Устройство для автоматического управления процессом ректификации

 

Изобретение относится к устройствам для контроля и управления процессом ректификации, осуществляемым в ректификационных колоннах в условиях, когда определение качественных характеристик сырья или же получаемых продуктов с помощью технических средств автоматического контроля на потоке не представляется возможным. Целью изобретения является повышение качества конечного продукта. Устройство в свой состав включает датчик измеряемого параметра, например датчик температуры на отборной тарелке, регулирующий блок, выход которого поступает на исполнительный механизм, установленный на линии орошения и одновременно через корректирующий блок выполняющий функцию модели объекта, вновь на вход этого регулирующего блока - устройства, обеспечивающего поддержание заданной четкости разделения в условиях, когда наблюдаются неконтролируемые изменения состава используемого сырья. Цель изобретения достигается тем, что известное устройство после замены в нем блока, реализующего П-закон регулирования на ПИ-регуляторе, дополняется блоком (или блоками) стабилизации или компенсации температуры на ниже и выше расположенных отборных тарелках, используется в качестве устройства регулирования температуры на отборной тарелке, значение которой автоматически корректируется в зависимости от возмущения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4420569/23-26 (22) 04.05.88 (46) 07.07.90. Бюл. Р 25 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова (72) В.И.Тураносов, И.P Эфендиев и Ф.А.Алекперов (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1039517, кл. В 01 D 3/42, 1983.

Мееров.М.В. Системы многосвязного регулирования. — М.:Наука 1965, с. 3 16, рис. 7.27, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИ (57) Изобретение относится к устройствам контроля и управления процессом ректификации, осуществляемым в ректификационных колоннах в условиях, когда определение качественных характеристик сырья или же получаемых продуктов с помощью технических средств автоматического контроля на потоке не представляется возможным. Целью изобретения является повышение каИзобретение относится к устройствам контроля и регулирования процесса ректификации, осуществляемого в ректификационных колоннах, и может применяться в нефтеобрабатывающей и нефтехимической промышленности в условиях, когда определение качественных характеристик сырья и получаемых продуктов с помощью технических

SU 1576177 А 1

{51)5 В 01 0 3/42, С 05 D 27/00

2 чества конечного продукта. Устройство в свой состав включает датчик измеряемого параметра, например датчик температуры на отборной тарелке, регулирующий блок, выход которого поступает на исполнительный механизм, установленный на линии орошения и одновременно через корректирующий блок, выполняющий функцию модели объекта, вновь на вход этого регулирующего блока — устройства, обеспечивающего поддержание заданной четкости разделения в условиях, когда наблюдаются неконтролируемые изменения состава используемого сырья. Цель изобретения достигается тем, что известное устройство после замены в нем блока, ре- Ж ализующего й-закон регулирования на

Tl-регуляторе, дополняется блоком (или блоками) стабилизации или компенсации температуры на ниже и выше расположенных отборных тарелках, исполь- ф зуется в качестве устройства регулирования температуры на отборной тарелке, значение которой автоматически корректируется в зависимости от возмущения. 4 ил. средств автоматического контроля оказыв ае тся и е возможным.

Целью изобретения является повыше-,В» ние качества конечного продукта. вЬ

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства автоматическсго управления; на фиг. 2 — графические зависимости реакций системы на возмущающее воздействие; на фиг. 3 и4

1576177 (P)

К о Т Р+1

ПФ Ti-регулятора

Кз (P)= K +

R 2 Т2Р (2) Где К,К „, К вЂ” коэффициенты усиления;

Т и Т вЂ” постоянные времени со1 ответственно объекта и регулятора (опрецеляются эксперименталь- 35 но) .

ПФ устройства, представленного на фиг. 1, при условии W (P) = W О (Р) может быть записана в виде

Ы R(P) Ъ7 о6(Р) $ 2P з-Тот

Т От

"Ъ.

1+W (Р). И (Р) или после переноса значения вую часть— +," (3)

Т в лебл

2W R(P) 1"1 6 (Р) »+2W (Р) W „(Р)

1+Wк(Р) W ob(P)

" 1+2W (P) W „(Р) (4) 50

Из приведенного уравнения видно, что принцип работы такого устройства при условии F „ = 0 аналогичен принциПу работы простейшего одноконтурного

Устройства и может быть представлен

- 55 уравнением

W R(P) W о6(р) (P)W (P) схемы реализации устройства автоматического, управления для простых и сложных колонн.

И устройство для регулирования

Ф простых колонн (фиг. 3) входят датчик 1 температуры низа колонны, регулятор 2, исполнительный механизм 3„ датчик 4 температуры на верхней отборной тарелке, регулятор 5 с встро- ig енным сумматором, исполнительный механизм 6, корректирующий блок 7 и сумматор 8.

В устройство для регулирования сложных колонн входят датчики 9 и 10 температуры снизу и сверху регулируЕмой тарелки, устройства 11 и. 12 компенсации возмущений.

Обоснование принципа работы предЛагаемого устройства излагается íà 20 основе следующих зависимостей и при

Следующих исходных данных:

Передаточная функция (ПФ) объекта, r (колонны) по каналу у- Т, так как для предлагаемого устройства при Р =0 уравнение (5) принимает аналогичный вид:

2W я(Р) 4 о6- (P) от з 1+W (р) ; (р) (6) Если в послецнем уравнении осуществлять замену ПФ регулятора и объекта соответствующими выражениями (1) и (2), то

2К q К 2Т Р+2К q K э Т Р(Т Р+1)+2К К Т P+2K К

2 1 1 2 2 1 3

Из уравнения (7) для установившегося состояния, т. е. для статики, характеризуемой условием Р О, определяются функциональные возможности устройства по воспроизводимости сигнала задания:

T =P — "— - .= Р1

2К К з2К К 3 э (8) 1"+-и я(р) W,6(р)

От л1+2W (р) . W (р) которые после подстановки выражений (1) и (2) примет вид

Т Р(Т Р+1)+K КАТР+К Кд

"Т р(Т„Р+1)+2К„.К Т Р+2К,,К (10) В статике, при Р О, из уравнения (10) получим

К,К

Т=F-,- — -=7 05, -от

Аналогичным образом нри P = 0 для

3 устройства, изображенного на Ьиг. 1, можно вывести и зависимость от возмущения в статике сигналов и ,/ или4 и С откуда видно, что только после под- ключения сигнала задания второму сумматору и при условии отсутствия воз мущения обеспечивается его идеальная воспроизводимость устройством.

Поскольку принцип работы предлагаемого устройства в агтоматическом режиме основывается на идеи, которая заключается в том, что сигнал задания, подаваемый "извне", в процессе работы устройства стабилизируется, т.е. Р =- О, то функциональные возMoKhGcTH устройства по подавлению возмущения могут быть определены урав-. нением (4),. а точнее вторым слагаемым этого уравнения:

77 6

° . li

СТ, . Значения показателя каче ства продукта практически не изменяются, так как увеличение температуры на отборной тарелке компенсируется эквивалентным увеличением расхода орошения.

Промышленная реализация устройства для простых колонн заключается в следующем.

15761 (12) или

1 (т — +F ор и

1 т и

1 (13) или

1

G +- Р

Из уравнений (11) и (13) видно, что предлагаемое устройство осуществляет компенсацию возмущения на 1/2

его часть и обеспечивает тем самым эквивалентное изменение как задания регулятору температуры на отборной тарелке, так и расхода орошения.

Принцип работы такого устройства 20 при условии, что влияние температуры под и/или над отборной тарелкой отсутствует, заключается в следующем.

Увеличение Fäo, т.е. теплосодержания паров, вызванное изменением К или 25 с

Gc всегда приводит к необходимости увеличения расхода орошения (фиг. 2) .

Увеличению расхода орошения предшествует уменьшение сигнала, направленное на открытие исполнительного механизма (ИМ), установленного на линии орошения, .Однако уменьшение сигнала приводит одновременно и к увеличению сигнала Р„, т.е. корректирующего воздействия, направленного на увеличение задания регулятору температуры на отборной тарелке.

Увеличение сигнала P, приводящее к увеличению задания регулятору температуры, а затем и температуры на отборной тарелке способствует некоторому снижению расхода орошения. В результате, моменту завершения переходных процессов в системе, вызванных наличием возмущенного воздействия, т.е. изменением F на величину +IF

Ь Ь всегда соответствует новое установившееся состояние, при котором значения

cHi налов С Ори T 11 отличаются оТ исход ных (при ZF „=0) на эквивалентные величины +AG и+оТ „. Величина dG всегот ор да составляет 1/2 часть величины.,! й4, т,е. 1/2 часть того отклонения, которое имеет место при работе простейшего одноконтурного устройства

55 (5), а отклонение температуры на отборной тарелке, т.е. величина дТО., соответственно 1/2 часть величины

Измеренная датчиком 1 температура низа колонны стабилизируется с помощью регулятора 2 и исполнительного механизма 3, установленного на линии

Е теплоносителя (или орошения) в колонну (фиг.З). Температура на верхней отборной тарелке измеряется датччком 4, выход которого поступает на регулятор 5, реализующий Г-закон регулирования.

До момента подключения корректирующего сигнала выходной сигнал регулятора 5 поступает только на исполнительный механизм 6, установленный на линии орошения II в колонну, т.е. обратная связь регулятора 5 через корректирующий блок разомкнута. После вывода системы на заданный режим, при котором показатель качества продукта отвечает требованиям, сигнал

11 11 задания извне т.е. сигнал P фик° а с 3 сируется, и производится замыкание обратной связи, т. е. выход корректирующе"o блока 7 через дополнительный сумматор 8 подключается на вход сумматора, встроенного в 71 -регулятор.

Последующее изменение сигнала Рз производится лишь при необходимости введения корректив в управление, связанных с изменением требований к качеству получаемого продукта..

Для сложных колонн при изменяющихся значениях температур над и/или под регулируемой тарелкой (рассматривается общий случай на примере управления температурой боковоро пого.на путем изменения расхода промежуточного орошения IV) сигналы от датчиков 1 и 2 (фиг. 4), измеряющих температуру соответственно под и над регулируемой тарелкой, поступают на устройства компенсации указанных возмущений 3 и 9, откуда на вход сумматора 8 (где I III u V — отбираемые продукты, II — верхнее орошение).

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства при управлении процессом ректификации по сравнению с известными анало1576177

Формула изобретения

Составитель А.Прусковцев

Редактор Н.Гунько Техред М.Ходанич

Корректор А.Обручар

Тираж 560

Подписн ое

Заказ 1811

ВЦИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., p. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 гами достигается за счет сокращения элементной базы и исключения необходимости оценки стохастических связей, так как величину корректирующего сиг" нала определяют однозначно — она всег5 да равна 1/2 части величины отклонен ия (отн о сительно ус тан ов ивше го ся значения) сигнала на выходе регулятора температуры на отборной тарелке или же расхода орошения.

Устройство для автоматического управления процессом ректификации, содержащее датчик температуры верха сложной ректификационной колонны, регулятор с встроенным сумматором, выход регулятора соединен с входом исполнительного механизма и входом блока коррекции, выход второго сумматора соединен с первым входом первого сумматора,- первый вход первого сумматора соединен с выходом задатчика, отличающее с я тем, что, с целью повышения качества конечного продукта, в его состав дополнительно введены датчик температуры низа сложной ректификационной колонны и первый и второй компенсаторы, при этом выходы датчиков температуры верха и низа сложной ректификационной колонны через первый и второй компенсаторы соединены с первым и вторым входами второго сумматора.