PL213801B1

PL213801B1 - Sposób sterowania procesem kompresji i dekompresji w procesie fumigacji materiałów, zwłaszcza pochodzenia organicznego

Info

Publication number: PL213801B1
Application number: PL384188A
Authority: PL
Inventors: Edward Rój
Original assignee: Inst Nawozow Sztucznych
Priority date: 2007-12-31
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2013-05-31
Also published as: PL384188A1

Abstract

Sposób sterowania procesem kompresji lub dekompresji w procesie fumigacji materiałów, zwłaszcza pochodzenia organicznego, charakteryzuje się tym, że stały określony gradient ciśnienia utrzymuje się przy pomocy stałego przepływu płynu, przy czym gradient ciśnienia określa się okresowo poprzez pomiar ciśnienia przynajmniej w dwóch kolejnych chwilach czasowych i wyznacza się różnicę ciśnienia podzieloną przez odstęp czasowy, w którym wykonano pomiary oraz koryguje się przepływ w taki sposób, aby osiągnąć zadaną szybkość narastania lub spadku ciśnienia, przy czym do obliczenia potrzebnego strumienia masy wykorzystuje się równanie stanu gazów m=PVM/RT.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania procesem kompresji i dekompresji w procesie fumigacji materiałów, zwłaszcza pochodzenia organicznego.

Proces fumigacji materiałów pochodzenia organicznego odbywa się w autoklawach ciśnieniowych. Składa się on z trzech faz: kompresji, fumigacji właściwej i dekompresji. Fazy kompresji oraz dekompresji powinny być prowadzone korzystnie przy stałych zadanych gradientach ciśnienia, różnych dla fazy kompresji i dekompresji. Szybkość kompresji zależy od kilku czynników, m.in. od dyspozycyjnej mocy układu odparowania i podgrzewania gazu do fumigacji, wymogów technologicznych, względów bezpieczeństwa. Szybkość dekompresji zależy od wymogów technologicznych, np. szybka dekompresja skuteczniej niszczy żywe organizmy oraz od wymogów ochrony środowiska - np. dekompresja prowadzona szybciej może generować większy hałas do otoczenia.

Znane są w automatyce sposoby sposobu sterowania gradientem ciśnienia według zmiennej wartości zadanej sygnału ciśnienia odniesienia o stałym nachyleniu w czasie, znanego w literaturze jako regulacja programowa.

Istota wynalazku polega na tym, że stały określony gradient ciśnienia utrzymuje się przy pomocy stałego przepływu płynu, przy czym gradient ciśnienia określa się okresowo poprzez pomiar ciśnienia przynajmniej w dwóch kolejnych chwilach czasowych i wyznacza się różnicę ciśnienia podzieloną przez odstęp czasowy, w którym wykonano pomiary oraz koryguje się przepływ w taki sposób, aby osiągnąć zadaną szybkość narastania lub spadku ciśnienia, przy czym do obliczenia potrzebnego strumienia masy wykorzystuje się znane równanie stanu gazów m=PVM/RT.

Stwierdzono, po wykonaniu wielu badań, że sterowanie według regulacji programowej jest trudne pod względem utrzymania stabilności układu regulacji i zachowania stałego gradientu zmiennej regulowanej i wymaga dokonywania zmian nastaw regulatora w zależności od punktu pracy. Przeprowadzone testy na instalacji przemysłowej potwierdziły trudności z utrzymaniem stałego gradientu ciśnienia pomimo starannego doboru zestawu nastaw regulatora.

Nieoczekiwanie okazało się, że do realizacji regulacji stałowartościowej można było wykorzystać inną zmienną procesową dostępną pomiarową. Taką własność posiada strumień gazowego CO2 dopływający lub wypływający z autoklawu charakteryzujący się określonym przepływem i wykorzystanie sterowania pośrednio gradientem ciśnienia poprzez zmiany przepływu gazowego CO2. Ten sposób sterowania jest łatwy w realizacji i skuteczny w praktyce. Mierząc gradient ciśnienia podczas fazy kompresji można z łatwością dokonać korekty przepływu w taki sposób, aby uzyskać zadany gradient ciśnienia. Próby przeprowadzone na instalacji przemysłowej potwierdziły skuteczność i niezawodność tego rozwiązania.

Sterowanie z wykorzystaniem regulacji stałowartościowej jest znacznie prostsze w porównaniu do regulacji programowej. Do wyznaczenia wartości zadanej dla regulatora można wykorzystać prosty model matematyczny, np. równanie stanu gazów, m=PVM/RT.

Przykład wykonania

Układ sterowania procesem kompresji lub dekompresji według proponowanego rozwiązania składa się z aparatu ciśnieniowego (autoklawu), urządzenia do pomiaru przepływu, regulatora oraz urządzenia wykonawczego.

Proces kompresji ₃

Napełniono autoklaw o objętości 10 m³ przy stałym gradiencie ciśnienia 0,05 MPa/min do ciśnienia 1 MPa. Podczas napełniania autoklawu celem utrzymania zadanego gradientu utrzymywano stały przepływ płynu na poziomie 0,16 kg/s (576 kg/h) przy pomocy układu regulacji przepływu, przy czym gradient ciśnienia określano okresowo co 5 minut dokonując pomiaru ciśnienia w dwóch kolejnych jedno minutowych odstępach czasowych. Zmierzone ciśnienia dzielono przez zmierzony odstęp czasowy, w którym wykonano kolejne dwa pomiary. Okazało się, że średni zmierzony gradient ciśnienia (z czterech pomiarów) wynosi ok. 0,0489 MPa, więc nie było potrzeby korygować przepływu. Do obliczenia potrzebnego strumienia masy wykorzystano znane równanie stanu gazów m=PVM/RT. Temperaturę gazowego ditlenku węgla utrzymywano na poziomie 10°C.

Proces dekompresji ₃

Opróżniono autoklaw o objętości 10 m³ od ciśnienia 1 MPa do ciśnienia otoczenia przy założonym stałym gradiencie ciśnienia 0,2 MPa/min. Przy pomocy równania stanu gazów obliczono potrzebny przepływ gazu wypływającego z autoklawu do utrzymania zadanego gradientu ciśnienia, który przy zadanym gradiencie wynosił 0,625 kg/s (2250 kg/h). Przepływ utrzymywano przy pomocy układu

PL 213 801 B1 regulacji przepływu. Dokonano pomiarów gradientu ciśnienia według metody jak przy procesie kompresji. Otrzymano wyniki na poziomie 0,19 MPa/min, które były bliskie wynikom obliczonym na podstawie równania stanu gazów. Ze względu na niewielkie różnice nie było potrzeby dokonywania korekty przepływu.

Oznaczenia: m - strumień masy, kg/s,

M - masa molowa, kg,

P - ciśnienie, Pa,

R - uniwersalna stała gazowa, R = 8,314472 J/mol K,

T - temperatura gazu, K, ₃

V - objętość autoklawu, m³.

Claims

Sposób sterowania procesem kompresji lub dekompresji w procesie fumigacji materiałów, zwłaszcza pochodzenia organicznego, znamienny tym, że stały określony gradient ciśnienia utrzymuje się przy pomocy stałego przepływu płynu, przy czym gradient ciśnienia określa się okresowo poprzez pomiar ciśnienia przynajmniej w dwóch kolejnych chwilach czasowych i wyznacza się różnicę ciśnienia podzieloną przez odstęp czasowy, w którym wykonano pomiary oraz koryguje się przepływ w taki sposób, aby osiągnąć zadaną szybkość narastania lub spadku ciśnienia, przy czym do obliczenia potrzebnego strumienia masy wykorzystuje się znane równanie stanu gazów m=PVM/RT.