Система управления производством аммиака

 

Изобретение относится к управлению химическими процессами, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить производительность процесса. Система управления содержит конверторы 1 и 2 первой и второй ступени, колонну 3 синтеза, формирователь 4 H<SB POS="POST">2</SB>N<SB POS="POST">2</SB>, регуляторы 6 и 7, задатчик 8, измерители подачи газа 9, давления смеси 10 и температуры 11, элементы 12 и 13 сравнения, элемент 14 ИЛИ, программный ограничитель 15, ограничители 16 и 17, формирователи 20 и 21 положения вентилей, функциональные блоки 22 - 24, пороговый элемент 25, переключатель 26 и множитель 27. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК

ГОСУДАРСТВЕН(!ЫИ КОМИТГТ

ПО ИЗОВРЕTÃНИЯM И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- Йи

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 471 9806/2 6 (22) 18.07.89 (46) 15.08.91. Бюл. N 30 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Ок1ябрьской социалистической революции и Черкасское производственное обьелинение "Азот" (72) Г.А. Статюха,А.В.Федоров,А.Г.Шаблий, Г.М.Васильева и Я,В.Кухтинов (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 962206, кл, С 01 С 1/04, 1980.

Авторское свидетельство C.ÑÃР

N1432006,,кл. С 01 С 1/04. 1987. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕ НИЯ ПРОИЗВОЦСТВОМ АММИАКА

Изобретение ка ается управления химическими проце.сами и может быть использовано в промышленности по производству минеральных удобрений и в химической промышленности в производстве аммиака.

Целью изобретения является увеличение производительное и процесса за счет повышения качества управления составом смеси и предупреждения аварийных режимов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема сисчемы управления; на фиг. 2 — фрагмент системы управления с использованием нескольких измерителей температур смеси после шахт конвертора первой ступени; на фиг. 3 — фрагмент системы управления с использованием формирователя положения вентиля подачи природного газа, S U: 1669863 А1 (si)s С 01 С 1/04, G 05 0 27/00 (57) Изобретение относится к управлению химическими процессами, может быть испочьзовано в химической промышленности и позволяет повысить производительность процесса. Система управления содержит конверторы 1 и 2 первой и второй ступени, колонну 3 синтеза, формирователь 4 НрМ2, регуляторы 6 и 7, задатчик 8, измерители подачи газа 9, давления смеси 10 и температуры 11, элементы 12 v, 13 сравнения, элемент 14 ИЛИ, программный ограничитель

15. ограничители 16 и 17, формирователи 20 и 21 положения вентилей, функциональные блоки 22-24, пороговый элемент 25, переключатель 26 и множитель 27. 2 з.п. ф-лы, « .«и».

Система управления режимом технологического обьекта включает конвертер 1 первой ступени (фиг. 1), конвертер 2 второй ступени, колонну 3 синтеза, содержит формирователь 4 соотношения между водородом и азотом, вентиль 5 подачи природного газа, первый 6 и второй 7 регуляторы, задатчик 8, измеритель 9 подачи газа, измеритель

10 давления смеси, измеритель 11 температуры смеси после конвертера первой ступени, первый 12 и второй 13 элементы сравнения, элемент 14 ИЛИ, программный ограничитель 15, первый 16 и второй 17 ограничители, первый 18 и второй 19 вентиль подачи воздуха, формирователи 20 и 21 положения первого и второго вентилей подачи воздуха, первый 22, второй 23 и третий 24 функциональные блоки, пороговый элемент

25, переключатель 26, множитель 27.

1669863

Формирователь 4 предназначен для формирования величины текущего соотношения S между водородом и азотом в системе циркуляции и может быть реализован с использованием промышленного храматог- 5 рафа.

Вентиль 5 предназначен для изме: ения подачи природного газа.

Первый регулятор 6 предназначен для поддержания задаваемого расхода природ- 10 ного газа и может иметь ПИ-структуру, Второй регулятор 7 предназначен для выработки управления по изменению расхода природного газа из условия поддержания соотношения S относительно задания з, 15 вводимого в камеру задания этого регулятора.

Задатчик 8 предназначен для запоминания задания по расходу газа, вводимого в регулятор 6, Измеритель 9 предназначен 20 для формирования величины расхода природного газа.

Измеритель 10 предназначен для формирования величины давления P в системе циркуляции или в системе подачи свежей 25 смеси, Измеритель 11 предназначен для формирования величины температуры t газа после конвертера первой ступени.

Первый элемент 12 сравнения йредназ- "0 начен для сравнения давления P с ограничителем Hp и выработки сигнала N npu

Р> Hp, Б горой элемент 13 сравнения предназначен для сравнения температурь смеси О 35 сле конвертера первои ступени с ограничителем Н и выработки сигнала К прис <Нь

Элемент 14 ИЛИ предназначен для выработки сигнала В при наличии хотя бы од- 40 ного входного сигнала.

Программныи ограничитель 15 предназначен для ограничения скорости изменения подачи газа. Если Л r Bs то принимается Л Г = Bs; если 5 Г Нс, то 45 принимается ЛГ = Нс, Ня 0; à — подача газа, Л Г вЂ” изменение подачи газа за задан ный промежуток времени.

Первый ограничитель 16 предназначен для ограничения подачи газа по максималь- 50 ному и минимальному значениям (ВГ и HF).

Второй ограничитель 17 предназначен для блокировки увеличения пода и газа при наличии си нала В занулением положительного приращения Л Г. 55

Первый вентиль 18 подачи воздуха предназначен для изменения под; чи воздуха в конвертер 2 по основной "1",ãëcòðàли, Второй вентиль 19 подачи воздуха предназначен для изменения подачи воздуха в конвертер 2 по байпасной магистрали, Формирователи 20 и 21 предназначены для формирования величин Р/ и Wz, соответствующих степени открытия вентилей 18 и 19 подачи воздуха.

Первый 22 и второй 23 функциональные блоки предназначены для формирования величин разностей Л1 == Г1 — Wl, Л = Г2—

W2, где Г1 и Г2 ограничения по величинам Wl и W.

Третий функциональный блок 24 предназначен для формирования величины К в зависимости пт Ai и / : К ==ст(Д1,, ),0

Пороговый элемент 25 предназначен для выработки сигнала Р при уменьшении управления по подаче газа (Л Г О). Если подача газа увеличивается или не меняется (Л Г > 0) сигнал R отсутствует.

Переключатель 26 предназначен для выдачи управления на задат ик 8. При наличии сигнала R Выход пс;;Включателя соедине>- с Вторым pãî входом, при отсутствии сигнала R выхгд, и рсклк1чатепя соединен с

С О ПЕРВ .- М ВХОДОМ.

MH(3rKI гель 2 пр.дна на1ен для умнаж ния двух величин, . Ода 1аел ых Hà elo входы.

Система работает сл "дую,,им Образом, При г омощи фармирОВателя 4 формируется текущее эначсние S, которое подается на вход второго регул. 1ор;: 7. Ilp!1 помощи измерителя 10 определяется величина давления Р и подается на вход первого элемента 12 сравнения, с помощью которого сравнивается давление Р с Ограни <ением

В> и при P > Bp выдаетс:< сигнал на первый вход элемента 14 Vlf,И. С помощью измерителя 11 формируется значение температуры газа после конвертора I;ðIlïÀ ступени и подается на вход второго 1лемент;. 13 сравнения, с помощью которого,".равнивается температура t с ограничен еf1. Н1 и при (< HI ВЫДаЕтСя Сигнал К на Втаоой вхОД элемента 14 ИЛИ, С помощью элемента 14

ИЛИ вырабатывается c«I нал В, при поступлении сигнала N или I ибо при одновременном пос1уплении й/ и К. Сигнал В подается на первый вход второго ограничителя 17. С помощью второго регулятора 7

1669863 вырабатывается управление по изменению расхода природного газа из условия поддержания соотношения S относительно задания э, вводимого в камеру задания регулятора 7. Полученное в регуляторе 7 управления подается на второй вход второго ограничителя 17, где оно корректируется в зависимости от наличия сигнала В и подается на вход программного ограничителя

15, а с выхода этого ограничителя — на вход первого ограничителя 16.

С помощью ограничителей 15 и 16 управление корректируется по допустимой скорости изменения подачи газа (Hs и В ) и по допустимым величинам подачи газа (Нг, Вг). Затем управление выдается на второй вход множителя 27 и вход порогового элемента 25.

При помощи формирователей 20 и 21 определяются величины положения вентилей подачи воздуха и подаются на входы первого 22 и второго 23 функциональных блоков, где формируются величины Л1и

Лр, подаваемые соответственно на входы третьего функционирования блока 24.

С помощью блока 24 формируется величина К, подаваемая на первый вход множителя 27, в котором управление по газу умножается на коэффициент V. и подается на второй вход переключателя 26

При помощи элемента 25 формируется, сигнал R, подаваемый на тр. тии вход переключателя.

В зависимости от сигнала R на вход задатчика 8 поступает либо неизменное управление по подаче газа (при Л Г >. О) от ограничителя 16, либо уточненное управление от множителя 27 (при Л Г< 01

С помощью регулятора 6, вентиля 5 и измерителя 9 поддерживают расход газа из условия регулирования соотношения S относительно задания з.

При использовании дчухшахтного конвертера первой ступени с замерами температур после каждой шахты система может быть улучшена (фиг. 2) за счет ввода дополнительного измерителя 28 температуры после шахты этого конвертера и блока 29 селекции, предназначенного для выбора наименьшего сигнала из сигналов, подаваемых на его выходы. При этом из нескольких температур выбирается наименьшая и подается на вход второго элемента 13 сравнения.

Система может быть также улучшена (фиг. 3) за счет ввода формирователя 30 положения вентиля подачи газа, третьего элемента 31 сравнения и добавления третьего входа у элемента 14 ИЛИ. Формирователь

30 и элемент 31 сравнения предназначены для определения положения вентиля подачи газа, его отклонения от верхней границы

ГЗ и выдачи соответствующего сигнала на третий вход элемента 14 при достижении в .нтилем границы, При этом блокировка увеличения задания по подаче газа производится за счет работы элемента 14 и в том случае, когда вентиль 5 полностью открыт, что снижает погрешности в работе системы. 8 этом случае элемент 14 может быть реализован на базе двух элементов ИЛИ, каждый иэ которых имеет два входа.

Система может быть реализована как на базе УВМ, так и с использованием аналоговых средств автоматизации.

Предложенная система обеспечивает по сравнению с прототипом более высокое качество управления составом смеси, поскол,ку снижает перерегулирования при устранении предаварийных ситуаций.

Наибольшее быстродействие системы при максимально возможной подаче воздуха.

Нп при отказах в работе средств подачи воздука или ошибках оператора происходит ус рлн ние предварийного режима коррекцией подачи газа и в случаях, когда подача воздуха не равна максимально возможной, Это ведет к повышению стабильности процесса синтеза и увеличению его производительности.

Формула изобретения

1. Система управления производством аммиака, содержащая формирователь соотношения между водородом и азотом в цикле синтеза, подключенный через второй регулятор к второму входу второго ограничителя, выход которого через программный ограничитель подключен к первому входу первого ограничителя, измеритель давления смеси в цикле синтеза, соединенный через первый элемент сравнения с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго ограничителя, измеритель температуры смеси после конвертора первой ступени, подключенный через вгорой элемент сравнения ко второму входу элемента ИЛИ, задатчик. выход которого связан с первым входом первого регулятора, соединенного своим выходом с вентилем подачи природного газа, измеритель подачи природного газа, подключенный к второму входу первого регулятора и второму входу первого ограничителя, выход которого подключен к первому входу переключателя, связанного своим выходом с входом задатчика, о т л и ч э ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса за счет повышения качества

1669863 оу управления составом смеси и предупреждения аварийных режимов, она дополнительно содержит второй вентиль подачи воздуха, формирователи положения первого и второго вентилей подачи воздуха, три 5 функциональных блока, множитель и пороговый элемент, при этом выход формирователя положения первого вентиля подачи воздуха подключен к входу первого функционального блока, выход которого соединен 10 с первым входом третьего функционального блока, подключенного своим выходом к первому входу множителя, выход которого соединен с вторым входом переключателя, выход формирователя положения второго 15 вентиля подачи воздуха подключен к входу второго функционального блока, выход которого соединен с вторым входом третьего функционального блока, выход первого ограничителя дополнительно подключен к 20 второму входу множителя и входу порогового элемента, связанного своим выходом с третьим входом переключателя.

2. Система по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что она.дополнительно содержит несколько измерителей температуры смеси после шахт конвертора первой ступени и блок селекции, при этом выходы измерителей температур смесипосле шахт конвертора подключены к входам блока селекции, а выход блока селекции соединен с входом второго элемента сравнения.

3. Система по и, 1, и/или по и. 2, о т л ич а ю-щ а я с я тем, что она дополнительно содержит формирователь положения вентиля подачи природного газа и третий элемент сравнения, при этом выход формирователя положения вентиля подачи газа подключен к входу третьего элемента сравнения, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ.

Кэлемеиту Н

Щг2

/ гоь &руру У ялемежпа f2 аничителю 17

Составитель Г.Огаджанов

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор С,Черни

Заказ 2711 Тираж 286 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101