Устройство для автоматического управления процессом регенерации аммиака в дистилляционной колонне производства соды

 

Са!0Э СОВЕТСКИХ

G0LlHAËÈÑÒÈ×ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9! (1!) А1

Щ)5 С 01 Р 7/18, G 05 D 27/00

° В!ЕСОР i., .". !

",!1 «Уц3 г г,;; г, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А 8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЭОБРЕтЕНИЯМ И ОТНРЫтиЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4457704/26 (22) 11,08.88 ! (46) 30. 01. 91. Бюл .. № 4 (72) А.А. Бобух, В .М, Момот, И.Д;Зайцев, В.М.Охрименко, Б,А,Сергиевич, А. Н. Сила, В,И. Синельников, Е.В,Бодянский и О.Г.Руденко (53) 66 ° Oi2-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 101!517, кл. С О! D 7/18, 1982. авторское свидетельство СССГ № !25з571, кл. С Ol D 7/l8, G 05 D 27/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕГЕНЕРАЦИИ

АММИАКА В ДИСТИЛЛЯЦИО!!!!ОЙ КО. !ОННЕ

ПРОИЗВОДСТВА СОДЫ (57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химичес2

КоА промышленности при автоматизации процесса регенерации аммиака в производстве соды по аммиачному способу. Целью изобретения является повышение качеств;; конечного продукта за счет оптимизации управления.

Устройство содержит контуры регулирования расхода фильтровой жидкости и пара, адаптивный идентификатор 12, квадратор 13, сумматоры 6, 7, 18, !

9, блоки 14-!6 умножения, блок 17 деления, датчики 26-27 содержания аммиака в фильтровой жидкости и дистиллерпой жидкости, эадатчик 20 соде1жания аммиака в дистиллерной жидкости, задатчики штрафного коэффициентa "! и "единицы" 22. Устройство решает задачу стохастической оптимизации нестационарного объекта управления, I ил.

1623955!

О а < (), ae(t) а (t), aq (t) а (t)1 aa(t) !

x,(t), xZ(t), 25 х>(t), x (t), х (й) x (t), 35

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химической промышленности при автоматизации процесса регенерации аммиака в производстве соды по аимиачноиу способу.

Цель изобретения - повышение качества кснечного продукта за счет оптимизации управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, реализующего алгоритм управления (4) и (5) .

В качестве объекта управления рассматривается процесс регенерации аммиака в дистилляциокной колонне производства соды, состоящей из конденсатора 1 и теплообмеиннка 2 дистилляцня, смесителя 3 известкового молока и жидкости теплообиенникв и дистиллера 4, характеризующийся как непрерывный, нелийейный многомерный объект с экстремальными нестационарными характеристиками, т.е, объект, являющийся предметом рассмотрения теории адаптационной оптимизации.

Устройстно содержит эадатчик 5 нагрузки по фильтровой жидкости в дистилляционную колонку, первый 6 н второй 7 сумматоры, контуры регулирования расхода фильтровой жидкости и пера, состоящие соответственно из последовательно соединенных датчиков

8 и 9, регулирующих клапанов 10 и 11, адаптивный идентификатор 12, квадратор 13, первый блок !4 умножения, второй блок 15 умножения, третий блок

16 умножения, блок 17 деления, третий сумматор l8, четвертый сумматор 19, задатчик 20 содержания аммиака в дистиллерной жидкости, задатчики штрафного коэффициента 21 и "единицы" 22, датчики расхода известкового молока 23, температуры 24 и давления

25 пара, содержания аммиака в фильтровой жидкости 26 и в дистиллерной жидкости 27, а также рьгуляторы 28 и 29 °

Первый сумматор 6 состоит из двух пятивходовых сумиаторон и выполняет стандартные операции суммирования сигналов. Второй сумиатор 7 состоит из двух параллельных сумматоров, выполняющих стандартную операцию суммирования, Адаптивный идентификатор реализует следующий алгоритм:

Ь л

y(t) Е. а, (t-1)x;(t), (1) где t — текущее дискретное время;

1,6 - количество параметров технологического режима; у - выход объекта, значе" ние содержания аммиака в дистнллерной жидкости оценки параметров объекта расхода фильтровой жидкости, расхода пара, расхода известкового молока, давления пара, содержания аммиака н фильтровой жидкости, температуры пара соответстненно; сигналы датчиков. расходов фильтровой жидкости, расхода пара, расхода иэнест30 кового молока, давления пара, содержания аммиака н фильтровой ! жидкости, температуры пара соотнетстненнс.

Исходя нз того, что основным показателем работы отделения днстилляцин является соде ржание аммиак а н жидкости, выходящей из дистнлпяцнонной

40 колонны, определяющее удельные затраты пара — одной из основных составляющих себестоимости соды, учитывая, что допустимое содепжание аммиака н дистнллерной жидкости ограничивается

45 санитарными нормами, цель управления: минимизировать расход пара, т.е. прн заданных ограничениях нида л 4 А

y(t) = а; (t)x,(t) $

50 м(х,<с) c s, } мипимизиронать М(х (t)) здесь М вЂ” символ математического ожидания;

55 Б, " заданное значение содержания аммиака н дистиллерной жидкости;

S — заданное значение нагрузки

Я по Фн.lib TpoBQA жидкости, 16

Задача решается с помощью метода штрафных функций, при этом критерий оптимизации имеет вид

Г 2 л

1(с) ggx< (t)+ Л ((а; (t) x,(t)qe$

-в,) + (х,(с>-в,) )% (2) где — штрафной коэффициент, представляющий собой достаточно большое числое

Решая систему уравнений 12 . 0 ЛЫЕ2 . 0 получаЕм оптимальный закон управления в виде 6

I а, (t) (S, - à (t)x; (t)+S х (t+i ) (41

1 л б л

pa<(t)(S,- a (t)x,(t) х< (+ 1)

l +9 а (1) (5) реализуемый предлагаемым устройством.

Первый блок 14 умножения состоит из шести умножителей, выполняющих с тандартные бперации . Умиоже ния, Второй 15 и третий 16 блоки умножения состоят каждый из двух умножителей, выполняющих стандартные операции умножения. Сдвоенный блок 17 деления выполняет стандартную операцию деления. Сдвоенные блоки соответственно квадратора 1 1 и деления 17 состоят из двух параллельно и независимо работающих групп, собранных иэ аналогичных модулей, например операционных усилителей. Четвертый ñóèматор 19 состоит иэ двух параллельных сумматоров, выполняющих стандартную операцию суммирования, Устройство работает следующим образом.

Фильтровая жидкость, подаваемая в дистилляционную колонну, проходит последовательно конденсатор дистилляции, теплообменник 2 дистилляции, смеситель 3, дистиллер 4. Пар, подаваемый в нижнюю часть дистиллера

4, проходит противотоксм к жидкости указанные аппараты, В смеситель 3 подается известковое молоко для выделения аммиака из хлористого аммония и сульфата аммония жидкости теплообменника 2 дистилляции, Окончательная регенерация аммиака проводится паром в дистиллере 4 ° В задатчиках штрафного коэффициента 21, "еди ницы" 22, содержания аммиака в фильт23955 6

5 l0

55 ровой жидкости 20, нагрузки по фильтровой жидкости 5, представляющих собой запоминающие Регистры, заранее записаны необходимые числа.

В момент времени t значения сигналов х л (t) - x4,(t) и y (t) с выходов соответствующих датчиков 8, 9, 23, 26, 24, 27 поступают на входы адаптивного идентификатора 12, который вычисляет ж оценки а, (t) (j =1,6) . Сигналы x; (t) поступают также на первые входы первого блока 14 умножения, на вторые входы которого поступают сигналы соответствующих а (t) с выходов адап1 тивного идентификатора 12, На выходах первого блока 14 умножения появляютл ся сигналы а, (t), х „ (t) = 1, 6.

Сигналы со второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выходов первого блока 14 умножения поступают на первые входы первого сумматора 6, а сигналы> с первого, третьего, четвертого, пятого и шестого выходов - на вторые входы первого сумматора 6.

Полученные в результате суммирования выходные си ги алы, равные на ие рвом л выходе, à, (t) х (t), а на втором =а л, а, (t ) ; (t) поступают соотг=

i/2 ветственно на п рвый и второй входы второго сумматора 7, на третий и четвертый входы которого поступает сигнал, соответствую ций значению Sg. формируемый эадатчиком 20 содержания аммиака в дистиллерной жидкости ° В результате суммирования ив первом выходе второго сумматора 7 появляется л сигнал S, =, à, (t)x; (t), а на вто6 ром выходе S, = э ° (t)x (t). Эти м!

1ф2

l сигналы подаются, соответственно, на первый и второй входы второго блока

15 умножения, Сигнал, соответствуюМ щий à, (t), с первого ныхода адаптивного идентификатора 12 поступает также на первый вход квадратора 13 и на третий вход второго блока 15 умнол жения. Сигнал, соответствующий à (i ), с второго выхода адаптивного идентификатора 12 поступает также на второй вход квадратора 13 и на четвертый вход третьего блока 16 умножения. В результате возведения в квадрат на

1623955 первом выходе,кввдратора 13 форми- т вК руется сигнал, соответствующий a„(t) а на втором выходе соответственно

a<(t), который подается на третий вход третьего блока 16 умножения, на первый н второй входы которого от задвтчнкв 2 1 штрафного коэффициента поступает сигнал ф, соответствующий значению штрафного коэффициента.

В результате умножения нв первом выходе третьего блока 16 умножения формируется сигнал, соответствующий а (t), а на Втором выходе — соотЛ2. ветственно Я ag(t) . Сигнал, соответствующий а (t), с первого выхода квадраторв 13 поступает на третий вход четвертого сумматора 19, а сигнал, соответствующий 1 a (t), с первого выхода третьего блока 16 умножения поступает на четвертый вход четвертого сумматора 19, на первый и второй входы которого от задатчика 22 "единицы" поступает сигнал, соответствующий значению "единицы". 25

В результате суммирования на первом и втором выходах четвертого сумматора 19 формируются сигналы, соответствующие 1+a (t) и !+Яа (t), Сигнал. л а соответствующий ф а (1), с второго 30 выхода третьего блока 16 умножения поступает на четвертый вход второго блока 1 5 умножения, В рез ульт ате умноже иия н а первом выходе в то ро го блока 15 умножения появляется сигнал, л соответствующий Й,(t) (8; a(t)x ° (г.) }, i=Z и поступает на первый вход третьего сумматсра !8, а на втором выходе второго блока 15 умножения соотяетст- 40

Л ь 4 венио Р à (t) (S> —,> a(t)x (t)).

;=1 !

На второй вход третьего сумматора 45 ! 8 подается сигнал, соответствующий

S, формируемый задатчиком 5 нагрузки по фильтровой жидкости, В результате суммирования на выходе третьего сумматора 18 формируется сигнал оот- 5р ветствующий л а, (t) (S,—, а;(t)х; (С) )+Б, =а который поступает на первый в.<од делимого блока 17 деления, на пер--вый вход делителя которого поступает и g сигнал, соответствующий 1+а (t) с первого выхода четвертого сумматора

19. Сигнал, соо тве тс твующий

l л

pa<(t)(S " в,(с)х (t)), с второго

° е1

14.й выхода второго блока 15 умножения поступает на второй вход делимого блока 1? деления, на второй вход делителя которого поступает сигнал, соответствующий 1+Яй<(С), с второго выхода четвертого сумматора 19.

В результате деления вычисляются оптимальные значения сигналов управляющих воздействий а,(t) (Si К.в (t)х, (г)+Я

1 х (t+1)

I 42

1+ а,(t) л ф a< (t) (Si -, (а () х (с) )

g-I

4Ф2 х (t+1)

2 Л2 !

+)а (t) которые подаются соответственно с первого выхода блока 17 деления в камеру "Задание" регулятора 28расхода фильтровой жидкости, а с второго выхода блока 17 деления - в камеру

"Зау;ание" регулятора 29 расхода пара °

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом регенерации аммиака в дистилляционной колонне производства соды, содержащее первый и второй сумматоры, задатчик нагрузки по фильтровой жидкости в дистилляционную колонну, состоящую из конденсатора, теплообмениика, смесителя и дистиллера, контуры регулирования расходов фильтровой жидкости и пара на входах соответственно конденсатора и дистиллера, при этом выхЬд датчика расхода фильтровой жидкости чере 3 регулятор расхода фильтровой жидкости соединен с управляющим входом регупирующего клапана, установленного на входе в конденсатор, а выход датчика расхода пара соединен через ре.гулятор расхода пара с входом регупирующего клапана, установленного на входе в дистиллер, о .т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышен я качества конечного продукта за счет оптимизации управления, в него дополнительно введены адаптивный идентификатор, квадратор, первый, второй и третий блоки умножения, Составитель А. Прусковедов

Редактор С.Лиснна Техред М.Дидык Корректор Н. Ревская

Заказ 166 Тирах Подл ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауасквя наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîg, ул. Гагарина, 101

162 блох деленны, т"„чтий и четвертый сумматоры, задатчик содержания а ыиака в днстиллерной жидкости, задатчики штрафного коэффициента н "единицы", датчики расхода известкового молока, температуры и давления пара, содержания аммиака в фильтровой жидкости и дистиллерной жидкости, при этом выходы датчиков давления и температуры пара, расхода фильтровой жидкости, пара и известкового молока, а также содержания аммиака в фильтровой жидкости соединены с первымшестым информационными входами адаптивнога идентификатора и с первыми входами первого блока умножения, выход датчика содержания аммиака в дистиллерной жидкости соединен с седьмым информационным входам адаптивного идентификатора, первыйшестой выходы которого соединены с вторыми входами первого блока умна жения, второй — шестой выходы которого соединены с первыми входами первого сумматора соответственно, первый и с третьего па шестой выходы первого блока умножения соединены с вторыми входами первого сумматора соответственно, первый и в горой вы. ходы которого соединены с первым и вторым входами второго сумматора., третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым выходами задатчика содержания аммиака в дистиллернай жидкости, первый и второй выходы второго сумматора соединены с первым и вторым входами второго блока умножения, третий и четФ

3955 1О вертый входы которого соединены с третьим выходом адаптивного идентификатора и первым выходом третьего

5 блок а умножения, первый выход в торого блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом эадвтчикв нагрузки по фильтровой

1ð жидкости, выход третьего сумматора соединен с первым входом блока деления, второй выход второго блока умножения соединен с вторым входом блока деления, третий и четвертый входы блока деления соединены с первым и вторым выходами четвертого сумматора соответственно, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами задатчика

20 "единицы", третий и четвертый входы четвертого сумматора соединены с первым выходом квадратара и с вторым выходом третьего блока умножения соответственно, первый и второй

25 входы квадрзтора соединены с третьим и четвертым выходами адаптивного идентификатора, второй выход квадратора соединен с первым входам третьего блока умножения, второй вход которого соединен с вторым выходом квадратора, а третий и четвертый входы третьего блока умножения соединены с первым н вторым выходами задатчика штрафного коэффициента, 35 при этом корректирующие входы регулятора расходов фильтровой жидкости и пара соединены с первым и вторым выходами блока деления.