Задача точного поддержания температуры на выходе из теплообменника встречается в самых разнообразных отраслях промышленности. Однако, несмотря на общность формулировки, технические средства автоматизации, применяемые в том или ином случае, различаются достаточно сильно. Не получится использовать регулирующие клапаны из индивидуального теплового пункта (ИТП) для поддержания температуры молока в пастеризационной установке (ПОУ) потому, что требования к таким клапанам различны. Пищевая промышленность в целом и отрасль переработки молока в частности предъявляет куда более строгие требования к регулирующим клапанам.
В пищевой промышленности очень часто возникают задачи, которые требуют точного поддержания температуры на выходе из проточного теплообменника. При этом недостаточно обеспечить совпадение средней (во времени) температуры с той, которая была задана системой управления. Важным является обеспечить требуемый уровень температуры в каждый момент времени, а также быстрый выход на уставку при запуске оборудования. Для решения этой задачи применяют регулирующие клапаны с пневмоприводом и позиционером.
Важные аспекты для точного поддержания температуры
1. Точные измерения
Регулирующий клапан с позиционером является частью общей системы управления. Позиционер получает уставку от внешнего регулятора или ПЛК и открывает (или закрывает) клапан на заданную величину. При этом точность измерения сигнала задания уставки, а также точность измерения текущей степени открытия клапана оказывает непосредственное влияние на качество поддержания температуры на выходе из теплообменного аппарата.
Многие позиционеры, представленные на российском рынке не имеют заявленных показателей точности. Особняком выступают позиционеры VALMA LPOS-S-V1, разработанные и изготавливаемые в России. Их показатели точности составляют:
- ± 0,25% для аналогового входа (AI) измерения уставки (сигналы 4...20 мА, 0...20 мА, 0...10 В);
- ± 0,50% при измерении фактической степени открытия клапана;
- ± 0,25% для аналогового выхода (AO) при передаче сигнала обратной связи в вышестоящую систему управления (сигналы 4...20 мА, 0...20 мА, 0...10 В).
Каждый выпускаемый позиционер, помимо процедур калибровки, проходит проверку точности входов и выходов в метрологической лаборатории изготовителя.
Кроме того, данные позиционеры имеют интерфейс RS-485 с протоколом Modbus-RTU, что позволяет передавать уставку от ПЛК к позиционеру и сигнал обратной связи от позиционера к ПЛК в цифровом виде без потерь точности.
2. Расходная характеристика клапанов
Зависимость пропускной способности клапана от процента его открытия называется расходной характеристикой. Чаще всего она изображается в виде графика в декартовой системе координат, в которой абсциссой является степень открытия клапана, а ординатой – его пропускная способность. Более пологие участки графика соответствуют повышенной точности регулирования в данной зоне.
Регулирующие клапаны VALMA ASV-W с позиционерами LPOS-S-V1 поставляются в трёх различных комплектациях.
- Клапаны с плоским диском – обеспечивают быстрое открытие и точное регулирование в зоне полного открытия клапана.
- Клапаны спрофилированным диском типа А – имеют практически линейную расходную характеристику с равномерно возрастающей пропускной способностью по мере открытия клапана. Точность управления пропускной способностью примерно одинакова при любом проценте открытия клапана.
- Клапаны с профилированным диском типа B – имеют расходную характеристику, приближенную к равнопроцентной, что позволяет обеспечить повышенную точность управления пропускной способностью вблизи закрытого состояния клапана. Это является особенно важным при выборе клапана "с запасом" по пропускной способности, т. к. в этом случае рабочая точка находится в зоне малых открытий клапана.
Профилированные диски изготавливаются в России, а расходные характеристики клапанов подтверждены на собственной испытательной установке производителя.
3. Широкие возможности линеаризации
Расходная характеристика влияет не только на точность "преобразования" процента открытия клапана в его пропускную способность, но и на качество работы регуляторов в данном контуре управления. Дело в том, что подавляющее большинство как аппаратных, так и программных, регуляторов рассчитаны на работу с линейным по мощности исполнительным механизмом (выходному сигналу регулятора в 10% должно соответствовать 10% тепловой мощности, сигналу 50% – 50% мощности и т. д.). Однако, расходная характеристика системы "регулирующий клапан - теплообменный аппарат" не совпадает с расходной характеристикой регулирующего клапана. Это обозначает, что даже при использовании регулирующего клапана с линейной расходной характеристикой, расходная характеристика системы в целом не будет линейной. Для компенсации этой нелинейности в позиционерах VALMA предусмотрена функция линеаризации, которая настраивается тремя разными способами.
- Выбор типа характеристика клапана и задание коэффициента линеаризации – это наиболее простой, но наименее точный способ. Значение коэффициента линеаризации в таком случае определяется экспериментально.
- Задание графика линеаризации по точкам – более точный способ линеаризации. Однако, он требует знания точных значений пропускной способности регулирующего клапана, теплообменного аппарата и прочих гидравлических узлов, приходящихся на данный участок, а также проведения специальных расчетов.
- Задание графика линеаризации по расходу. Этот способ, реализованный в позиционерах VALMA LPOS-S-V1, является наиболее точным, однако для его использования необходимо измерить расход рабочей среды, проходящей через теплообменник, при различной степени открытия клапана. Полученные результаты заносятся в специальные регистры в памяти позиционера, после чего позиционер самостоятельно строит график линеаризации.
4. Российское производство
Позиционеры VALMA LPOS-S-V1, устанавливаемые на регулирующие клапаны, разработаны и изготавливаются в России. Это обозначает
не только стабильность поставок в условиях санкций, но также и возможность получить консультации при подборе оборудования, техническую поддержку при монтаже, опробовании и вводе в эксплуатацию, сервисное обслуживание высочайшего класса не только во время гарантийного периода, но многие годы и после его истечения.
Листая дальше, вы перейдёте на kipservis.ru