Лекция № 7. Регулирование температуры процесса. Компенсация температурных деформаций.

Температура – показатель термодинамического состояния системы – выбирается как управляемая величины при регулировании тепловых процессов. Динамические характеристики объектов в системах регулирования температуры в значительной степени зависят от физико-химических параметров процесса и конструкции аппарата. Поэтому общие рекомендации по выбору систем регулирования температуры сформулировать весьма сложно, и для каждого конкретного технологического процесса требуется свой детальный анализ. Но общие особенности систем управления температурой мож­но выделить. К ним, в первую очередь, необходимо отнести значи­тельную инерционность тепловых процессов, а также некоторую инерционность промышленных датчиков температуры.

По принципу регулирования все системы автоматического регулирования подразделяются на четыре класса.

1. Система автоматической стабилизации - система, в которой регулятор поддерживает постоянным заданное значение регулируемого параметра.

2. Система программного регулирования - система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра по заранее заданному закону (во времени).

3. Следящая система - система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра в зависимости от какой-либо другой величины.

4. Система экстремального регулирования - система, в которой регулятор поддерживает оптимальное для изменяющихся условий значение регулируемой величины.

Для регулирования температурного режима электронагревательных установок применяются в основном системы двух первых классов.

Системы автоматического регулирования температуры по роду действия можно разделить на две группы: прерывистого и непрерывного регулирования.

Автоматические регуляторы систем автоматического регулирования (САР) по функциональным особенностям разделены на пять типов: позиционные (релейные), пропорциональные (статические), интегральные (астатические), изодромные (пропорционально-интегральные), изодромные с предварением и с первой производной.

Позиционные регуляторы относятся к прерывистым САР, а остальные типы регуляторов - к САР непрерывного действия. Ниже рассмотрены основные особенности позиционных, пропорциональных, интегральных и изодромных регуляторов, имеющих наибольшее применение в системах автоматического регулирования температуры.

Температурные деформации трубопроводов воспринимаются специальными компенсаторами, размещаемыми на них через определенные интервалы. Многие обвязочные трубопроводы вследствие наличия гибких колен из гнутых или штампованных элементов в установке компенсаторов не нуждаются.

Для компенсации температурных деформаций трубопроводов, работающих как при низких, так и при высоких температурах, при разработке рабочих чертежей следует в первую очередь использовать самокомпенсацию за счет поворотов и изгибов.

Для компенсации температурных деформаций трубопровода рекомендуется устанавливать лирообразные компенсаторы. Если применяют сальниковые компенсаторы, то они должны быть снабжены направляющими.

Полная компенсация температурных деформаций трубопроводов является одним из основных условий сохранения прочности, а следовательно, и надежной работы трубопроводов.

Для компенсации температурных деформаций трубопроводов в первую очередь используется самокомпенсация тепловых удлинений за счет естественных поворотов и изгибов трассы трубопровода.

Полная компенсация температурных деформаций трубопроводов является одним из основных условий сохранения прочности, а следовательно, и надежной работы трубопроводов.

Последние обеспечивают компенсацию температурных деформаций трубопровода. В неподвижных опорах уголки /, хомут 2 и башмак 3 жестко связаны между собой, в подвижных опорах вместо нижнего болта 4 поставлен ролик 5, который может свободно перемещаться в отверстиях опорной пластины. Такие опоры необходимо периодически смазывать.

Наиболее распространенным методом компенсации температурных деформаций трубопроводов является самокомпенсация. Она достигается такой конфигурацией трубопроводов, которая обеспечивает при нагревании и под действием внутреннего давления удлинение труб без передачи чрезмерных усилий на опоры и технологическое оборудование и без появления в металле труб опасных напряжений. В процессе самокомпенсации происходит изгиб как прямолинейных, так и криволинейных участков, напряженное состояние которых резко отличается от прямых труб.

Для ликвидации нежелательных последствий температурных деформаций трубопроводов могут быть использованы либо самокомпенсация (поворот трассы), либо специальные компенсаторы. Применение в производствах ООС и СК сальниковых компенсаторов не разрешается.

Конструкция раструба должна обеспечить компенсацию температурных деформаций трубопровода. При этом зазор в стыковом соединении должен учитывать ожидаемый перепад температур как при монтаже, так и в условиях эксплуатации.