Система автоматического управления тепловым режимом ректификационной колонны

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5}) В 01 D 3/42

K".СОЮЗР l3, ",„3

ЖЬЛИОТИИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3567739/23-26 (22) 30.03. 83 (46 ) 07. 06. 84 . Бюл. Р 21 (72) B.B.Àæîãèí, В.Д.Романенко, А.М.Демченко, И.Я.Шапиро, О.Г.Горбач и А.П.Ренгач (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 66.012.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 385591, кл. В 01 D 3/42, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР Р 541483, кл. В 01 D 3/42, 1975. (54 )(57)СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ, содержащая датчики .массовых расходов питания, орошения, дистиллята, кубового продукта и греющего рециркулирующего потока, соединенные с входами блока вычисления массы, регулирующий клапан на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения

„„SU„„921 A энергетических затрат и увеличения надежности системы, она дополнительно содержит регулятор температуры на контрольной тарелке, соединенный с регулирующим клапаном, блок возведения в квадрат, четыре блока умножения на постоянный коэффициент. и два сумматора, при этом выход блока вычисления массы подключен к входам первого и второго блоков умножения на постоянный коэффициент и к входу блока возведения в квадрат, выход которого соединен с входами третьего и четвертого блоков умножения на постоянный коэффициент, выходы первого и третьего блоков умножения на постоянный коэффициент связаны с вхо-е

Р дом первого сумматора, выход которого соединен с входом коррекции коэффициента усиления регулятора температуры, а выходы второго и четверто- С го блоков умножения на постоянный коэффициент подключены к входам вто- Я рого сумматора, выход. которого соединен с входом коррекции времени изодрома регулятора температуры.

1095921

Изобретение относится к системам автоматического управления химикотехнологическими процессами и, в частности, к процессам ректификации углеводородных смесей.

Известен способ автоматического управления ректификационной колонной путем подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны в зависимости от температуры на контрольной тарелке с коррекцией по скорости изменения температуры в точке ввода сырья P1 ).

Недостатком указанного способа является то, что в нем не учитывает5

10 ся нарушение теплового баланса ректинастроек регулятора теплового режима ректификационной колонны по массе вещества, находящегося в колонне.

Цель изобретения — улучшение ка- 45 чества управления, уменьшение энергозатрат и увеличение надежности систеЬЫ.

Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления тепловым режимом ректификацион ной колон ны, содержащая датчики массовых расходов пита ни я, орошения, дистиллята, 50 кубового продукта и греющего рециркулирующего потока, соединенные с блоком вычисления массы, регулирующий

55 клапан на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны, дополнительно содержит регулятор температуры на контрольной тарелке, соединенный с регулирующим клапаном, блок возведения в квадрат, четыре блока умножения на постоянный коэффициент и два сумматора, при этом выход бло60 ка вычисления массы подключен к входам первого и второго блоков умно- 65, фикационной колонны.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления ректификационной колонной путем подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны 20 в зависимости от нарушения теплового баланса колонны 523.

Недостатком известного способа является то, что он предназначен для управления статическими режимами 25 процесса ректификации.

При изменении массовых расходов входящих в колонну или покидающих ее материальных потоков изменяется мгновенное количество массы вещества, находящегося в колонне, вследствие чего изменяются инерционные свойства колонны как объекта управления, что выражается в изменении параметров передаточной функции колонны по каналу управления. Экспериментально установлено, что при увеличении массы вещества, находящегося в колонне, коэффициент передачи колонны по каналу управления уменьшается, а главная постоянная времени растет. При этом 40 возникает необходимость в коррекции жения на постоянный коэффициент и к входу блока возведения в квадрат, выход которого соединен с входами третьего и четвертого блоков умножения на постоянный коэффициент, выходы первого и третьего блоков. умножения связаны с входом первого сумматора, выход которого соединен с входом коррекции коэффициента усиления регулятора температуры, выходы второго и четвертого блоков умножения на постоянный коэффициент подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с входом коррекции времени изодрома регулятора температуры.

На фиг. 1 представлена функцио нальная схема системы; на фиг. 2 функциональная схема блока вычисления массы.

Система автоматического управления тепловым режимом ректификационной колонны. 1 путем подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны 2 содержит регулятор 3 температуры на контрольной тарелке, к входу которого подсоединен выход датчика 4 температуры, а выход соединен с входом регулирующего клапана 5 на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны. Кроме того, система содержит датчики массовых расходов питания б, орошения 7, дистиллята 8, кубового продукта 9 и греющего потока

10Ä выходы которых подсоединены к входам блока 11 вычисления массы, выход которого подсоединен к входам блоков возведения в квадрат 12, умножения на постоянный коэффициент 13 и 14, причем выход блока 12 подсоединен к входам блоков умножения на постоянный коэффициент .15 и 16, выход блока 15 подсоединен к входу сумматора 17, к второму входу которого подсоединен выход блока 13. Выход блока

16 подсоединен к одному из входов сумматора 18, к второму входу которого подсоединен выход блока 14. Выход сумматора 17 подсоединен к входу коррекции коэффициента усиления регулятора 3 температуры, а выход сумматора

18 подсоединен к входу коррекции времени изодрома регулятора 3.

Блок 11 вычисления массы (фиг. 2) содержит блоки вычитания 19 — 23, к входам которых подсоединены выходы датчиков б — 10 соответственно, а выходы блоков 19 — 23 подсоединены к входам соответствующих блоков умножения на постоянный коэффициент 24

28, выходы которых соединены с входами сумматора 29, выход которого соединен с входами блоков 12 — 14.

Устройство рдЬотает следующим образом.

При изменении массовых расходов любого из материальных потоков, входящих в колонну или выходящих из нее, 1095921 происходит изменение мгновенного ко-. занных блоков сигналы, пропорциональличества вещества, находящегося в ко- ные приращениям массовых расходов, лонне. Экспериментально установлено, поступают на блоки умножения 24 — 28 что с увеличением массы вещества, соответственно, где производится умнаходящегося в колонне, коэффициейт ножение на .at.. В сумматоре 29 произпередачи по каналу "расход теплоно- 5 водится вычисление приращения массы сителя в нагреватель низа колонны— вещества в колонне. Сигнал с выхода температура на контрольной тарелке" блока 11,пропорциональный массе, уменьшается, а постоянная времени поступает на вход блоков 12 — 14. увеличивается. В блоке 12 производится возведение

Зависимости оптимального значения (ð массы вещества в квадрат, в блоке 13

-коэффициента усиления и времени изод- производится вычисление слагаемого рома регулятора температуры от массы, а„ ьМ выражения (1), а в блоке 14— вещества имеют квадратичный характер вйчисление слагаемого b„dM выражен могут быть аппроксимированы полино- ния (2 ). В блоках 15 и 1б производитмами второй степени ся вычисление слагаеьых а аМ выраже4К, =с +с „4М+ 4М (1)

2 ния (1) и Ъ24М выражения (2) соот2 г ветственно. В сумматорах 17 и 18 про,4Ти — 6о+ 44(+624М, (г)

2 изводится вычисление значений Кр и

Т по, выражении(1) и (2 ) соответстгде ь Кр, ь Ти - приращение вели- . чин коэффициентов относительно . 20 Сигна с выхода блоков. 17 и 18,, значений при номинальном режиме; пропорциональный 4К илТ„1 соответсто> 2 "о ° a bz постоянные венно, поступает йа вхоцы коррекции . коэффициенты, определяемые экспе иментально; настроек регулятора 3, на вход кото4М вЂ” количество м ссы вещества, 5 находящегося в колонне и определяемого по выражению I пропорциональный рассогласованию между заданной и текущей температурами ,4М- = 4Ф;4 (И на контрольной тарелке, подается на

30 вход регулирующего клапана 5. Таким где am; — приращение массового рас- образом, достигается коррекция находа i-ro материального потока по строек регулятора при изменении динаотношению к номинальному значению m;3 мическнх свойств канала управления.

И, .

at — время дискретизации. Внедрение предлагаемой системы упСигналы с датчиков б — 10, пропор-З5 равления тепловым режимом ректификациональные массовым расходам матери- ционной колонны позволит значительно алЬных потоков колонны, поступают на улучшить качество управления, уменьвходы блока 11, т.е. на входы блоков шить колеблемость температуры на вычитания 19 — 23 соответственйо контрольной тарелке вокруг заданного (фиг. 2), где производится вычисле- р значения, что приводит к ухудшению ние приращения массовых расходов по качества продукции и уменьшению электвыражению Ью;=, — ь., где m . — теку- рических затрат на проведение процеси щее значение массового расхода i-ro ca, а также увеличит надежность сисматериального потока. С выходов ука- темы.

1095921

Фиа f

ВНИИПИ 3акаэ 4055/46

Тирах 6 82 Подписное

Ю

Филиал ППП "Патент", r.Óïrîðîä,ул.Проектная,4