КУРС ПРОГРАММЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АРМАТУРНОГО ХОЗЯЙСТВА

2.1.3. Контуры поддержания расхода и давления. Эти контуры в максимальной степени связаны с параметрами самого клапана, поскольку сам современный принцип регулирования поворотными клапанами основан на взаимосвязи расхода и давления. В наибольшей степени их роль проявляется там, где необходимо поддерживать точные дифференциалы давления. Эти контуры характерны для напорных сортировок, вихревых очистителей, насосов и других элементов, где дифференциал давления на входе и выходе, а также степень сложности взаимосвязи между ними является одним из важнейших технологических параметров.

2.1.4. Контуры поддержания технологических параметров (температуры, рН, уровня и др.). Эти контуры являются важными для той части технологического процесса, где он в наибольшей степени зависит от них. Так, уровень в технологических емкостях может повлиять на весь процесс в целом, т.к. при резком его изменении они задают пульсацию давления по всей технологической цепочке и такую пульсацию трудно будет устранить самыми совершенными средствами регулирования. Известны случаи, когда резкий отбор воды для разбавления из технологической емкости, работающей, как на контур разбавления клапана веса м², так и на другие ветки технологического оборудования приводил к неустранимым колебаниям веса м². Контроль уровня может быть наиболее важен для контуров регулирования в гидроразбивателе, поскольку от него зависит, как степень концентрации массы уже на начальном этапе, так и скорость и эффективность разволокнения массы. Контуры регулирования температуры являются важными с точки зрения регулирования технологического процесса, зачастую являются частью более сложного контура регулирования. Так, при регулировании сушки, температура является непрямым параметром, и регулирование осуществляется за счет физической зависимости давления пара и его температуры или расхода. В контурах регулирования массы контур температуры в основном связан с контуром расхода или давления, обеспечивающими выполнение установленного сигнала по температуре.

2.2. по сложности технологического процесса. Конкретное формирование контуров регулирования связано с особенностью вписывания в технологический процесс. Условно можно разделить основной процесс бумагоделательного производства на массоподготовительное отделение и бумагоделательное производство.

2.2.1. Массоподготовительное отделение. В нем выделяется размольное отделение. Так, в узле доразбавления массы до требуемой концентрации перед размолом необходимо более точно, чем обычно, выдерживать требуемые значения концентрации и расхода. В противном случае, регулирование размола становится неустойчивым.

2.2.2. Узел подготовки и облагораживания массы. Учитывая, значительное потребление макулатуры внедрение узлов сортировки и очистки является свершившимся фактом. Для устойчивой и эффективной работы сортировки требуется точное выдерживание концентрации, разницы давлений и расхода. Дополнительно появляются специальные контуры регулирования выведения отходов, подачи химикатов (при флотации) или подготовки и подачи воздуха (также при флотации).

2.2.3. Напорный ящик. Напорный ящик следует выделить отдельно. Он является последним и самым важным технологическим элементом, после которого регулирование массы как таковой уже становится невозможно. Одним из важных критических контуров регулирования в нем является узел деаэрации, из-за возможности вскипания или вспенивания массы и ухудшения качества подготовленной массы в целом. Там должен использоваться специальный клапан с элементом Q-TRIM. Не менее важным является и узел машинной сортировки, технологически связанный с напорным ящиком. В нем все элементы, соприкасающиеся с массой должны в минимальной степени способствовать образованию узелков, сгустков, схватыванию фибрилл и др. Для этих целей используется специальная поворотная заслонка с полированной поверхностью. Как видно, не все контуры должны обладать высокой точностью. Приведенный пример показывает, что и сам клапан должен претерпевать значительные изменения для соответствия своей роли в технологическом процессе.

2.2.4. Контур регулирования веса м². Без сомнения этот контур является ведущим и наиболее критическим контуром регулирования в бумагоделательном производстве. Он обладает наиболее совершенным клапаном, с минимальным гистерезисом, мертвой зоной, минимальными люфтами, собственной диагностикой и, в итоге, наиболее высокой точностью регулирования. Этот узел и дальше будет развиваться, специализируясь в основном только на повышении точности регулирования, повышении степени откликаемости, чтобы снимать и такие сложные виды отклонений как динамические, включая и пульсации.

2.2.5. Узел осветленной воды. Пример многих фабрик показывает, что при низких концентрациях воды даже небольшие отклонения приводят к значительной колебательности расхода. В качестве примера можно привести опыт канадской фабрики, где сначала на этом узле стоял клапан с погрешностью регулирования 0,8%. И это было бы нормально для обычного контура регулирования, но только не для узла осветленной воды. При таком значении погрешности изменения в расходе осветленной воды, возвращаемой на напорный ящик, была чрезвычайно высока и качественно регулировать вес м² не удавалось из-за резких изменений параметров и непредсказуемой колебательности. Решением стало снижение погрешности до 0,3%. В результате отклонения в сопряженных контурах не выходили за пределы допуска технологического регламента. В него были внесены соответствующие изменения, установленное значение для этого контура регулирования составило менее 0,3%, что обеспечило хорошую и стабильную управляемость процесса.

2.2.6. Пароконденсатная система. В досушивающей секции разница в колебательности давления составляет до 15-30 кПа, наиболее характерных в ЦБП, при этом разбег температур на полотне может составлять до 10⁰С. Точные клапаны смогут снизить этот разбег до 2 кПа, а разницу температур свести к минимуму. Результатом будут наиболее низкие значения разбега влажности, более высокое качество полотна, минимальные обрывы по причине переувлажненности, отсутствие коробления, лучшая наматываемость, стабильность реза на ПРС и пр. Другим примером является следующий. При подаче пара с конденсатом, который может достигать до 5% в паре, из-за падения давления в несовершенных клапанах может происходить вскипание пара из конденсата. Из-за значительной разницы в объеме между паром и водой, которая в сотни раз превышает плотность и объем воды, регулировать расход и давление пара – основные параметры регулирования температуры сушки, становится затруднительно. В конденсатных системах контуры, ответственные за перекачку и поддержание расхода и давления характеристик конденсата также являются важными, поскольку пар вторичного вскипания, образующийся в конденсатных системах из–за вскипания, резко меняет характеристики расхода и показатели регулирования.

2.3. По взаимосвязанности и влиянию контуров. Примеры. Главный паровой клапан. «Танцующие сопряженные контура».

2.4. По надежности. Надежность выполнения требований технологии часто становятся основным критерием к работе контуров и узлов регулирования. На опасных участках технологического процесса требования к надежности еще более повышаются и, соответственно транслируются и в трубопроводную арматуру. Такие показатели соблюдения уровня промышленной безопасности как SIL, MTBF, предъявляемые к регулирующим клапанам и клапанам с автоматическим управлением должны гарантировать, что процесс не выйдет из под контроля и будет безопасным. Расчет вероятности отказов для таких клапанов становится наиболее важным критерием для их включения в соответствующий контур управления. Примерами таких контуров являются:

– участки повышенной пульсации, гидравлических ударов;

– участки вероятной кавитации и эрозии и вибрации. В частности, преимущественной тенденцией развития арматуры для таких контуров является включение в спецификации клапанов повышенной компактности, низкой виброактивности для участков с повышенной вибрацией. В ряде случаев их рассчитывают на сейсмостойкость.

2.5. По специализированности контура. Примеры специализированных контуров показаны ниже:

– шаровая крышка,

– керамический клапан для подачи химикатов,

– клапаны для условий высокой цикличности,

– специальные клапаны для специальных сред,

– клапаны повышенной жесткости для условий высокой пульсации после насосов,

– клапан POCKET FEEDER для вывода отходов из грязевиков вихревых очистителей песочниц.

Для определения степени критичности контура проводятся расчеты по специальным методикам. Такие методики разрабатываются в ВШТЭ.

Компании предлагают свои часто неэффективные решения для таких контуров. В ответ на это заказчики требуют пилотной эксплуатации, по результатам которой только и готовы принять решение о приобретении. ЭОднако, при хорошем знании референцев эксплуатации можно сказать, что в ЦБП сложилась устойивая тенденция выбора наиболее эффективных решений для клапанов и арматуры. К таким решениям можно отнести выбор сегментных клапанов, цифровых позиционеров. мембранных приводов, антикавитационных элементов Q-TRIM, полевых шин PROFIBUS и FOUNDATION FIELD BUS.

Экономическая эффективность от применения специальных решений для критических контуров регулирования

Достижение экономической эффективности и умение считать экономическую эффективность является одной из важных проблем при доказательстве правоты решений по установке эффективных клапанов. Однако, существуют доказанные пример, показывающие как совершенная арматура позволяет улучшить качество регулирования в критических контурах. Примеры компании Метсо автоматизация приведены ниже.