8.2.5 Регулятор массового соотношения неконцентрированной азотной кислоты (кан) и газообразного аммиака (га) c коррекцией по pH готового раствора.

8.2.5.1 Алгоритм выбора рабочего значения давления га для расчета массового расхода га.

Алгоритм предназначен для:

- вычисления рабочего значения давления ГА поступающего в ИТН.

- идентификации неисправности датчиков давления ГА.

Для выбора рабочего значения давления ГА (1PW1.OUT), используются показания существующего датчика 1P1. В случае неисправности датчика в качестве рабочего значения давления принимаются показания датчика P1. Блок схема выбора рабочего значения представлена ниже:

Схема выбора рабочего значения давления ГА поступающего в ИТН

Блок 1PW1 типа SELL осуществляет выбор соответствующего входа (1PW1.IN1 или 1PW1.IN2) и подает значение с выбранного входа на выход (1PW1.OUT). Если датчик 1P1 исправен то 1PW1.OUT = 1PW1.IN1, если не исправен, то 1PW1.OUT = 1PSW1.IN2. В случае восстановления работоспособности датчика 1P1 и при условии, что в течение 300сек. разность |1PW1.IN1 – 1PW1.IN2| будет меньше 0.1 кгс/см2 происходит автоматический переход на 1PW1.IN1. Блоки 1PY1, PY1типа DACA служат для преобразования относительных единиц (%) в инженерные (кгс/см2), а также производят идентификацию исправности датчика.

Алгоритмы выбора рабочего значений описаны для ИТН №1. Для ИТН №2 выбор осуществляется аналогичным образом.

8.2.5.2 Алгоритм выбора рабочего значения температуры га для расчета массового расхода га.

Алгоритм предназначен для:

- вычисления рабочего значения температуры ГА поступающего в ИТН.

- идентификации неисправности датчиков температуры ГА.

Для выбора рабочего значения температуры ГА (1TW21.OUT), используются показания существующего датчика 1T21. В случае неисправности датчика в качестве рабочего значения давления принимаются показания датчика T21. Блок схема выбора рабочего значения представлена ниже:

Схема выбора рабочего значения температуры ГА поступающего в ИТН

Блок 1TW21 типа SELL осуществляет выбор соответствующего входа (1TW21.IN1 или 1TW21.IN2) и подает значение с выбранного входа на выход (1TW21.OUT). Если датчик 1T21 исправен то 1TW21.OUT = 1TW21.IN1, если не исправен, то 1TW21.OUT = 1TW21.IN2. В случае восстановления работоспособности датчика 1T21 и при условии, что в течение 300сек. разность |1TW21.IN1 – 1TW21.IN2| будет меньше 34⁰C происходит автоматический переход на 1TW21.IN1. Блоки 1TY21, TY21типа DACA служат для преобразования относительных единиц (%) в инженерные (⁰C), а также производят идентификацию исправности датчика.

Алгоритмы выбора рабочего значений описаны для ИТН №1. Для ИТН №2 выбор осуществляется аналогичным образом.

8.2.5.3 Алгоритм расчета массового расхода газообразного аммиака в аппараты итн.

Расчет массового расхода ГА приводится для ИТН №1. Для ИТН №2, а также расчет общего массового расхода ГА на два ИТН производится аналогичным образом. Массовый расход рассчитывается программно в контроллере С300 по показанию датчика объемного расхода ГА (поз.1F1) на входе в ИТН, результатам вычисления рабочих значений давления ГА (1PW1.OUT) и температуры ГА (1TW21.OUT).

Для расчета массового расхода используется формула:

(1)

где

- массовый расход газообразного аммиака [кг/ч];

- плотность газообразного аммиака при текущих температуре и давлении [кг/м³];

- объемный расход газообразного аммиака [м³/ч];

В формуле (1) плотность газообразного аммиака при постоянной влажности представляет собой некоторую функцию от температуры и давления:

(2)

где

- температура газообразного аммиака [⁰С];

- избыточное давление газообразного аммиака [кгс/см²];

Функциональная зависимость (2) в табличной форме показана в действующем нормативном документе ГСССД 91-85 «ТАБЛИЦЫ СТАНДАРТНЫХ СПРАВОЧНЫХ ДАННЫХ. Аммиак жидкий и газообразный.»[1], а также в справочнике «Голубев И.Ф., Кияшова В.П., Перельштейн И.И., Парушин Е.Б. Теплофизические свойства аммиака». – Издательство стандартов., М., 1978.[2]

В литературе [2] таблицы плотности ГА составлены для значений абсолютного давления Ртаб_абс_NH3 – [бары] с шагом 0.2 бара и температуры Tтаб_NH3 – [К] с шагом 10 K.

Рабочие диапазоны измерения температуры ГА и давления, согласно действующему регламенту показаны в таблице 5

Таблица 5 Рабочие диапазоны измерения температуры и давления ГА в ИТН №1,2

Наименование	Позиция	Единицы измерения	Минимальное значение	Максимальное значение
Температура ГА в ИТН №1	1TS21	^0С	120	180
Давление ГА в ИТН №1	1PS1	кгс/см^2	1.8	2.2
Температура ГА в ИТН №2	2TS21	^0С	120	180
Давление ГА в ИТН №2	2PS1	кгс/см^2	1.8	2.2

Ниже приводится таблица значений плотности - для расширенных рабочих диапазонов температуры: Tтаб_NH3=96,85..196,85 ⁰С и давления: Р_NH3=1.429..2.857кгс/см²

Расширенные диапазоны подбирались таким образом, чтобы перевод единиц измерения температуры (из градусов Цельсия в Кельвины) и избыточного давления (из килограмм-сил на кв.сантиметр в бары абсолютного) давал точные табличные значения. При переводе единиц давления из измеряемого избыточного в абсолютное, за атмосферное давление было принято средне годовое атмосферное давление для данной местности (750 мм.рт.ст.).

Формула пересчета измеряемого избыточного давления в абсолютное:

(3)

Таблица6 Значения плотности - [кг/м³] для расширенных рабочих диапазонов температуры и давления ГА из таблиц ГСССД 91-85 и справочника «Голубев И.Ф., Кияшова В.П., Перельштейн И.И., Парушин Е.Б. Теплофизические свойства аммиака». – Издательство стандартов., М., 1978.

Для алгоритма расчета массового расхода ГА в контроллере более предпочтительна явная форма функциональной зависимости (2). С этой целью было проведено несколько видов аппроксимаций табличной зависимости.

Критерием нахождения аппроксимирующей функции являлась минимизация среднеквадратического отклонения табличных значений плотности и соответствующих значений плотности, полученных по формуле, также оценивалась абсолютная разница этих значений и коэффициент корреляции. В результате проведенного анализа была получена функция, наиболее точно отражающая табличную зависимость плотности ГА от температуры и давления:

(4)

где

- полиномы третьей и четвертой степени от соответственно.

(5)

(6)

Ниже приводится таблица расчетных значений плотности ГА, полученных при подстановке табличных значений температуры и давления.

Таблица7 Значения плотности - [кг/м³] для расширенных

рабочих диапазонов температуры и давления ГА по формуле (4).

Относительные погрешности табличных и формульных значений плотностей приведены в таблице 8.

Таблица 8 Значения относительных погрешностей вычисления плотности ГА в расширенных рабочих диапазонах температуры и давления полученных из таблице ГСССД 91-85 и по формуле (4).

Относительные погрешности вычислены для каждого значения плотности по формуле:

Из таблицы 8 видно, что максимальная относительная погрешность вычисления плотности формульным способом в расширенном рабочем диапазоне составляет 0,0954 %.

Перепишем формулы (1), (4) – (6) с учетом обозначений принятых в системе:

(7)

(8)

(9)

(10)