh vöïc coøn môùi, vaø thôøi gian tìm hieåu coù giôùi haïn cho neân muïc ñích töï ñoäng hoùa toaøn boä heä thoáng laø khoâng ñaït ñöôïc, em chæ coù theå tìm hieåu caùc thoâng soá coâng ngheä, löïa choïn caùc keânh ñieàu chænh ñeå oån ñònh thoâng soá coâng ngheä vaø keát quaû ñaït ñöôïc chæ xeùt veà chaát coøn giaù trò veà löôïng seõ ñöôïc tính toaùn kyõ trong ñeà taøi toát nghieäp saép tôùi cuûa em.
Muïc ñích ñoà aùn:
Nghieân cöùu khaûo saùt caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa quaù trình coâ ñaëc. Thieát keá heä thoáng ñieàu khieån caùc ñaïi löôïng naøy.
Ñoái töôïng:
Thieát bò coâ ñaëc xuùt: moät noài lieân tuïc, laøm vieäc trong ñieàu kieän chaân khoâng, naêng suaát 4 taán / giôø.
Noäi dung:
Xaùc ñònh nhieäm vuï ñieàu khieån.
Choïn löïa nhöõng ñaïi löôïng ñieàu khieån, kieåm tra.
Xaùc ñònh nhöõng taùc ñoäng ñieàu chænh.
Choïn löïa keânh ñieàu chænh.
Choïn löïa coâng cuï ñieàu khieån vaø kieåm tra.
Caùc baûn veõ yeâu caàu:
Quy trình khaûo saùt vaø choïn löïa keânh ñieàu chænh.
Sô ñoà ñieàu khieån quaù trình.
SÔ LÖÔÏC VEÀ QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ
Giôùi thieäu veà coâ ñaëc:
Trong lónh vöïc hoaù chaát vaø thöïc phaåm coù nhieàu phöông phaùp laøm taêng noàng ñoä cuûa moät dung dòch nhö coâ ñaëc, keát tinh, chöng caát, trích ly, … Döïa vaøo ñaëc tính hoùa lyù cuûa töøng loaïi dung dòch maø chuùng ta löïa choïn phöông phaùp thích hôïp, vaø ñoái vôùi dung dòch xuùt ngöôøi ta thöôøng aùp duïng phöông phaùp coâ ñaëc. Coâ ñaëc laø quaù trình laøm taêng noàng ñoä chaát raén hoøa tan trong dung dòch baèng caùch taùch bôùt moät phaàn dung moâi qua daïng hôi, quaù trình tieán haønh ôû traïng thaùi soâi. Coù nhieàu phöông phaùp cuõng nhö loaïi thieát bò coâ ñaëc , ôû ñaây dung dòch xuùt noàng ñoä nhoû hôn 40% khoái löôïng coù ñoä nhôùt nhoû(khoâng quaù 8.10-3 Ns/m2) vaø khoâng keát tinh neân ta duøng noài coâ ñaëc loaïi thaúng ñöùng, tuaàn hoaøn töï nhieân, buoàng ñoát trong, coâ ñaëc ôû aùp suaát chaân khoâng.
Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa heä thoáng:
Dung dòch xuùt (10%kl,30oC, 1atm) töø boàn chöùa ñöôïc bôm leân boàn cao vò( maët thoaùng caùch maët ñaát 3 m) . Töø ñaây dung dòch seõ töï chaûy qua thieát bò gia nhieät ñeå ñaït ñeán nhieät ñoä soâi 75oC ôû 0.3 atm, löu chaát caáp nhieät laø hôi nöôùc baõo hoøa ôû 3 atm. Dung dòch vaøo trong thieát bò(vaän toác khoaûng 0.0036m3/s) ñöôïc tieáp tuïc caáp nhieät giaùn tieáp nhôø vaøo hôi nöôùc baõo hoøa nhö treân ñeå tieáp tuïc soâi, dung dòch soâi tuaàn hoaøn ñoái löu töï nhieân trong oáng truyeàn nhieät vaø oáng tuaàn hoaøn trung taâm taïo hoãn hôïp loûng hôi. Nhôø khoaûng khoâng gian hôi trong buoàng boác hoãn hôïp ñöôïc taùch ra hai doøng löu chaát. Doøng loûng tieáp tuïc soâi cho ñeán khi ñaït (noàng ñoä 35%kl, 101oC ôû 0.344atm )seõ ñöôïc thaùo ra ngoaøi nhôø bôm ly taâm vôùi vaän toác khoaûng 0.8 l/s. Coøn doøng hôi thöù( ôû 0.3 atm, 68.7oC, 15m3/s)trong buoàng boác ñöôïc daãn ñeán thieát bò ngöng tuï baromet. Taïi thieát bò naøy, hôi thöù ñöôïc ngöng tuï thaønh nöôùc theo oáng baromet xaû xuoáng beå cuøng vôùi doøng nöôùc laøm maùt. Phaàn khí khoâng ngöng vaø hôi nöôùc chöa ngöng tuï ñöôïc ñöa qua boä phaän thu hoài boït. Taïi ñaây bôm chaân khoâng seõ huùt khí khoâng ngöng ra ngoaøi, coøn phaàn loûng ñöôïc daãn veà oáng baromet.
Caùc giaû thieát khi tính caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng:
Heä thoáng ñang xeùt ñaõ oån ñònh.
Dung dòch vaøo noài coù nhieät ñoä baèng nhieät ñoä soâi trong noài khi coâ ñaëc.
Nöôùc ngöng ra khoûi thieát bò coù nhieät ñoä baèng nhieät ñoä baèng nhieät ñoä hôi baõo hoøa ôû aùp suaát töông öùng.
Söï truyeàn nhieät laø oån ñònh theo thôøi gian.
Trong ñoà aùn söû duïng thuyeát beàn vaø caùc ñieàu kieän oån ñònh ñeå tính toaùn cô khí cho thieát bò, söû duïng phöông trình becnuli ñeå tính, löïa choïn caùc thieát bò phuï
Baûng toång keát caùc thoâng soá coâng ngheä:
KEÁT QUAÛ TÍNH THOÂNG SOÁ COÂNG NGHEÄ
Löu chaát
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
TBCÑ
TBBaromet
TBGN
Thoâng soá
Giaù trò
Thoâng soá
Giaù trò
Thoâng soá
Giaù trò
Dung dòch
vaøo
Dung dòch
Hôi thöù
Dung dòch
Löu löôïng
G
Kg/h
14000
10000
14000
Noàng ñoä
x
%kl
10
10
Aùpsuaát
p
at
0.3
0.29
0.3
Nhieät ñoä
t
0C
75
131.9
30
Ra
Dung dòch
Dung dòch
Löu löôïng
G
Kg/h
4000
14000
Noàng ñoä
x
%kl
35
10
Nhieät ñoä
t
0C
101
75
Chaát thöù
Ra
Hôi thöù
Khoâng khí
Löö löôïng
G
Kg/h
10000
101.232
Aùp suaát
p
at
0.3
0.184
Nhieät ñoä
t
0C
68.7
57.7
Taûi
Nhieät
Vaøo
Hôi nöôùc
Nöôùc
Hôi ñoát
Löu löôïng
G
Kg/h
11961
178920
78727
Aùp suaát
p
at
3
0.29
3
Nhieät ñoä
t
0C
132.9
30
132.9
Ra
Nöôùc
Nöôùc
Nöôùc
Löu löôïng
G
Kg/h
11961
78727
Nhieät ñoä
t
t
132.9
57.7
132.9
KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ PHUÏ
STT
Thieát bò
Thoâng soá
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
1
Baromet
Möùc ñoä ñun noùng
P
0.73
Soá baäc
Hb
4
Soá ngaên
n
8
Khoaûng caùch
atb
mm
300
Ñöôøng kính trong
Dt
mm
1000
Vaän toác hôi
w
m/s
40
Chieàu cao
h
mm
5680
Beà roäng taám ngaên
b
mm
550
Chieàu daøy taám ngaên
mm
4
Ñöôøng kính loã
d
mm
5
Toång dieän tích loã
f
m2
77.15
Gôø
hg
mm
Ñöôøng kính oáng
d
mm
200
Chieàu cao oáng
H
m
8
Vaän toác nöôùc
wn
m/s
0.6
Chieàu cao nöôùc
h
m
7.5
2
Boàn cao vò
Chieàu cao
h
m
6
Ñöôøng kình oáng
d
mm
54
Chieàu daøi oáng
l
m
15
Vaän toác löu chaát
v
m/s
2
3
Maùy bôm
Coät aùp
H(m)
Coâng suaát
N(kw)
OÁng daãn
Vaän toác
w(m/s)
d(mm)
l(m)
Chaân khoâng
7.5
Bôm nöôùc
1.32
0.86
200
15
1.6
Nhaäp lieäu
4.11
0.1073
50
15
1.8
Thaùo saûn phaåm
2.325
0.034
35
10
0.967
4
OÁng daãn
d(mm)
l(mm)
v(m/s)
Hôi thöù
820
15
30
Hôi ñoát
402
15
20
Nhaäp lieäu
54
15
2
Thaùo saûn phaåm
40
10
1
KHAÛO SAÙT ÑOÁI TÖÔÏNG COÂNG NGHEÄ
Xaùc ñònh nhieäm vuï ñieàu khieån:
Muïc tieâu ñieàu khieån quaù trình coâ ñaëc laø saûn phaåm thu ñöôïc phaûi ñaït noàng ño, naêng suaát theo yeâu caàu ñoàng thôøi phaûi ñaûm baûo ñöôïc caân baèng vaät chaát vaø nhieät löôïng.
Ñeå ñaït ñöôïc muïc tieâu treân ta phaûi khaûo saùt toaøn boä heä thoáng coâ ñaëc, xaùc ñònh caùc thoâng soá caàn kieåm tra vaø ñieàu chænh, xaùc ñònh caùc yeáu toá nhieãu cuõng nhö löïa choïn caùc keânh ñieàu chænh, löïa choïn caùc thieát bò ñieàu khieån vaø kieåm tra.
Choïn löïa caùc thoâng soá ñieàu khieån:
Chaát löôïng saûn phaåm trong coâng nghieäp hoùa hoïc vaø thöïc phaåm phuï thuoäc vaøo caùc ñaïi löôïng phaûn aùnh dieãn bieán bình thöôøng oån ñònh cuûa quaù trình. Do ñoù khi thieát keá heä thoáng ñieàu chænh ñaàu tieân ta phaûi xaùc ñònh nhöõng ñaïi löôïng caàn kieåm tra vaø ñieàu chænh, laøm roõ nhöõng ñieåm ñöa vaøo taùc ñoäng ñieàu khieån vaø keânh ñi qua chuùng theo ñoái töôïng.
Ñaïi löôïng kieåm tra ñöôïc choïn sao cho soá löôïng cuûa chuùng nhoû nhaát nhöng phaûi ñaûm baûo phaûn aùnh ñaày ñuû dieãn bieán quaù trình coâng ngheä.
Treân cô sôû ñoù ta caàn xeùt :
Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán dieãn bieán cuûa quaù trình coâ ñaëc:
Trong cuoäc soáng moïi quaù trình hoùa lyù xaûy ra ñeàu khoâng oån ñònh, ñeàu phaûi chòu taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng xung quanh, coù raát nhieàu yeáu toá aûnh höôûng ñeán moät quaù trình, cuï theå quaù trình coâ ñaëc xaûy ra trong noài vôùi ñieàu kieän chaân khoâng seõ chòu aûnh höôûng cuûa caùc yeáu toá ( ta goïi laø caùc yeáu toá nhieãu) vaø chuùng ñöôïc chia ra laøm hai loaïi:
Cho pheùp oån ñònh :
Löu löôïng , noàng ñoä , nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:Gñ, xñ, tñ
Aùp suaát cuûa hôi ñoát :Pñ.
Ñaây laø caùc yeáu toá ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc chuùng, coù theå oån ñònh ñöôïc chuùng.
Ñoái vôùi doøng nhaäp lieäu caùc thoâng soá cô baûn löu löôïng, noàng ñoä, nhieät ñoä seõ coù aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm, cuõng nhö aûnh höôûng ñeán dieãn bieán cuûa quaù trình coâ ñaëc.
Xeùt löu löôïng doøng nhaäp lieäu:
Neáu löu löôïng ñuùng nhö ñaõ tính laø 14 taán/giôø vaø caùc yeáu toá khaùc ñeàu oån ñònh thì quaù trình coâ ñaëc xaûy ra ñuùng nhö ta döï ñoaùn, chaát löôïng doøng thaønh phaåm ñöôïc baûo ñaûm nhöng neáu:
Nhoû hôn 14 taán/giôø (trong khoaûng cho pheùp ): quaù trình coâ ñaëc xaûy ra nhanh, coù theå khoâng ñuû xuùt cho quaù trình caáp nhieät cuûa hôi ñoát , ñieàu naøy coù theå aûnh höôûng söï soâi trong noài, hôi boác leân nhieàu, aûnh höôûng ñeán ñoä chaân khoâng, aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Trong tröôøng hôïp xaáu nhaát töùc laø khi löu löôïng quaù ít coù theå gaây chaùy oáng truyeàn nhieät, chaùy saûn phaåm, keát quaû laø quaù trình coâ ñaëc seõ khoâng dieãn ra nhö mong muoán.
Lôùn hôn 14 taán/giôø (trong khoaûng cho pheùp ) : luùc naøy löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp seõ khoâng ñuû ñeå laøm bay hôi dung moâi, noàng ñoä doøng thaønh phaåm khoâng ñaït. Tröôøng hôïp xaáu nhaát laø khi löu löôïng quaù lôùn seõ gaây ngaäp noài, giaûm khoaûng khoâng gian boác hôi, aûnh höôûng ñeán quaù trình boác hôi, quaù trình coâ ñaëc khoâng dieãn ra ñöôïc.
Xeùt noàng ñoä doøng nhaäp lieäu:
Noàng ñoä doøng nhaäp lieäu ban ñaàu laø 10 %kl khi tính toaùn ta ñaõ cho laø noàng ñoä naøy oån ñònh do ñoù khi vaøo trong noài söï soâi seõ xaûy ra nhöng neáu:
Noàng ñoä nhoû hôn 10% kl: söï soâi vaãn dieãn ra (trong khoaûng cho pheùp), neáu quaù nhoû thì thôøi gian löu cuûa doøng thaønh phaåm seõ khoâng ñuû ñeå ñaït noàng ñoä theo yeâu caàu (nhoû hôn) vì ñaây laø quaù tình coâ ñaëc lieân tuïc.
Noàng ñoä lôùn hôn 10%kl: doøng nhaäp lieäu vaøo noài khoâng soâi ñöôïc, phaûi toán theâm moät löôïng nhieät ñeå naâng nhieät ñoä doøng leân khi ñoù quaù trình coâ ñaëc môùi dieãn ra. Ñieàu naøy khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm nhöng seõ gaây toân thaát nhieät cuûa hôi ñoát.
Xeùt ñeán nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:
Quaù trình coâ ñaëc chuû yeáu laø döïa vaøo ñaëc tính soâi cuûa dung dòch hay laø döïa vaøo ñaëc tính nhieät ñoä. Do ñoù yeáu toá nhieät ñoä laø coù aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc. Theo tính toaùn nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu khi vaøo thaùp laø 75oC thì söï soâi seõ xaûy ra . Maëc duø ñaõ coù gia nhieät ban ñaàu cho doøng nhaäp lieäu, nhöng thieát bò gia nhieät cuõng laø moät ñoái töôïng coâng ngheä, cuõng bò aûnh höôûng caùc yeáu toá beân ngoaøi, cuï theå ôû ñaây laø nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu taïi boàn chöùa. Do khoâng xeùt ñeán thieát bò gia nhieät cho neân ta xem nhö chæ xeùt nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu sao khi ra khoûi thieát bò gia nhieät:
Neáu thaáp hôn 75oC: Xuùt seõ khoâng soâi khi vaøo noài, ta laïi phaûi toán nhieät cuûa hôi ñoát, laïi phaûi taêng thôøi gian löu, aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm (noàng ñoä thaáp hôn)
Neàu nhieät ñoä cao hôn: neáu cao hôn trong khoaûng cho pheùp thì khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc. Söï thaát trong thöïc teá khoâng coù tröôøng hôïp nhieät ñoä quaù cao vì boàn chöùa xuùt ñaõ laøm giaûm nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu töø khaâu khaùc chuyeån ñeán vaø thieát bò gia nhieät cuõng khoâng theå naâng nhieät leân quaù cao.
Ñoái vôùi hôi ñoát vì söû duïng hôi nöôùc baûo hoøa ñeå caáp nhieät cho neân thoâng soá aùp suaát laø coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán hieäu quaû truyeàn nhieät , löu löôïng hôi ñoát cuõng coù aûnh höôûng nhöng khoâng nhieàu.
Xeùt aùp suaát :
Neáu aùp suaát thaáp töùc nhieät ñoä hôi ñoát thaáp seõ coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu suaát truyeàn nhieät, khoâng ñuû nhieät löôïng ñeå cung caáp cho dung dòch soâi, noàng ñoä dung dòch khoâng ñaït, cho duø ta coù taêng löu löôïng hôi ñoát leân cuõng khoâng theå ñaùp öùng ñuû cho quaù trình truyeàn nhieät vì ñoäng löïc cuûa qua 1trình truyeàn nhieät laø do cheânh leäch nhieät ñoä cuûa hai doøng “noùng” vaø “laïnh”.
Neáu aùp suaát cao: neáu cao ôû möùc cho pheùp thì khoâng aûnh höôûng nhieàu nhöng neáu quaù cao seõ aûnh höôûng ñeán thieát bò, do taïo aùp löïc cao beà daøy buoàng ñoát seõ khoâng ñaùp öùng ñöôïc tính beàn töø ñoù daãn ñeán hö hoûng thieát bò, nghieâm troïng coù theå gaây noå. Do ñoù khi söû duïng hôi ñoát ngöôøi ta thöôøng phaûi kieåm tra aùp löïc ñeå traùnh gaây tai naïn cheát ngöôøi.
Xeùt löu löôïng hôi ñoát:
Yeáu toá naøy khoâng aûnh höôûng nhieàu .Neáu löu löôïng thaáp seõ khoâng ñuû hôi caáp nhieät cho dung dòch, nhöng thöôøng khi tính toaùn ta ñaõ döï truø phaàn naøy (beà maët truyeàn nhieät luoân dö 10 – 15 %). Neáu löu löôïng cao thì khoâng aûnh höôûng nhieàu nhöng nhö vaäy seõ gaây toån thaát nhieät, cuõng coù theå laøm taêng aùp löïc cho buoàng ñoát.
Khoâng theå oån ñònh:
Caùc thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt ñöôïc, khi tính toaùn ta chæ döïa theo kinh nghieäm, caùc coâng thöùc thöïc nghieäm ñeå tính toaùn do ñoù khoâng theå chính xaùc ñöôïc, khoâng theå traùnh khoûi sai soá lôùn.Ta coù theå xeùt ñeán hai thoâng soá coù aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc:
Nhieät toån thaát: Qtt
Heä soá truyeàn nhieät: K
Xeùt thoâng soá nhieät toån thaát Qt:
Khi tính ta cho nhieät toån thaát ra moâi tröôøng laø 5 % löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp tuy nhieân ñaây chæ laø con soá thöïc nghieäm khoâng theå tính ñöôïc do ñoù ñeå kieåm soaùt noù laø raát khoù vaø chuùng ta khoâng theå ñieàu chænh ñöôïc, chæ coù theå giaûm ñeán möùc thaáp nhaát (caùch nhieät).
Xeùt heä soá truyeàn nhieät K:
Khi tính toaùn ta döïa theo coâng thöùc thöïc nghieäm , caùc thoâng soá rcaùu laïi laø töø thöïc nghieäm do ñoù khoâng theå chính xaùc ñöôïc . Theo thôøi gian lôùp caùu taêng leân seõ aûnh höôûng ñeán heä soá K vaø seõ aûnh höôûng ñeán hieäu suaát truyeàn nhieät cuûa hôi ñoát , aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm. Thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt, ñieàu chænh ñöôïc.
Ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh:
Coù nhieàu ñaïi löôïng ñaëc tröng cho muïc ñích ñieàu khieån, ta khoâng theå naøo ñaùp öùng heát caùc ñaïi löôïng ñoù cho neân phaûi tìm caùc thoâng soá, ñaïi löôïng naøo cuûa quaù trình coâ ñaëc coù yù nghóa quan troïng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán muïc ñích ñieàu khieån, vaø tìm caùch ñieàu chænh chuùng. Ta goïi caùc ñaïi löôïng naøy laø ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh.Vaø ñeå ñaït muïc tieâu ñieàu khieån cuûa quaù trình coâ ñaëc ta coù theå xeùt caùc ñaïi löôïng sau:
Noàng ñoä saûn phaåm:xc
Aùp suaát trong noài: Pc
Möùc dung dòch trong noài: L
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu vaøo noài coâ ñaëc: tñ
Xeùt noàng ñoä saûn phaåm :
Noàng ñoä saûn phaåm chính laø noàng ñoä maø ta muoán dung dòch phaûi ñaït sau quaù trình coâ ñaëc , vaø ta cuõng mong muoán noàng ñoä naøy oån ñònh trong suoát quaù trình, neáu coù söï xaùo troän noàng ñoä naøy thì chaát löôïng xuùt seõ khoâng ñaït yeâu caàu cho caùc coâng ñoaïn sau.
Xeùt aùp suaát trong noài :
Quaù trình coâ ñaëc tieán haønh trong ñieàu kieän chaân khoâng muïc ñích laø ñeå giaûm nhieät ñoä boác hôi traùnh aûnh höôûng chaát löôïng saûn phaåm . Do dung dòch xuùt khoâng chòu aûnh höôûng nhieàu töø thoâng soá nhieät ñoä cho neân muïc ñích naøy laø khoâng quan troïng maø chuû yeáu laø ñeå giaûm ñöôïc kích thöôùc thieát bò . Duø coù tieán haønh trong ñieàu kieän naøo thì aùp suaát trong noài cuõng phaûi ñöôïc oån ñònh vì noù coù aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä boác hôi, aûnh höôûng ñeán khaû naêng taùch dung moâi cuûa dung dòch.
Neáu aùp suaát quaù thaáp ( chaân khoâng cao ) thì quaù trình boác hôi dieãn ra deã daøng hôn nhöng noù coù aûnh höôûng ñeán tính beàn cuûa thieát bò vaø aûnh höôûng ñeán khaû naêng ngöng tuï cuûa thieát bò Baromet luùc aáy keùo theo ñoä chaân khoâng trong thieát bò seõ khoâng oån ñònh
Neáu aùp suaát quaù cao ( chaân khoâng thaáp ) thì khaû naêng boác hôi cuûa dung moâi seõ giaûm aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm vaø cuõng aûnh höôûng ñeán tính beàn cuûa thieát bò
Do ñoù ta phaûi oån ñònh thoâng soá naøy vì noù coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình taùch dung moâi .
Xeùt möùc dung dòch trong noài:
Thoâng soá naøy cuõng quan troïng vì neáu möùc dung dòch quaù thaáp söï soâi dieãn ra taïi vò trí thaáp, khoâng söû duïng heát dieän tích beà maët truyeàn nhieät, cuõng coù theå gaây chaùy oáng truyeàn nhieät. Coøn neáu möùc dung dòch quaù cao cuõng khoâng ñöôïc vì seõ laøm giaûm khoaûng khoâng gian boác hôi, gaây ngaäp noài traøo boït, gaây taét ngeõn ñöôøng oáng hôi cuûa thieát bò Baromet . Luùc ñoù seõ aûnh höôûng ñeán aùp suaát trong noài coù theå quaù trình coâ ñaëc khoâng xaûy ra ñöôïc.
Xeùt nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:
Nhö ñaõ phaân tích ôû treân, nhieät ñoä caùc doøng ñeàu coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình coâ ñaëc do ñoù nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu phaûi ñöôïc kieåm soaùt.
Caùc thoâng soá caàn kieåm tra:
Aùp suaát trong noài: Pc
Löu löôïng nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: Gñ, tñ
Möùc chaát loûng trong boàn chöùa: L
Aùp suaát trong noài nhö ñaõ phaân tích laø thoâng soá raát quan troïng vaø noù luoân bieán ñoåi trong moät khoaûng heïp do ñoù ta coù theå theo doõi kieåm tra noù, hieån thò thoâng soá taïi choã hay trong baøn ñieàu khieån.
Löu löôïng, nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: cuõng nhö aùp suaát trong noài, ñaây laø caùc thoâng soá ta coù theo doõi hieån thò ra.
Möùc chaát loûng trong boàn: ta phaûi theo doõi thöôøng xuyeân, coù theå vì moät lyù do naøo ñoù aùp suaát trong boàn vaãn oån ñònh nhöng möùc chaát loûng laïi thay ñoåi coù theå quaù cao hoaëc quaù thaáp, neáu ta khoâng hieån thò thì coù theå daãn ñeán tình traïng hö hoûng thieát bò nhö ñaõ phaân tích ôû treân.
Caùc taùc ñoäng ñieàu chænh:
Ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc caùc ñaïi löôïng caàn kieåm tra vaø ñieàu chænh, vaán ñeà ñaët ra laø phaûi kieåm tra vaø ñieàu chænh nhö theá naøo, ñaïi löôïng naøo ta caàn taùc ñoäng ñeán ñeå ñieàu chænh vaø kieåm tra. Quaù trình coâ ñaëc coù raát nhieàu thoâng soá, ñaïi löôïng , ta phaûi choïn löïa ñaïi löôïng naøo coù aûnh höôûng lôùn nhaát ñeán caùc ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh ñeå taùc ñoäng vaøo chuùng vaø xaùc ñònh caùc moái quan heä phuï thuoäc ñeå löïa choïn keânh ñieàu chænh.
Taùc ñoäng ñieàu chænh ñöôïc ñöa vaøo nhôø boä phaän thöøa haønh laøm thay ñoåi doøng vaät chaát hoaëc naêng löôïng. Khi thieát keá heä thoáng ñieàu chænh, choïn moät hoaëc nhieàu chæ tieâu hieäu suaát cuûa quaù trình, xaùc laäp nhöõng giôùi haïn caàn thieát, xaùc laäp nhöõng ñaëc tính tónh vaø ñoäng cuûa ñoái töôïng ñieàu khieån. Khi phaân tích nhöõng ñaëc tính tónh cho pheùp ñaùnh giaù aûnh höôûng laãn nhau cuûa caùc ñaïi löôïng vaø laøm roõ nhöõng ñaïi löôïng ñieàu chænh coù taùc ñoäng lôùn nhaát ñeán quaù trình. Ñoái vôùi nhöõng ñaïi löôïng khoâng phuï thuoäc thì ñieàu chænh chuùng rieâng bieät theo töøng voøng ñieàu chænh töông öùng. Trong ñoái töôïng neáu coù caùc ñieàu chænh phuï thuoäc thì söû duïng caùc voøng ñieàu chænh coù tính ñeán möùc ñoä taùc ñoäng cuûa tín hieäu ñieàu khieån leân caùc ñaïi löôïng ñieàu chænh.
Do moâ hình thieát bò chöa ñöôïc xaùc ñònh neân nhöõng ñaëc tính tónh vaø ñoäng khoâng ñöôïc xaùc laäp. Ñieàu naøy daãn ñeán nhöõng taùc ñoäng ñieàu chænh ñöôïc löïa choïn chæ mang tính kinh nghieäm, vaø döïa treân nhöõng hieåu bieát veà coâng ngheä.
Moät soá taùc ñoäng ñieàu chænh coù theå löïa choïn:
Löu löôïng doøng nhaäp lieäu:
Löu löôïng doøng nhaäp lieäu coù aûnh höôûng ñeán aùp suaát coâ ñaëc, möùc dung dòch trong noài, noàng ñoä saûn phaåm,… nhö ñaõ phaân tích ôû phaàn treân.
Löu löôïng hôi ñoát:
Quaù trình coâ ñaëc chuû yeáu laø thöïc hieän quaù trình truyeàn nhieät vaø taùc nhaân truyeàn nhieät chính laø hôi ñoát. Löu löôïng hôi ñoát coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình. ÔÛ ñaây hôi ñoát ñöôïc söû duïng ñeå gia nhieät cho doøng nhaäp lieäu vaø cung caáp cho noài coâ ñaëc, löu löôïng hôi ñoát coù aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu khi vaøo noài coâ ñaëc vaø aûnh höôûng ñeán quaù trình truyeàn nhieät trong noài laøm thay ñoåi möùc loûng, noàng ñoä saûn phaåm.
Löu löôïng doøng saûn phaåm:
Löu löôïng doøng saûn phaåm coù aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm, möùc dung dòch trong noài, aùp suaát trong noài,…
Löu löôïng nöôùc laïnh cuûa thieát bò ngöng tuï:
Aùp suaát trong noài ñöôïc duy trì chính laø nhôø vaøo thieát bò ngöng tuï Baromet, löôïng hôi thöù coù ñöôïc ngöng tuï hoaøn toaøn hay khoâng chính laø nhôø vaøo löôïng nöôùc laïnh ñöôïc cung caáp. Do ñoù löu löôïng nöôùc laïnh coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán aùp suaát trong noài.
Coù nhieàu thoâng soá taùc ñoäng ñeán ñaïi löôïng naøy nhö aùp suaát, trong noài, nhieät ñoä löu löôïng doøng nhaäp lieäu, aùp suaát löu löôïng hôi ñoát, löu löôïng doøng saûn phaåm,…Ta coù theå choïn moät trong caùc thoâng soá ñoù laøm ñaïi löôïng taùc ñoäng ñieàu chænh. ÔÛ ñaây thoâng soá löu löôïng doøng saûn phaåm laø coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán noàng ñoä saûn phaåm cho neân ta choïn noù laøm ñaïi löôïng taùc ñoäng ñieàu chænh. Coøn caùc ñaïi löôïng khaùc cuõng coù aûnh höôûng nhöng phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá khaùc.
Löu löôïng saûn phaåm :Gc
Aùp suaát trong noài : aùp suaát trong noài coù aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm vaø do ta ñaõ choïn löu löôïng doøng thaønh phaåm ñeå ñieàu chænh noàng ñoä cho neân ta phaûi ta phaûi oån ñònh aùp suaát trong noài.
Quaù trình boác hôi cuûa dung moâi nöôùc seõ taïo aùp suaát trong noài vaø ñeå taïo ñöôïc chaân khoâng löôïng hôi taùch ra phaûi ñöôïc ngöng tuï trieät ñeå , taïo ñoä oån ñònh chaân khoâng . Do ñoù thoâng soá coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán aùp suaát trong noài chính laø löu löôïng doøng nöôùc caáp cho thieát bò Baromet . Caùc thoâng soá khaùc cuûa quaù trình ngöng tuï nhö löu löôïng hôi huùt ,vaän toác nöôùc ngöng cuõng coù aûnh höôûng nhöng taùc ñoäng khoâng tröïc tieáp.
Möùc dung dòch trong noài L:
Cuõng nhö aùp suaát trong noài , möùc dung dòch trong noài cuõng caàn phaûi ñöôïc oån ñònh. Möùc dung dòch coù lieân quan ñeán nhieàu yeáu toá nhöng ta choïn thoâng soá löu löôïng doøng nhaäp lieäu laø coù aûnh höôûng tröïc tieáp nhaát.
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu :
Khi caùc yeáu toá ñaõ ñöôïc oån ñònh thì ta phaûi tính sao cho ñaûm baûo caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng . Ñieàu naøy ñoøi hoûi löôïng hôi ñoát cung caáp phaûi ñuû nhieät löôïng ñeå thöïc hieän quaù trình coâ ñaëc . Vôùi löu löôïng caùc doøng ñaõ oån ñònh, aùp suaát ñaõ oån ñònh thì yeáu toá nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu phaûi ñöôïc oån ñònh ñeå ñaûm baûo caân baèng nhieät löôïng. Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu töø nhieät ñoä oån ñònh trong moâi tröôøng ñöôïc naâng leân ñeán nhieät ñoä soâi khi vaøo thhieát bò coâ ñaëc laø 75oC nhôø hôi ñoát ñöôïc cung caáp töø loø hôi, do ñoù ñeå oån ñònh nhieät ñoä naøy ta phaûi löïa choïn thoâng soá laø löu löôïng hôi ñoát ñeå taùc ñoäng ñieàu chænh.
CHOÏN LÖÏA KEÂNH ÑIEÀU CHÆNH
Nhö ñaõ phaân tích ôû treân caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa quaù trình ñöôïc oån ñònh baèng heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng, ñeå ñôn giaûn ta duøng heä thoáng moät voøng: laáy tín hieäu taùc ñoäng ñieàu chænh ñeå ñieàu chænh thoáng soá caàn oån ñònh.
Coù raát nhieàu phöông aùn ñeå oån ñònh caùc thoâng soá ñaàu ra, ta coù theå xeùt vaøi phöông aùn sau:
Phöông aùn 1:
STT
Thoâng soá caàn oån ñònh
Taùc ñoäng ñieàu chænh
1
Noàng ñoä saûn phaåm xc
Löu löôïng saûn phaåm Gc
2
Aùp suaát coâ ñaëc Pc
Löu löôïng nöôùc laïnh vaøo TBNT Gnl
3
Möùc dung dòch trong noài L
Löu löôïng doøng nhaäp lieäu Gñ
4
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu tñ
Löu löôïng hôi ñoát GD cuûa TBGN
Phöông aùn 2:
STT
Thoâng soá caàn oån ñònh
Taùc ñoäng ñieàu chænh
1
Noàng ñoä saûn phaåm xc
Löu löôïng hôi ñoát GD cuûa noài
2
Aùp suaát coâ ñaëc Pc
Löu löôïng hôi huùt cuûa bôm chaân khoâng
3
Möùc dung dòch trong noài L
Löu löôïng doøng thaønh phaåm Gc
4
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu tñ
Löu löôïng doøng nhaäp lieäu Gñ
Phöông aùn 3:
STT
Thoâng soá caàn oån ñònh
Taùc ñoäng ñieàu chænh
1
Noàng ñoä saûn phaåm xc
Löu löôïng doøng nhaäp lieäu Gñ
2
Aùp suaát coâ ñaëc Pc
Löu löôïng doøng thaønh phaåm Gc
3
Möùc dung dòch trong noài L
Löu löôïng hôi ñoát GD cuûa noài
4
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu tñ
Löu löôïng hôi ñoát GD cuûa TBGN
Trong caùc phöông aùn treân thì phöông aùn 1 laø khaû thi nhaát vì caùc thoâng soá ñaàu vaøo ñeàu taùc ñoäng tröïc tieáp ñeán thoâng soá ñaàu ra, vaø coù aûnh höôûng nhanh nhaát vì ñoái vôùi:
Noàng ñoä saûn phaåm:
Coù nhieàu thoâng soá taùc ñoäng ñeán ñaïi löôïng naøy nhö aùp suaát, trong noài, nhieät ñoä löu löôïng doøng nhaäp lieäu, aùp suaát löu löôïng hôi ñoát, löu löôïng doøng saûn phaåm,…Ta coù theå choïn moät trong caùc thoâng soá ñoù laøm ñaïi löôïng taùc ñoäng ñieàu chænh. ÔÛ ñaây thoâng soá löu löôïng doøng saûn phaåm laø coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán noàng ñoä saûn phaåm cho neân ta choïn noù laøm ñaïi löôïng taùc ñoäng ñieàu chænh. Coøn caùc ñaïi löôïng khaùc cuõng coù aûnh höôûng nhöng phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá khaùc.
Aùp suaát trong noài :
Aùp suaát trong noài coù aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm vaø do ta ñaõ choïn löu löôïng doøng thaønh phaåm ñeå ñieàu chænh noàng ñoä cho neân ta phaûi ta phaûi oån ñònh aùp suaát trong noài.
Quaù trình boác hôi cuûa dung moâi nöôùc seõ taïo aùp suaát trong noài vaø ñeå taïo ñöôïc chaân khoâng löôïng hôi taùch ra phaûi ñöôïc ngöng tuï trieät ñeå , taïo ñoä oån ñònh chaân khoâng . Do ñoù thoâng soá coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán aùp suaát trong noài chính laø löu löôïng doøng nöôùc caáp cho thieát bò Baromet . Caùc thoâng soá khaùc cuûa quaù trình ngöng tuï nhö löu löôïng hôi huùt ,vaän toác nöôùc ngöng cuõng coù aûnh höôûng nhöng taùc ñoäng khoâng tröïc tieáp.
Möùc dung dòch trong noài L:
Cuõng nhö aùp suaát trong noài , möùc dung dòch trong noài cuõng caàn phaûi ñöôïc oån ñònh. Möùc dung dòch coù lieân quan ñeán nhieàu yeáu toá nhöng ta choïn thoâng soá löu löôïng doøng nhaäp lieäu laø coù aûnh höôûng tröïc tieáp nhaát.
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu :
Khi caùc yeáu toá ñaõ ñöôïc oån ñònh thì ta phaûi tính sao cho ñaûm baûo caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng . Ñieàu naøy ñoøi hoûi löôïng hôi ñoát cung caáp phaûi ñuû nhieät löôïng ñeå thöïc hieän quaù trình coâ ñaëc . Vôùi löu löôïng caùc doøng ñaõ oån ñònh, aùp suaát ñaõ oån ñònh thì yeáu toá nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu phaûi ñöôïc oån ñònh ñeå ñaûm baûo caân baèng nhieät löôïng. Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu töø nhieät ñoä oån ñònh trong moâi tröôøng ñöôïc naâng leân ñeán nhieät ñoä soâi khi vaøo thhieát bò coâ ñaëc laø 75oC nhôø hôi ñoát ñöôïc cung caáp töø loø hôi, do ñoù ñeå oån ñònh nhieät ñoä naøy ta phaûi löïa choïn thoâng soá laø löu löôïng hôi ñoát ñeå taùc ñoäng ñieàu chænh.
CAÙC KEÂNH ÑIEÀU CHÆNH
Heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng moät voøng:
Sô ñoà caáu truùc:
ÑTÑK: ñoái töôïng ñieàu khieån.
CBÑL: caûm bieán ño löôøng.
TBÑC: thieát bò ñieàu chænh.
BPTH: boä phaän thöøa haønh.
y: ñaïi löôïng ñieàu chænh.
x: taùc ñoäng ñieàu chænh.
xDC: tín hieäu ñieàu khieån.
u: giaù trò chuû ñaïo
.
Ñoái töôïng ñieàu khieån:
Ñaây chính laø moät thieát bò cuï theå, moät boàn chöùa, moät maùy bôm, moät thaùp chöng caát, moät noài coâ ñaëc,…
Caûm bieán ño löôøng:
Ñaây chính laø duïng cuï ño löôøng caûm bieán, noù xaùc ñònh ñöôïc giaù trò ñaàu ra y coù theå hieän hoaëc khoâng. Khi coù ñöôïc giaù trò ñaàu ra thì môùi coù theå bieát ñöôïc caàn phaûi ñieàu chænh nhö theá naøo ñeå ñaït oån ñònh, khoâng moät voøng ñieàu chænh naøo maø coù theå thieáu caûm bieán ño löôøng. Chuùng ta seõ xeùt kyõ noù ôû caùc voøng ñieàu khieån cuï theå.
Thieát bò ñieàu chænh:
Thieát bò ñaûm baûo töï ñoäng duy trì ñaïi löôïng coâng ngheä gaàn vôùi giaù trò chuû ñaïo ñöôïc goïi laø boä ñieàu chænh ( boä ñieàu toác ) trong heä thoáng ñieàu chænh .
ÔÛ ñaàu vaøo boä ñieàu chænh ñöa ñeán giaù trò hieän taïi yT vaø giaù trò chuû ñaïo ( giaù trò ñaõ cho ) uz. Sai leäch giöõa yT vaø uz daãn ñeán söï thay ñoåi ñaïi löôïng ra cuûa boä ñieàu chænh xP.
xP = f(yT – uz)
Söï phuï thuoäc naøy trong moät ñaïi löôïng töông ñoái lôùn ( khi u = 0 )
x = f(y)
ñöôïc goïi laø qui luaät ñieàu chænh .
Moãi boä ñieàu chænh cuï theå coù qui luaät ñieàu chænh rieâng
Khi nhaän ñöôïc giaù trò cuï theå töø caûm bieán ño löôøng thieát bò ñieàu chænh seõ tính toaùn, chuyeån ñoåi ra tín hieäu coù theå ñieàu chænh ñeå taùc ñoäng ñeán boä phaän thöøa haønh. Noùi caùch khaùc ñaây chính laø boä phaän chuyeån ñoåi tín hieäu.
Boä phaän thöøa haønh:
Thieát bò cuûa heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån hoaëc ñieàu chænh taùc ñoäng leân quaù trình töông öùng vôùi thoâng tin ñieàu khieån nhaän ñöôïc goïi laø thieát bò thöøa haønh .
Ñöôïc söû duïng ñeå thay ñoåi löôïng chaûy hoaëc löu löôïng löu chaát hay naêng löôïng vaø ñöa ñaïi löôïng ñieàu chænh gaàn giaù trò cho tröôùc.
Thieát bò thöøa haønh ñöôïc laép ñaët treân oáng daãn coâng ngheä. Tính chaát cuûa thieát bò thöøa haønh coù aûnh höôûng ñeán chaát löôïng ñieàu chænh.
Thoâng thöôøng thieát bò thöøa haønh bao goàm cô caáu thöøa haønh daïng khí neùn ñieän hoaëc thuûy löïc vaø cô quan ñieàu chænh. Trong coâng nghieäp hoùa chaát heä thoáng thöôøng söû duïng cô caáu thöøa haønh khí neùn daïng maøng vaø pittoâng, coøn cô quan ñieàu chænh laø van ñieàu chænh vaø böôùm dieàu tieát .
Phoå bieán nhaát laø cô caáu thöøa haønh khí neùn daïng maøng ( taám chaén )
Thang noái
Loø xo
Maøng
Pittoâng
Voû ( thaân )
Cöûa van (chaén )
Thanh noái
Böôùm tieát löu ( taám chaén )
Ñeá
Thieát bò thöøa haønh bao goàm cô caáu thöøa haønh khí neùn daïng maøng vaø cô caáu dieàu chænh ñöôïc goïi laø van ñieàu chænh khí neùn
Theo daïng boä phaän ñoùng cuûa caëp cöûa van – ñeá , van ñieàu chænh khí neùn ñöôïc chia thaønh loaïi moät ñeá vaø hai ñeá .
Thöôøng môû: van môû hoaøn toaøn khi khoâng coù aùp suaát khoâng khí (coøn goïi laø khoâng khí ñoùng ).
Thöôøng ñoùng: ngöôïc laïi
Moät ñeá : söû duïng trong thieát bò thöøa haønh coù kích thöôùc nhoû ôû moâi tröôøng coù aùp suaát thaáp ( cöûa van khoâng caân baèng do taùc ñoäng löïc cuûa moâi tröôøng ) .
Hai ñeá : coù cöûa van caân baèng vaø ñöôïc söû duïng trong thieát bò thöøa haønh coù kích thöôùc lôùn vôùi aùp suaát moâi tröôøng cao .
Van daïng thöôøng môû ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp coù söï coá ngöng caáp khoâng khí thì theo ñieàu kieän coâng ngheä keânh môû an toaøn hôn. Thí duï khi ñieàu chænh hôi ñoát nhieät ñoä cho loø phaûn öùng trong ñoù coù theå ñoâng ñaëc vaät lieäu thì söû duïng daïng thöôøng môû. Khi heä htoáng caáp khoâng khí bò hö thì van môû hoaøn toaøn vaø nhieät ñoä trong loø khoâng khí bò haï thaáp ñeán giaù trò khoâng cho pheùp.
Thieát bò naøy nhaän tín hieäu töø thieát bò ñieàu chænh seõ taùc ñoäng ñeán giaù trò x ñaàu vaøo cuûa thieát bò caàn ñieàu chænh, x thay ñoåi theo yeâu caàu cuûa thieát bò thöøa haønh ñeå ñaït yeâu caàu mong muoán cuûa giaù trò y.
Toùm laïi, heä thoáng ñieàu chænh moät voøng laáy moät tín hieäu ñaàu ra ñieàu chænh moät tín hieäu ñaàu vaøo.
Vaán ñeà ñaët ra laø laáy tín hieäu ñaàu vaøo naøo ñeå ñieàu chænh tín hieäu ñaàu ra , thöôøng ngöôøi ta laáy tín hieäu ñaàu vaøo coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán tín hieäu ñaàu ra.
Trong heä thoáng coâ ñaëc ñang xeùt tín hieäu ñaàu ra y chính laø caùc thoâng soá caàn ñieàu chænh oån ñònh: noàng ñoä saûn phaåm, aùp suaát coâ ñaëc, möùc dung dòch, nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu. Coøn caùc tín hieäu ñaàu vaøo chính laø caùc thoâng soá nhieãu ñaõ xeùt ôû treân.
Nhö ñaõ phaân tích ôû phaàn tröôùc ta choïn phöông aùn 1 ñeå ñieàu chænh heä thoáng coâ ñaëc, vaø do khoâng xeùt caùc giaù trò cuï theå cho neân vieäc löïa choïn caùc thieát bò trong voøng ñieàu chænh chæ mang tính toång quaùt khoâng chính xaùc.
Löïa choïn thieát bò:
TBÑC:
Trong töï ñoäng hoùa saûn xuaát hoùa chaát thöôøng xuyeân söû duïng boä ñieàu chænh khí neùn do chuùng an toaøn vôùi chaùy noå, laøm vieäc tin caäy , phaùt trieån noäi löïc vöøa ñuû lôùn ( vaøi traêm kg ) . Haïn cheá cuûa chuùng laø quaùn tính cao ( trong moät soá tröôøng hôïp thôøi gian truyeàn tín hieäu leân ñeán vaøi chuïc giaây ) vaø giôùi haïn taàm xa taùc ñoäng ( ñeán 300 m ) .
Toác ñoä taùc ñoäng cuûa boä ñieàu chænh khí neùn chaáp nhaän ñöôïc do phaàn lôùn caùc ñaïi löôïng coâng ngheä thay ñoåi ñuû chaäm .
Do ñoù toaøn boä thieát bò ñieàu chænh cuûa heä coâ ñaëc ta choïn boä ñieàu chænh khí neùn .
TBTH:
Nhö ñaõ phaân tích trong coâng nghieäp hoùa chaát ta choïn thieát bò thöøa haønh khí neùn daïng maøng , coøn cô quan ñieàu chænh laø van ñieàu chænh cho toaøn boä heä thoáng coâ ñaëc .
Chæ rieâng caûm bieán ño löôøng cuûa töøng keânh laø khaùc nhau ta seõ löïa choïn cuï theå cho töøng ñaïi löôïng .
Keânh 1 : noàng ñoä saûn phaåm xc – löu löôïng saûn phaåm Gc
Sô ñoà:
CBÑL:
Ño noàng ñoä saûn phaåm ta khoâng duøng cô caáu thöû maãu maø xaùc ñònh söï cheânh leäch tín hieäu nhieät ñoä hôi thöù vaø tín hieäu nhieät ñoä doøng saûn phaåm sau ñoù qua cô caáu tính toaùn suy ra noàng ñoä saûn phaåm. Cô sôû cuûa phöông phaùp naøy laø so noàng ñoä saûn phaåm coù quan heä ñôn trò vôùi cheâng leäch nhieät ñoä treân. Do ñoù caûm bieán ño löôïng chính laø caûm bieán ño löôøng nhieät ñoä.
Ta choïn duïng cuï do nhieät ñoä laø caëp nhieät ñieän vì ôû ñaây caàn ñoä chính xaùc cao
Sô ñoà caáu taïo:
Caëp nhieät ñieän caáu taïo bôûi hai daây daãn khaùc nhau, noái vôùi nhau taïi moät ñieåm chung. Maïch ño coù söï keát hôïp caëp nhieät ñieän vôùi duïng cuï ño ñieän ( milivolt keá hay ñieän theá keá ), goïi laø nhieät keá nhieät ñieän.
Hoaït ñoäng theo nguyeân lyù cuûa hieäu öùng nhieät ñieän, goïi laø hieäu öùng Seebeck: hai daây daãn khaùc nhau noái vôùi nhau moät ñaàu chung , neáu ñoát noùng chung thì ôû hai ñaàu töï do seõ sing ra moät hieäu ñieän theá hay coøn goïi laø söùc ñieän ñoäng. Söùc ñieän ñoäng naøy tæ leä thuaän vôùi nhieät ñoä ôû ñaàu chung. Ño söùc ñieän ñoäng naøy ta seõ xaùc ñònh nhieät ñoä töông öùng ôû ñaàu chung. Ñoù chính laø cô sôû cuûa pheùp ño nhieät ñoä baèng caëp nhieät ñieän.
Caëp nhieät ñieän ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát laø caëp nhieät ñieän loaïi S: moät nhieät ñieän cöïc laøm baèng hôïp kim platin (90%) vaø roâñi (10%), coøn ñieän cöïc kia laøm baèng platin tinh khieát , khoaûng ño nhieät ñoä: 0 – 1600 oC . Vôùi nhieät ñoä caàn ño cuûa thieát bò coâ ñaëc ta choïn caëp nhieät ñieän loaïi naøy laø thích hôïp.
Keânh 2: Aùp suaát coâ ñaëc Pc – Löu löôïng nöôùc laïnh vaøo thieát bò ngöng tuï Gnl:
CBÑL:
Choïn aùp keá bieán daïng loaïi hoäp xoâáp kieåu xiphoâng vì ñaây laø loaïi aùp keá coù caáu truùc ñôn giaûn vaø tin caäy, kích thöôùc nhoû, deã ñoïc, chính xaùc cao vaø coù khoaûng ño cao, ñöôïc söû duïng nhieàu ñeå ño vaø ghi laïi aùp suaát vaø chaân khoâng.
Sô ñoà:
Hoäp xiphoâng laø 1 daïng hoäp xeáp bieán daïng ñeàu, thöôøng laøm baèng keõm, theùp hoaëc ñoàng. Aùp suaát ño coù theå taùc ñoäng töø phía ngoaøi xiphoâng hoaëc töø phía trong nhöng thoâng thöôøng ngöôøi ta söû duïng aùp keá xiphoâng chòu aùp löïc töø phía ngoaøi .
Hoäp xiphoâng ñöôïc ñaët trong voû hoäp kim loaïi .
Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Do taùc ñoäng cuûa aùp suaát, hoäp xiphoâng bò neùn co laïi laøm dòch chuyeån caàn ñaåy vaø töø ñoù laøm cho kim chæ thò quay leäch moät goùc α . Ñeå taêng ñoä ñaøn hoài cuûa xiphoâng ñoàng thôøi taêng ñoä beàn cô hoïc cuûa noù , beân trong hoäp xiphoâng coù ñaët loø xo hình truï.
Aùp keá xiphoâng thöôøng ñöôïc söû duïng nhö aùp keá ño aùp suaát dö, aùp keá ño aùp suaát chaân khoâng hoaëc ñöôïc söû duïng nhö moät aùp keá ña naêng – vöøa ño aùp suaát dö vöøa ño aùp suaát chaân khoâng. Manomet loaïi naøy coù caáp chính xaùc tôùi 1.0 ( 1.5 , coøn aùp keá chaân khoâng, aùp keá aùp suaát dö vaø chaân khoâng coù caáp chính xaùc tôùi 2.5
Keânh 3: Möùc dung dòch trong noài L – löu löôïng nhaäp lieäu Gñ
Choïn möùc keá thuûy tónh phao chìm laøm caûm bieán ño löôøng .
Sô ñoà:
Nguyeân lyù hoaït ñoäng :
Döïa treân söï thay ñoåi aùp suaát thuûy tónh coät chaát loûng khi möùc thay ñoåi . Rieâng aùp keá phao chìm thì aùp löïc döïa treân vieäc ño aùp suaát khoâng khí hoaëc khí suïc qua lôùp chaát loûng coù möùc thay ñoåi .
Keânh 4 : Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu tñ – löu löôïng hôi ñoát GD
Sô ñoà:
Töông töï ta choïn caëp nhieät ñieän ñeå ño nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
[1]. Phaïm Vaên Boân (Chuû bieân ), Nguyeãn Ñình Thoï, ”Quaù trình vaø thieát bò coâng
ngheä hoùa hoïc taäp 5 –Giaùo trình Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät”, Nhaø xuaát baûn
Ñaïi hoïc Quoác Gia Tp.HCM, 2000, 383 tr.
[2].Phaïm Vaên Boân, Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø thieát bò coâng
ngheä hoùa hoïc taäp 10 – Ví duï vaø baøi taäp”, Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp.HCM,
468 tr.
[3].Nhieàu taùc giaû, ”Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát, taäp I “, Nhaø xuaát
baûn khoa hoïc kyõ thuaät Haø Noäi, 1992, 626 tr.
[4].Nhieàu taùc giaû, ”Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát, taäp II “, Nhaø xuaát
baûn Khoa hoïc kyõ thuaät Haø Noäi, 1998, 447 tr.
[5].Hoà Leâ Vieân, ”Thieát keá vaø tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoùa chaát “, Nhaø xuaát baûn
giaùo duïc, 1978, 287 tr.
[6].Nguyeãn Ñöùc Lôïi ,”Töï ñoäng hoùa heä thoáng laïnh “, Nhaø xuaát baûn giaùo duïc,2001, 287 tr.
[7].TS. Nguyeãn Vaên Hoøa, ”Cô sôû Töï ñoäng hoùa “, Nhaø xuaát baûn giaùo duïc, 2000, 271tr.
[8].PTS. Traàn Vaên Ngu, ”Baøi giaûng Moân hoïc chuyeân ñeà Duïng Cuï Ño “, Taøi lieäu noäi boä Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp Hoà Chí Minh, 1996, 233tr.
[9].TS. Leâ Phan Hoaøng Chieâu, ”Taøi lieäu Töï Ñoäng Hoaù Trong Coâng Ngheä Hoaù Hoïc “, Taøi lieäu noäi boä Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp Hoà Chí Minh.