Система автоматического управления блоком регенеративных кристаллизаторов в производстве парафинов

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ .ПАРАФИНОВ , содержащая контуры стабилизации расходарастворителя на входе и температуры сырья на выходе блока кристаллизаторов, расходомер сырья и датчик содержания масла в готовом парафине, исполнительные механизмы задвижек, отличающаяс я - - ......:. тем,что,с целью повышения выхода парафина и выхода масла, система дополнительно содержит блок клчисления степени разбавления сырья, блок адаптации параметров динамической модели кристаллизаторов, регулятор расхода масла, блок вычисления заданий для регуляторов расхода растворителя и масла, при этом первый я второй . входы блока вычисления степени разбавления сырья связаны с выхода расходомеров налиниях подачи сырья и растворителя, его выход связан с первым входом регулятора расхода растворителя, второй вход которого 9 соединен с первым выходом блока вычисления заданий, а выход связан с исполнительным механизмом Задвижки на линии подачи растворитеяя, вы S ход датчика температуры сырья через блок адаптации соеда1нен с первым входом регулятора расхода масла, . второй 6ХОД которого связан с вторым выходом блока вычисления задаX ний, ВЫХ09 регулятора соединен с иссо полнительными механизмами задвижек 4 VI на линиях подачи масла, а вход блока вычисления заданий связан с вы ходомдатчика содержания масла.

СОЮЗ COee1.CWX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) () l) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3665977/23-26 (22) 28. 11.83 (46) 07. 11.85. Бюл. У 41 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.В.Ажогин, М.З.Згуровский, П.И.Бидюк, А.М.Демченко, В.Д.Романенко, В.Н.Власенко, И.Я.Шапиро и Е.Н.Никифорова (53) 66.012-52(088.8) (56) Разработка распределенной системы НЦУ на примере производства парафинов. Отчет В 11932 по НИР.

Грозный, тема 1533 049120, 1981.

Авторское свидетельство СССР

И 1108632, кл. В 01 D 9/02, .1983. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ

КРИСТАНЛИЗАТОРОВ. В ПРОИЗВОДСТВЕ,ПАРАФИНОВ, содержащая контуры стабилизации расхода растворителя на входе и температуры сырья на выходе блока кристаллизаторов, расходомер сырья и датчик содержания масла в готовом парафине, исполнительные механизмы задвижек, отличающаяся (5l)4 В 01 D 9/02 С 05 D 27/00 тем, что, с целю повыпения выхода парафина и выхода масла, система дополнительно содержит блок вычисления степени разбавления сырья, блок адаптации параметров динаиической модели кристаллизаторов, регулятор расхода масла, блок вычисления заданий для регуляторов расхода растворителя и масла, при этом первый и второй . входы блока вычисления степени разбавления сырья связаны с выходами расходомеров на линиях подачи сырья и растворителя, его выход связан с первым входои регулятора расхода растворителя, второй вход которого соединен с первым выходом блока вычисления заданий, а.выход связан с исполнительныи механизмом задвижки на линии подачи растворителя, вы" ход датчика температуры сырья через блок адаптации соединен с первым входом регулятора расхода масла, второй вход которого связан с вто-. рым выходом блока вычисления sagaний, выход регулятора соедккен с кс» полнительными .механизмами задвкжек на линиях подачи масла, а вход блока вычисления заданий связан с вы;ходом датчика содержания масла.

1189474

Изобретение относится к адаптивным системам автоматического цифрового управления регенеративными крис.таллизаторами в производстве парафинов и может быть использовано в нефтедобывающей промышлен. (ости, в частности, в установках для обезмасливания парафинов и депарафинизации масел.

Цель изобретения — повышение выI0 хода парафина и выхода масла.

На чертеже представлена .принципиальная схема предлагаемой системы.

Система содержит блок регенеративных кристаллизаторов 1-8, линию

9 подачи сырья с расходомером 10 линию 11 подачи растворителя с расходомером 12 и задвижкой 13, блок

14 вычисления степени разбавления сырья на входе в кристаллизаторы

2 и 6, регулятор 15 расхода растворителя, блок 16 адаптации параметров динамической модели кристаллизаторов, регулятор 17, минимизирующий отклонение температуры сырья на выходе кристаллизаторов от заданной, блок 18 вычисления заданий на рас— ходы растворителя, и депмасла, задвижки 19 на линиях 20 подачи холодного депмасла (хпадагента) в крис- ЗО таллизаторы, датчик 2 1 температуры сырья на выходе блока кристаллизаторов, фильтровальное отделение 22, датчик 23 содержания масла в готовом парафине. 35

Система работает следующим образом.

На вход технологической установки подают сырье (парафинисто-масляный цистиллат) по линии 9, которое дву- 4р мя потоками поступает в кристаллизаторы 1 — 8, представляющее собой трубчатые теплообменники, сконструированные по принципу "труба в трубе .

На входе кристаллизаторов 2 и 6 45 сырье дополнительно смешивают с растворителем с целью обеспечения прокачиваемости сырья через кристаллизаторы и создания требуемых условий кристаллообраэования. В кристал- 5в лиэаторах 1-8 сырьевая смесь охлаждается встречным потоком холодного депарафинированного масла, поступающего из фильтровального отделения

22 по линиям 20. Регенеративные крис-55

Tаллизаторы представляют собой с(бч..ект с l(змоняющимпся во вр..мани и»палqs т (.i >ll с1 ео:(l кл и() Rpf. л(Р pgf5i)" ты установки на внутренних стенках труб, по которым перекачивают сырье, оседают кристаллы парафина,что уменьшает их пропускную способность и ухудшает условия кристаллообразования. Пропускная способность кристаллизаторов увеличивается при увеличении степени разбавления сырья растворителем, подаваемым в кристаллизаторы 2, 6. Состав сырья, подаваемого в кристаллизаторы, также переменный. Изменение состава сырья требует изменение перепада температур на кристаллиэаторах, поскольку данный перепад перестает обеспечивать требуемую скорость охлаждения сырья, что приводит к изменению кристаллической структуры парафина. Кристаллы парафина становятся мелкими, быстро забивают сетки вакуумных фильтров, слой парафина ухудшает свою фильтруемость. Все указанные факторы приводят к увеличению содержания масла в парафине. где G, текущ= å значение рас.ода е (рья;

".cv vill(1(ян (Г>н(((«!1а(х(1«(«я

С р1

Система управления из двух независимых контуров регулирования с автоматическим вычислением заданий регуляторам. Контур регулирования степени разбавления сырья на выходе кристаллиэаторов содержит расходомеры 10 и 12 на линиях 9 и 11 подачи сырья и растворителя, блок 14 вычисления степени разбавления сырья, подаваемого в кристаллиэаторы 2 и 6, стандартный ПИ-регулятор 15 расхода растворителя и задвижку 13 на линии

11 подачи растворителя, Контур регулирования температуры сырья на выходе кристаллизаторов содержит датчик

21 температуры сырья, блок 16 адаптации, регулятор 17 и задвижки 19 на линиях 20 подачи депмасла.

На первый и второй входы блока

14 поступают сигналы, пропорциональные расходам сырья и растворителя, с выходов расходомеров 10 и 12. Блок

14 вычисляет текущее значение степени разбавления сырья в соответствии с выражением

1189474 где y(t) текущие измерения температуры сырья на выходе блока кристаллизаторов; 30 выходные сигналы регулятора 17, задержанные на

k тактов; величина транспортной задержки, определяемая че- 35 рез длину трубы кристаллизатора и скорость перемещения сырья; оператор задержки на период дискретизации q y(t)=40

-{

y(t — 1) : А, В, С вЂ” полиномы .п-й степени отноV(t-k) сительно q,ãäå n — поря- . док разностного уравнения, аппроксимирующего модель 45 объекта; (й) — последовательность ошибок предсказания выхода объекта y(t)"

Коэффициенты полиномов А, В, С пере- 50 считываются в блоке 16 на каждом пе= риоде дискретизации в соответствии с новыми измерениями температуры и адаптируются благодаря этому к изменяющимся параметрам объекта. Уточ- 55 некие коэффициентов полиномов производится по рекуррентному методу наименьших квадратов, который не треЗначение степени разбавления поступает на первый вход ПИ-регулятора

15, на второй вход которого поступает задание на разбавление из блока

18 вычисления задания регуляторам. 5

Таким образом, регулятор 15 не просто стабилизирует расход растворителя, а осуществляет регулирование степени разбавления сырья с учетом состояния кристаллизатора, влияющего на содержание масла в парафине.

В свою очередь содержание масла в парафине измеряется датчиком 23 и является определяющим фактором при вычислении заданий регуляторам в 15 блоке 18.

Сигнал, пропорциональный текущему значению температуры сырья, на выхо-. де блока кристаллизаторов поступает в блок 16 адаптации параметров дина- 20 мической модели кристаллизаторов.

Динамическая модель блока кристаллизаторов аппроксимируется линейным разностным уравнением вида

-1 25

A(q — 1)y(t) = B(q )U(t-k) +

+ C(q ) E (t) (2) бует больших вычислительных затрат и пригоден для реализации в режиме реального времени. Непрерывная адаптация параметров модели позволяет использовать линейное разностное уравнение для моделирования нелинейного блока кристаллизаторов.

Исходя из условия минимизации отклонения температуры сырья на выходе кристаллизаторов от заданного значения и минимизации колебаний управляющего сигнала, получено выражение для дискретного регулятора 17

U(t) - — G(Z F y(t — i) +

+XC;F(r- — ) +K u W(r — i)), (З) сг1 съем где F G, Н; — полиномы, коэффициенты которых выражаются через коэффициенты нолиномов

А, В, С, которые вычисляются в блоке

16 по РИНК;

g(t) — задание по расходу депмасла, получаемое из блока 18.

Выражение (3) представляет собой алгоритм дискретного регулятора, коэффициенты которого (F;, G;, U.) подстраиваются на каждом периоде дискретизации в соответствии с изменением параметров объекта. Таким образом, контур регулирования температуры сырья на выходе кристаллизаторов является адаптивным относительно переменных параметров объекта, что способствует повышению динамической точности стабилизации требуемой температуры.

Задания на степень разбавления сырья и расход масла определяются в вычислительном блоке 18 с помощью таблицы решений, в которой каждому значению массового содержания масла в парафине поставлены в соответствии конкретные значения заданий.

Эти задания представляют собой те значения разбавления сырья и расхода депмасла, которые необходимы для того, чтобы довести качество парафина по содержанию масла до требуемого при данном состоянии технологического процесса. Конкретные значения заданий определяются заранее экспериментальным путем на установке.

В процессе функционирования системы управления на вход блока 18 посту1189474

Составитель Т.Чулкова

Редактор П. Зайцева Техред O.Ващишина Корректор Г.Решетник

Тираж 658 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по печам изобретений и открытий

I1 !l)35, М ква, Ж-35, Раушсквя наб., л. 4/5

Чаи за >>814/6

> °, :I . .»H7 Г. Ужт »t> >!i »> 1»>><" > Г>>Я», Ф пают от датчика 23 сигналы, пропор.циональные содержанию масла в парафине. В блоке 18 принятое значение сравнивается с записанными в памяти значениями содержания масла, т.е. определяется принадлежность готового парафина к определяемому сорту путем анализа ряда условий вида: если QCSr, то С = а, С„= Ь1 если М еБ„, то Ср = а, Си = Ъ„|, где М вЂ” текущее содержание масла в

1 парафине;

S,« — сорт парафина, а„, Ь, — искомые задания на разбавление сырья и расход депмасла, определенные заранее опытным путем.

Такая процедура легко реализуется на цифровой ЭВМ с помощью операторов перехода по условиям типа IF. THEN

ELSE. Константы а1, Ъ 1 удобно хранить в постоянном запоминающем устройстве.

1О Найденные таким методом значения заданий на разбавление сырья и pertмасла передаются регуляторам 15 и

17, где используются при вычислении текущих управляющих воздействий по обоим каналам.