1.2 Объект управления

В качестве объекта управления нам дана однокорпусная выпарная установка со свободной циркуляцией для выпаривания в вакууме раствора, подающегося самотёком. Выпарная установка является аппаратом непрерывного действия в который подаётся раствор щёлоков S_н кг/с (с концентрацией целевого компонента ?_н, фиксированной температурой t_н и удельной теплоёмкостью С_н) для разделения на «средние» щёлока уходящие S_к (концентрация целевого компонента ?_к, фиксированная температура t_к и удельная теплоёмкость С_к) и вторичный пар W с энтальпией i. В качестве нагревателя используется пар D кг/с с температурой t_п и энтальпией i_п выводящийся в виде конденсата аналогичного количества с энтальпией i_п.

Энтальпия -- это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохраненной в его молекулярной структуре. Это значит, что, хотя вещество может обладать энергией на основании температуры и давления, не всю ее можно преобразовать в теплоту. Часть внутренней энергии всегда остается в веществе и поддерживает его молекулярную структуру. Часть кинетической энергии вещества недоступна, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия -- это количество энергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии -- британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu/lbm или Дж/кг для удельной энергии. [3]

Общая схема объекта управления представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема объекта управления

Показатель эффективности процесса - массовая концентрация «средних» щёлоков.

Цель управления процессом - обеспечение заданной массовой концентрации «средних» щёлоков при эффективном и непрерывном выпаривании. электрощёлок электропривод запорный выпарный

Эффективность выпаривания обуславливается выбором параметров выпарной установки, температурой в котле установки и поддержанием вакуума, обеспечивающих выпаривание вещества до нужной концентрации. Непрерывность выпарного процесса в рамках локального аппарата зависит от состояния самого аппарата, определяемого по проникновению щёлочи в конденсат пара.

Однако в реальных условиях технологические объекты подвержены действию внешних и внутренних возмущений, которые приводят к отклонению технологических режимов работы от расчетных. Задача разработки системы автоматизации обеспечить в условиях действия внешних и внутренних возмущений в процессе эффективное и непрерывное его функционирование с требуемыми характеристиками качества. [4]