Емкость со змеевиком - реализация охлаждения

[Southern]

Друзья, коллеги, всем здравствуйте. Нужна помощь в вопросе и его реализации. Есть ёмкость, внутри змеевик, через змеевиком подаётся холодная вода для охлаждения. На трубопровод установлен шаровый кран с электроприводом, в ёмкости есть датчик температуры (термосопротивление). Как реализовать охлаждения до заданной температуры в автоматическом режиме?

[keysansa]

Друзья, коллеги, всем здравствуйте. Нужна помощь в вопросе и его реализации. Есть ёмкость, внутри змеевик, через змеевиком подаётся холодная вода для охлаждения. На трубопровод установлен шаровый кран с электроприводом, в ёмкости есть датчик температуры (термосопротивление). Как реализовать охлаждения до заданной температуры в автоматическом режиме?

Обычно два алгоритма используются.
1. С гистерезисом
2. PID регулятор.

[Универсал]

Змеевик находится сверху ёмкости? А термодатчик? Шаровый кран предназначен для регулирования? Обычно они запорные.

[Southern]

Обычно два алгоритма используются.
1. С гистерезисом
2. PID регулятор.

ПИД регулирование наверное нет, большая инерционность да и кран без датчика положения т.е. без обратной связи. С гистерезисом 2 градуса, может быть. Может быть ещё что нибудь добавить из оборудования?

Отправлено спустя 3 минуты 1 секунду:

Змеевик находится сверху ёмкости? А термодатчик? Шаровый кран предназначен для регулирования? Обычно они запорные.

змеевик в теле всей ёмкости, внутри. Кран шаровый предназначен для регулирования, как шаровый, но его привод без датчика положения. По сути может быть запорный, но есть практика использования похожего крана на ПИД регулировании.

[olexsa]

Нужно только охлаждение до нужной температуры? Или поддержание нужной температуры?

но его привод без датчика положения

Какой привод?
Какими сигналами управляется?
Он может вставать в заданное положение?
Есть возможность заменить привод?
Если оборудование в работе, данная система охлаждения справляется? Есть данные по техпроцессу?
Каким образом в настоящее время осуществляется поддержание температуры?
То есть Вы жестко привязаны к оборудованию, или есть воля фантазии? Если привязка жесткая, так предоставьте максимум информации, а не частями. Ведь всё равно: или дополнительными вопросами её будут спрашивать, или же рекомендации будут теоретическими, общего плана.

[Jackson]

Может быть ещё что нибудь добавить из оборудования?

Удивлю. Регулятор нужен. :)
А работать он может как ПИД или как П (как настроите). И зона нечувствительности там же.

Отправлено спустя 6 минут 15 секунд:

Он может вставать в заданное положение?
Есть возможность заменить привод?

Незачем менять. Даже без обратной связи вполне можно регулировать по П-закону с зоной нечувствительности с выходами "открыть" и "закрыть". Да, неизвестно когда привод встанет в упор (концевики-то в нём наверное есть чтобы он сам себя не сломал). Но ровно также происходит регулирование частоты и напряжения в генераторах дискретными сигналами: П-закон, зона нечувствительности, без обратной связи по положению (не с чего там положение снимать).
Единственное, думаю, если клапан запорный, то в режиме "больше/меньше" он износится быстро. Не рассчитан он на это, возможно.

[Sergy6661]

Не рассчитан он на это, возможно.

Шаровый кран нельзя использовать как регулирующий, т.к регулирование из-за конструкции достигается в 1й четверти открытия, скорость потока увеличивается и идет интенсивный износ кромки шара.

На трубопровод установлен шаровый кран с электроприводом, в ёмкости есть датчик температуры (термосопротивление). Как реализовать охлаждения до заданной температуры в автоматическом режиме?

Да элементарно, установить и подключить любой 2х позиционный регулятор, причем любой, на рынке их навалом, напр. ТРМ-1 Овен. Для управления электроприводом типа "открыть-закрыть" установить реле Н.З- вход "Закрыть", Н.О- вход "Открыть", можно запилить схему с таймером для задержки переключения.

[Ryzhij]

Важно расположение датчика в ёмкости, вверху он или внизу. Мы также ничего не знаем о вязкости и вообще о консистенции охлаждаемого вещества в ёмкости (жидкость? порошок?), о возможностях его перемешивания.

[Jackson]

Шаровый кран нельзя использовать как регулирующий

Я предполагал, но не пробовал.

Да элементарно, установить и подключить любой 2х позиционный регулятор

Именно. И всё. Об этом же и говорил выше.

Важно расположение датчика в ёмкости

Это важно уже для точности регулирования. Если мерим не то и не там, и не перемешиваем, то тут никакое регулирование не поможет. А при таких входящих возможно только двухпозиционное, о котором уже сказали. Или техпроцесс менять, но об этом автор не спрашивал.

[Универсал]

Ещё много неизвестных параметров, влияющих на точность. Кстати, требуемая точность также не указана.
Например, соотношение объёмов змеевика с теплоносителем и ёмкости, а также теплоёмкости теплоносителя и охлаждаемой жидкости могут сделать 2х-позиционное регулирование невозможным, будет слишком большой выбег по температуре. Также важны температура теплоносителя и требуемая температура жидкости. Грубо говоря, крайне затруднительно охладить банку пива жидким азотом.

[pike]

ПИД регулирование наверное нет, большая инерционность да и кран без датчика положения т.е. без обратной связи. С гистерезисом 2 градуса, может быть. Может быть ещё что нибудь добавить из оборудования?

Очень хорошо работают правильные ПИД регуляторы с дискретными клапанами охлаждения, главное правильную длительность цикла охлаждения ему задать. И часто именно ПИД его дергает меньше чем гистерезис.

[Jackson]

И часто именно ПИД его дергает меньше чем гистерезис

Мозг сломал над этой фразой. :) Что она означает?

Опять мой пример. Имеем ПИД-регуляторы наших параметров. Но как только мы сообщаем в настройках, что выход у нас дискретный "больше/меньше" (а не аналоговый и не цифровой), то тот же регулятор автоматически становится просто П-регулятором, "И" и "Д" уже мало что значат и поэтому принудительно отключаются). Гистерезиса нет - есть зона нечувствительности по отклонению, и только. И прекрасно работает.
Если есть желание, то можно принудительно задействовать и "И" и "Д", но не нужно. :) В редких случаях я включал "И", но не "Д", но в подавляющем большинстве случаев достаточно "П" при трёхпозиционном регулировании без обратной связи.

[+]

Тут давайте уточним терминологию: выход "больше" плюс выход "меньше" - это 2-позиционное регулирование или 3-позиционное? Ведь три состояния выхода:

1. сработал выход "больше"
2. сработал выход "меньше"
3. не сработал никакой из выходов

В задаче автора, в том виде как она поставлена, надо менять шаровый запорный клапан на регулирующий, и тогда всё получится с простым П-регулятором.

[pike]

Мозг сломал над этой фразой. :) Что она означает?

Меньше кол-во вкл. клапанов, стабильнее длительность во вкл и выключенном состояниях (нет мелких по времени вкл/выкл). На всякий случая я это про дискретные клапаны, которые или закрыты, или открыты.

[Jackson]

pike, теперь я понял. Извините.
Мне кажется, что регулирующий клапан тут лучше подойдёт. По сути ведь нужно регулировать скорость потока. А постоянно "открыть/закрыть" - это риск хоть и микро-, но всё-таки гидроударов. Дома у себя наблюдал, что происходит с давлением в стояке, когда сосед выше этажом кран открыл а потом закрыл. Вода ведь несжимаема.

[keysansa]

Очень хорошо работают правильные ПИД регуляторы с дискретными клапанами охлаждения, главное правильную длительность цикла охлаждения ему задать. И часто именно ПИД его дергает меньше чем гистерезис.

Это ПИД с ШИМ выходом? Он чаще клапан переключает, чем гистерезис, особенно вблизи заданной точки. Хотя, от настроек зависит, конечно...

[pike]

pike, теперь я понял. Извините.
Мне кажется, что регулирующий клапан тут лучше подойдёт. По сути ведь нужно регулировать скорость потока. А постоянно "открыть/закрыть" - это риск хоть и микро-, но всё-таки гидроударов. Дома у себя наблюдал, что происходит с давлением в стояке, когда сосед выше этажом кран открыл а потом закрыл. Вода ведь несжимаема.

То что использовали открывалось полностью за секунд 5, плюс расход в начале открытия очень маленький был.

Это ПИД с ШИМ выходом? Он чаще клапан переключает, чем гистерезис, особенно вблизи заданной точки. Хотя, от настроек зависит, конечно...

Это ПИД не правильно, реализован. Если ему задан цикл охлаждения минута-полторы, то и обновление выдаваемой мощности должно быть того же порядка.

[Jackson]

То что использовали открывалось полностью за секунд 5, плюс расход в начале открытия очень маленький был.

Понятно. Но это ведь полный ход от "открыл" до "закрыл" каждые 10-20 секунд. Износ же. И микро-гидроудар при закрытии происходит. К примеру, полиэтиленовые и стальные трубы эти микрогидроудары потихоньку пробивают в местах некачественного соединения - раз за разом по чуть-чуть бьют и в слабом месте в итоге рвётся. Через год, через два года, через пять лет может случиться, но бывает всегда неприятно.

Это ПИД не правильно, реализован. Если ему задан цикл охлаждения минута-полторы, то и обновление выдаваемой мощности должно быть того же порядка.

Понял.
В моих примерах используется П-регулятор. Жестко задан период импульсов, а их длительность и направление ("больше" или "меньше") определяется как y=Kп*(x), где X - отклонение от задания с учётом зоны нечувствительности (она тоже жестко задаётся 1 раз). Т.е. фактически медленный ШИМ, в котором по Кп меняется скважность. У нас период - как правило от 1 секунды до 3 (зависит от агрегата). Здесь можно ещё реже - от 5 секунд, думаю, или даже от минуты. При большом отклонении скважность получается 100%, но до этого лучше не доводить и в случае с водой всё-таки ограничить до хотя бы 80%. Обратная связь по положению исполнителя не нужна, если исполнитель встал на упор "закрыто" или "открыто на 100%" - и пусть стоит, главное чтобы концевик его сработал и не дал продолжать приводу крутиться (иначе сам себя сломает).
Прекрасно работает. При хорошей настройке выходы дёргаются минимально, могут вообще не дёргаться.

[Southern]

Всем добрый вечер, приношу извинения за отвлечение от темы, работа.

Нужно только охлаждение до нужной температуры? Или поддержание нужной температуры?

1. Сначала нужно достичь заданной температуры;
2. Затем нужно её поддерживать.

Какой привод?

220 вольт. фаза - открытие, фаза - закрытие, ноль - общий.

Какими сигналами управляется?

Пока ни какими.

Он может вставать в заданное положение?

Нет

Есть возможность заменить привод?

Нет, комплектация с завода.

Если оборудование в работе, данная система охлаждения справляется? Есть данные по техпроцессу?

Пока данная система не в работе, все исключительно руками. Приоткрыл кран, призакрыл кран.
Технологический процесс - охлаждение.

Каким образом в настоящее время осуществляется поддержание температуры?

В ручном режиме - приоткрыл кран, призакрыл кран.

То есть Вы жестко привязаны к оборудованию, или есть воля фантазии?

Пока жестко привязаны, ни какой отсебятины можем добавить только управляющее устройство.

Отправлено спустя 8 минут 56 секунд:

Удивлю. Регулятор нужен. :)

Это понятно.

Шаровый кран нельзя использовать как регулирующий, т.к регулирование из-за конструкции достигается в 1й четверти открытия, скорость потока увеличивается и идет интенсивный износ кромки шара.

Могу поспорить, из личного опыта. На другой линии с более жесткими условиями (агрессивная среда, температура, давление) установлен шаровой кран с электроприводом уже больше года и работает.

Важно расположение датчика в ёмкости, вверху он или внизу. Мы также ничего не знаем о вязкости и вообще о консистенции охлаждаемого вещества в ёмкости (жидкость? порошок?), о возможностях его перемешивания.

Датчик по середине, в емкости есть мешалка/миксер. В емкости жидкость, вязкость около 1,5 сСт.

Ещё много неизвестных параметров, влияющих на точность. Кстати, требуемая точность также не указана.

можно отклонятся до 2 градусов максимум

Например, соотношение объёмов змеевика с теплоносителем и ёмкости,

В ручном режиме все охлаждается только приходится часто использовать руки, 21-й век, хочется облегчить труд людям.

Очень хорошо работают правильные ПИД регуляторы с дискретными клапанами охлаждения, главное правильную длительность цикла охлаждения ему задать. И часто именно ПИД его дергает меньше чем гистерезис.

ПИД всегда лучше, но инерционность может достигать до 2 часов.

[Универсал]

ПИД всегда лучше, но инерционность может достигать до 2 часов.

Какая инерционность теплосети квартальной котельной? А ПИД-регуляторы, однако, успешно справляются.

[Sergy6661]

Могу поспорить, из личного опыта. На другой линии с более жесткими условиями (агрессивная среда, температура, давление) установлен шаровой кран с электроприводом уже больше года и работает.

А о чем спорить? Если шар-кран с электроприводом работает в режиме открыт-закрыт, то все норм., если в режиме какого-то неполного открытия-закрытия, то это неправильная эксплуатация устройства, для этого седельные клапаны с различными приводами существуют.

ПИД всегда лучше, но инерционность может достигать до 2 часов.

Что за экстремизм? С чего это ПИД всегда лучше?
Для удовлетворения ваших

можно отклонятся до 2 градусов максимум

достаточно простого On/Off регулятора, причем любого, на рынке их навалом.

[Southern]

Какая инерционность теплосети квартальной котельной? А ПИД-регуляторы, однако, успешно справляются.

И то верно, но там оборудование подобрано исходя из требований, а у меня исполнильные уже е есть, нужен регулятор, и что бы работало. Думаю одну ёмкость попробую на трм12, вторую через контроллер м340.

[keysansa]

И то верно, но там оборудование подобрано исходя из требований, а у меня исполнильные уже е есть, нужен регулятор, и что бы работало. Думаю одну ёмкость попробую на трм12, вторую через контроллер м340.

Кстати, в ИТП МКД чато по проекту как раз такая заслонка ставится ("Открыть" - "Закрыть"). И ПИД контроллер подает на нее раз в секунду короткие импульсы то на открытие, то на закрытие. Т.е. полностью он ее открывает за, примерно 30 сек (30 импульсов).
ЗЫ. Кстати, ТРМ для ИТП так умеют.

[olexsa]

olexsa писал(а): ↑19 дек 2023, 08:40
Какой привод?
220 вольт. фаза - открытие, фаза - закрытие, ноль - общий.

Можете подробнее? Может, марка, тип, или фото? Это и про привод, и про запорный орган. И какое время полного хода?
Немного о гидроударах. Какая у Вас получиться разница в температурах между температурой среды и охлаждающей жидкостью в змеевике? Охлаждающая жидкость - вода?

[+]

имеется оборудования. Температура среды более 100 С, температура охлаждающей жидкости (вода) - 10-15 С. Подача перекрывается клапаном - открыт / закрыт. Столкнулись с гидроударами от теплового расширения воды при попадании в теплообменник.

Видение применения или не применения шарового крана. По факту шар много где применяется в качестве регулятора. К примеру, для регулировки параметров нефтеперекачивающих станций в качестве регуляторов применяют шаровые краны - а там и скорости, и объемы, и давления жидкости. А вот с шибером или не клином но очень заходят - при больших перепадах надо мощный привод для перемещения - давление прижимает.

[Southern]

Может, марка, тип, или фото?

Уточню

Какая у Вас получиться разница в температурах между температурой среды и охлаждающей жидкостью в змеевике? Охлаждающая жидкость - вода?

Первоначальная разница от 10 до 15 градусов, охлаждающая жидкость вода

[Sergy6661]

Кстати, в ИТП МКД чато по проекту как раз такая заслонка ставится ("Открыть" - "Закрыть")

И!!!

На трубопровод установлен шаровый кран с электроприводом

Разницу чуете?

[+]

Копирайт:-
Весьма порой мешает мне заснуть
Волнующая, как ни поверни
Открывшаяся мне внезапно суть
Какой-нибудь немыслимой херни