Control of heat exchanger using predictive approach

Abstract

Výměna tepla je klasickým tepelným procesem, který se objevuje v mnoha průmyslových technologiích obzvláště v energetickém a chemickém průmyslu. Příspěvek se zabývá problémem produkce kapaliny (vody) s daným časovým průběhem teploty. Ohřívání a chlazení vody je realizováno v tepelném výměníku, který je vybaven topením a spirálovou trubicí, která je používána k chlazení. Voda uvnitř výměníku může sloužit jako zásobník pro různé chemické nebo technologické operace. Potřeba temperované vody je běžná v mnoha průmyslových odvětvích. Z pohledu řízení je regulovaný systém asymetrický se dvěma vstupy (chlazení a topení) a jedním výstupem ? teplotou vody ve výměníku. Byla navržena skupina prediktivních regulátorů pro práci s tímto systémem a tyto byly ověřeny a porovnány v reálných podmínkách při řízení laboratorní soustavy Armfield PCT 40.

Heat exchange is a classical thermal process which occurs in a wide range of industrial technologies, particularly in the energetic and chemical industry. The paper is focused on a problem of production of liquid (water) with a given temperature course in time. Heating or cooling of inflow water is realized by a heat exchanger which is equipped with heating element and a spiral tube which can serve as a cooling element. The water inside the exchanger can serve as a tank for various chemical or technological operations. The need for tempered water is quite common in many industry branches. From the control point of view, the controlled system is asymmetrical

it has two inputs (cooling and heating) and one output ? temperature of water inside the exchanger. A set of predictive controllers were designed to cope with the problem and these controllers were verified and compared by a realtime control of Multifunction Process Control Teaching System (MPCTS) ? the Armfield PCT 40.