CAGC

Устройство стенда

Колонна абсорбции газов CAGC - это устройство, разработанное для изучения гидродинамики и процессов абсорбции в насадочных колоннах. Установка абсорбирует углекислый газ со смесью воздуха в водном растворе, текущем вниз по колонне.

Насадочная колонна состоит из:

• стеклянной цилиндрической колонны высотой 1400 мм и внутренним диаметром 75 мм, наполняемой через кольца Рашига диаметром 8 мм; 
• жидкостного контура (вода); 
• газового контура (воздух и СО2).

Жидкость, которая хранится в стекляном баке ёмкостью 40 литров, подаётся в колонну при помощи центробежного насоса, управляемого с компьютера. Объём жидкости, поступающей в колонну, в любой момент времени может быть точно определён датчиком движения потока. Поток жидкости контролируется пропорционально-интегрально-дифференцирующим (ПИД) регулятором. Для равномерного распределения в наполнителе жидкость подаётся в колонну через расположенный сверху диффузорный ороситель. Проходя сквозь всю колонну, жидкость стекает в накопительный бак, где находится клапан управления потоком и пробоотборник.

Управление и контроль компрессора (нагнетателя) осуществляется с компьютера. Газ (СО2 или аммиак) подаётся из баллона бутылочной формы. Объём обоих газов измеряется датчиками. В систему также интегрированы датчики перепада давления, а система смешивания газов обеспечивает их постоянную и правильную пропорцию. Датчик, определяющий наличие углекислого газа, позволяет определять его концентрацию в потоках, идущих сверху и из центральной части колонны. Устройство отбора проб состоит из стекляного шприца, который делает забор определенного количества материала для анализа и двух стеклянных бачков, расположенных на разных уровнях и соединённых между собой. В этих бачках находится водный раствор KOH, туда же поступает углекислый газ, который будет абсорбироваться в образцах для анализа. Для распределения направления движения водных потоков в течение процесса анализа в системе установлен трёхходовой клапан и соединительные элементы.

CAGC/CIB. Блок управления интерфейсом

Интерфейс блока управления и доступные регулировки:

• Диаграмма процессов отображена на передней панели;
• Элементы контроля устройством непрерывно отслеживаются с компьютера;
• Графическое отображение на компьютере одновременно задействованных в процессе параметров;
• Калибровка всех задействованных в процессе датчиков;
• Построение графиков в виде кривых в режиме реального времени;
• Регулировка датчиков возможна с компьютера в режиме реального времени;
• Защита и фильтрация сигналов во избежание наводок.

Во время эксперимента в любой момент возможно обеспечить ПИД (PID) регулирование в режиме реального времени, а также настроить все параметры регулятора с клавиатуры компьютера. Аналогично в режиме реального времени доступен открытый контроль всех задействованных в процессе параметров. Для обеспечения безопасности проведения экспериментов задействованы три режима:

• Первый – механический, встроенный непосредственно в сам стенд;
• Второй – электронный, установленный  на интерфейсе блока управления;
• Третий – в программном обеспечении (ПО) для контроля процесса.

CAGC/DAB. Плата сбора данных

Компьютерная плата для сбора данных производства “National Instruments” устанавливается в слот системного блока.

Параметры платы сбора данных (CIB):

• Шестнадцать аналоговых входов;
• Скорость передачи данных до 250.000 сигналов в секунду;
• Два аналоговых выхода;
• Двадцать четыре цифровых входа/выхода.

CAGC/CCSOF. ПИД-регулятор + Сбор данных + Программное обеспечение для управления данными

Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор обеспечивает компьютерный контроль и сбор данных.

Программное обеспечение ПИД-регулятора обеспечивает процесс управления данными. ПО имеет гибкий, открытый многопользовательский интерфейс, оно предназначено для управления, обработки, сравнения и хранения информации. Скорость передачи данных достигает 250.000 сигналов в секунду. Это позволяет отслеживать аварийное состояние системы и производить графическое представление процесса в реальном времен. В комплекте с ПИД-регулятором поставляются кабеля и аксессуары для его полноценного подключения.

Практические возможности ПИД-регулятора:

1. Изучение базовых принципов абсорбции газа в жидкости при использовании насадочной колонны;

2. Анализ потоков газа;

3. Система ПИД контроля;

4. Изучение гидродинамических характеристик насадочной колонны;

5. Изучение гистерезиса в датчике потока жидкости;

6. Определение коэффициента массопереноса;

7. Проверка баланса массы;

8. Демонстрация газо-жидкостного и количественного анализа;

9. Выявление влияющих на эффективность процесса абсорбции переменных;

10. Калибровка датчиков;

12. Определение потока воздуха;

13. Измерение потери давления в колонне;

14 – 32. Практические упражнения на ПЛК контроллере.

Являясь авторизированным партнёром Edibon в РФ АО «Горные машины» в 2018 году осуществило поставку «Абсорбционной колонны» — модель стенда производителя CAGC в адрес Экспериментального центра филиала ООО «СибНИИуглеообогащение» в г. Красноярске.