Как применяют новую разработку теплообменников Альфа Лаваль

Опыт применения системы автоматического поддержания заданной температуры сусла в теплообменниках «Альфа Лаваль»

теплообменник Альфа ЛавальВ настоящее время теплообменни­ки «Альфа Лаваль» установлены более чем на 20 предприятиях спиртовой от­расли. Согласно разработанным техническим условиям производства, теплообменники могут применяться на всех стадиях технологического процесса производства спирта. Основные стадии технологического процесса это — охлаждения разваренной мас­сы, осахаренного сусла, сусла в чанах брожения, подогрева (охлаждения) технологической воды, в различного рода конденсаторах.

Требования к теплообменникам и преимущества использования в производстве

Преимуществами пластинчатых и спиральных теплообменников «Альфа-Лаваль» по сравнению с кожухотрубными являются: увеличенный коэффи­циент теплопередачи, компактность конструкции, максимальное сближе­ние температур охлаждаемой и охлаждающей среды, возможность опера­тивной разборки и чистки. Однако эффективность использова­ния теплообменных аппаратов во мно­гом зависит от точности поддержания заданных температурных условий продукции на выходе из теплообменника. Известным примером может служить требование к температуре сусла при его перекачке в бродильные чаны, когда температуру необходимо поддерживать с точностью до 1С. Одновременно в условиях дей­ствующего производства должна ре­шаться и задача, связанная с эффек­тивным использованием технологичес­кой охлаждающей воды.

Какие температурные условия требуется установить для работы оборудования

применяют новую разработкуКак правило, эти задачи возлага­ются на операторов-аппаратчиков, вручную регулирующих вентилями по­дачу продукции или охлаждающей воды. При этом оператор «привязан» к приборам визуального контроля за температурой продукции на выходе из теплообменника. Любое случайное изменение параметров среды на вхо­де в теплообменник (например, изменение температуры охлаждающей воды) требует от оператора соответ­ствующей реакции. И если оператор не смог вовремя среагировать на такие изменения, то температура продукции выходит за допустимые границы. При этом может нарушиться технологичес­кий процесс в целом.

Для используемых на большинстве спиртовых заводов кожухотрубных теп­лообменников данная проблема не так актуальна из-за их значительной теп­ловой инертности. При резком изме­нении температуры среды на входе в теплообменник изменения температу­ры продукции на выходе становятся заметными спустя десятки секунд. Как правило, оператор успевает вовремя среагировать и соответствующим об­разом отрегулировать параметры.

Проектирование и изготовление контура регулирования температур

Что же касается пластинчатых теплооб­менников «Альфа Лаваль», время их реакции составляет секунды. Опера­тору сложно уследить за всеми изме­нениями. Выход один — необходима установка контура автоматического регулирования температуры продук­ции на выходе из теплообменника. На ряде предприятий контур регу­лирования проектируется и монтиру­ется собственными силами. Это тре­бует дополнительных затрат времени и финансов на разработку проекта, закупку комплектующих.

Однако, если закупка теплообменников произ­водится через дилерскую сеть фирмы «Альфа Лаваль» (например, через ООО «СПС-Наладка»), то в поставку тепло­обменника могут дополнительно вклю­чаться автоматика и исполнительные механизмы контура регулирования. Автоматика может быть выполнена в виде локального (отдельного) конту­ра либо встраивается в уже существу­ющую систему автоматизации пред­приятия. В качестве исполнительных механизмов могут использоваться ре­гулирующие клапаны, как с электрическим, так и с пневматическим приводом. Такая система уже реализова­на на Иткульском спиртовом заводе. Заключены аналогичные договоры с ОАО «Родник» (Самара), с Острожен­ским спиртзаводом» (филиал ОАО «Кристал» Калуга) и другие.

Как организована работа оператора по обеспечению температурных условий

новая разработкаНа Иткульском спиртовом заводе контур автоматического регулирова­ния температуры сусла на выходе теп­лообменника при его перекачке в бро­дильный чан установлен на основе ПИД-регулятора типа ТРМ-12, датчика температуры типа ТСМУ и регули­рующего клапана 25ч947нж с электри­ческим приводом типа ST 0.1. Задачей контура являлось обеспечение стабильной температуры складки сусла на выходе из теплообменника, равной 24 ± 1С, при температуре сусла на входе в теплообменник 59-62С.

Дополнительную сложность представлял тот факт, что по ходу техноло­гического процесса оператору прихо­дилось периодически отключать насос передачи сусла через теплообменник в целях поддержания баланса «поступ­ление — откачка» осахаренного сусла из промежуточной емкости. За время остановки насоса порция сусла, ос­тавшаяся в теплообменнике, принима­ла температуру охлаждающей воды (около 4С). При возобновлении про­цесса перекачки требовалось быстрое восстановление температуры потока на выходе из теплообменника. Контур автоматического регулирова­ния температуры сусла в указанном со­ставе оказался достаточно простым в установке и монтаже и был смонтиро­ван силами завода. Измеритель ПИД-регулятор был отнесен в сторону от теп­лообменника на 15 м и вмонтирован в уже существующий шкаф управления на рабочей площадке оператора.

Как производится изменение условий работы оборудования

Изменение условий (заданной тем­пературы сусла на выходе из теплооб­менника) производится с клавиатуры ПИД-регулятора, что исключает необ­ходимость ручного управления задвиж­ками и вентилями. Работа оператора упростилась, одновременно с этим повысилась стабильность технологи­ческого процесса. Кроме того, опыт показал, что резко уменьшился расход воды через теплообменник, а ее температура на выходе поднялась до 50-55С. Это позволило использовать ее в качестве вторичного теплоносителя. Отладка контура проводилась пу­тем подбора в режиме «управляемая задвижка» коэффициентов пропорциональности и времени интегрирования в ПИД-законе регулирования, встроен­ном в программу управления ТРМ-12.

В результате подбора был установ­лен коэффициент пропорциональнос­ти, равный 5,0, и постоянная времени интегрирования, равная 8112. Таким образом, включение в комп­лект поставки теплообменника с сис­темой автоматического поддержания температуры продукции на выходе из теплообменника позволяет эффектив­но решать задачу по поддержанию параметров технологического процесса, упрощает работу операторов, сокраща­ет потери тепла технологической воды.

А.А. Хрулев