Способ автоматического управления отбором спирта- ректификата из ректификационной колонны

 

О П И С А Н И Е! 00 56I567

Смоа Советских

Воциалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23,08.74 (21) 2054621/13 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 08.07.77 (51) М. Кл.2 В OID 3/42

Государственный комитет

Саавта Министров СССР ла делам изобретений и открытий (53) УДК 663.55(088.8) (72) Авторы изобретения ((71) Заявитель

Л. А. Аксельрод и Б. Г. Маловичко

Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности

«Пищепромавтоматика» (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОТБОРОМ

СПИРТА-РЕКТИФИКАТА ИЗ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ

КОЛОННЫ

Изобретение относится к управлению процессом ректификации спирта или иных продуктов.

Известен способ автоматического управления отбором спирта-ректификата в зависимости от температуры или упругости паров в контрольной зоне ректификационной колонны. Однако из-за большой инерционности процесса качество регулирования получается недостаточно высоким.

Известен также способ управления по расчетному значению переменной, причем расчет осуществляют с помощью модели по возмущающим и управляющему воздействиям. При появлении рассогласования между фактическим и расчетным значениями коэффициенты модели периодически корректируют. Однако учесть в модели все возмущающие воздействия практически невозможно. В данном способе фактическое отклонение регулируемого параметра от заданного значения непосредственно не используется для управления, поэтому все неучтенные в модели возмущения не будут компенсироваться. Это значительно ухудшает качество регулирования.

По предлагаемому способу для улучшения качества регулирования управление отбором спирта-ректификата из ректификационной колонны осуществляют в зависимости от алгебраической суммы сигналов, пропорциональных, соответственно, величине расчетного и текущего значений концентрации в контрольной зоне, прогнозируемого и заданного значений концентрации в контрольной зоне, при этом прогнозируемое и расчетное значение концентрации в контрольной зоне определяют в зависимости от расходов продуктов, поступающих в колонну и выходящих пз нее. Отбор спирта-ректификата устанавливают на максимальном или минимальном уровне в за10 висимости от знака отклонения параметра, пропорционального алгебраической сумме расчетного, прогнозируемого, измеренного н заданного значений концентрации в контрольной зоне и его производных от заданных пре15 делов.

Таким образом, регулирование ведут по прогнозируемому значению концентрации в контрольной зоне, а фактические возмущения учитывают путем добавления рассогласова20 ния между измеренным и расчетным значениями этой концентрации.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом.

Спирт-ректификат отбирают из ректифика25 ционной колонны 1. Контур, состоящий из первичного преобразователя (датчика) 2 расхода, регулятора 3 и исполнительного механизма 4, стабилизирует расход спирта-ректификата. Задание на отбор спирта-ректпфика30 та (Д" ) формируют узлом, состоящим из блока 5 ограничений, сумматора 6, регулято56!567 ра 7, реализующего непрерыный закон, двух позиционных регуляторов 8, вычислительных устройств 9 и 10 и дифференциаторов 11.

Для вычисления величины m, равной алгебраической сумме сигналов, пропорциональных, соответственно, величинам расчетного, текущего, прогнозируемого и заданного значений концентрации в контрольной зоне ректификационной колонны используют следующую схему.

Вычислительное устройство 12 моделирует динамику объекта по каналам «отбор спиртаректификата (Д) — концентрация спирта в контрольной зоне (Х)» и «возмущающее воздействие — Х». На вход вычислительного устройства 12 поступают: сигнал, пропорциональный количеству отбираемого спирта-ректификата (Д) (выходной сигнал датчика 2 или, что практически эквивалентно, задание регулятору 3, т. е. Д" ); сигнал, пропорциональный возмущающему воздействию. На чертеже в виде примера показано, как реализуется учет возмущения по количеству абсолютного алкоголя (П).

Сигналы от датчиков 13 и 14 расхода и концентрации бражного дистиллята поступают в вычислительное устройство 15, выходной сигнал П которого пропорционален производительности бражной колонны 16 по абсолютному алкоголю. Этот сигнал задерживается в динамическом устройстве 17 на время прохождения продукта через эпюрационную колонну 18 и затем поступает на вход вычислительного устройства 12. Выходной сигнал вычислительного устройства 12 — расчетное значение концентрации спирта в контрольной зоне ХР в блоке 19 сравнения — сравнивается с фактическим значением этой концентрации

Х, которое измеряется датчиком 20. Величина Х может быть определена по косвенным параметрам, например по температуре или упругости паров в контрольной зоне. Величина f=X — Хр в дальнейшем играет роль возмущающего воздействия.

Прогнозируемое значение концентрации в контрольной зоне Х формируется в вычислительном устройстве 21, коэффициенты передачи которого такие же, что и вычислительного устройства 12, а динамические характеристики выбираются таким образом, чтобы обеспечить высокое качество регулирования.

По аналогии с вычислительным устройством 12 в вычислительном устройстве 21 могут учитываться и возмущающие воздействия, например производительность бражной колонны, причем для согласования динамики этот сигнал пропускают через динамическое устройство 22, моделирующее динамику ректификационной колонны по соответствующим каналам (сигнал П ) . Вычисленный таким образом сигнал Х поступает в устройство 23, которое формирует сигнал согласно соотношению

m= Х вЂ” Х*+f, (1) где Х" — заданное (постоянное) значение X.

3О

6О

Для даль!|ей!ше! о повышения ка !ества ре!" лирования сигнал П можно одновременно подавать в сумматор для регулирования отбора по возмущению, а величину П стабилизировать, например, с помощью воздействия на расход бражки (регулятор 24, исполнительный механизм 25) . Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пусть в некоторый момент времени система находится в состоянии равновесия, т. е.

Х=Х" =Х =Х! . При этом f=m=0. Если в следующий момент концентрация Х под влиянием каких-либо неучтенных в вычислительном устройстве 12 возмущений отклонится, например, в большую сторону., происходит следующее.

Поскольку Д и П остались неизменными, то в первый момент ХР=Х" и f изменится.

Согласно уравнению (1) уменьшается m.

Если это уменьшение небольшое и относительно медленное, отрабатывается непрерывная часть системы (цепочка 10 — 9 — 7) и увеличивается задание Д" так, чтобы скомпенсировалось отклонение.

При большом или резком уменьшении m отрабатывает сначала позиционная часть системы (цепочка 10 — 11 — 8), которая устанавливает Д "" на нулевом уровне, чем исключается отбор некачественного продукта. После уменьшения рассогласования m до допустимой величины Л, позиционная часть отключается и остаток рассогласования отрабатывается системой 10 — 9 — 7.

Поскольку контур 2 — 3 — 4 малоинерционен, время установления mопреде,ляется только инерционностью вычислительного устройства

21, а его параметры можно выбрать так, чтобы обеспечивался любой желаемый переходный процесс по Х и по Д. Наличие дифференцирующих устройств 11 дает дополнительные возможности для формирования переходного процесса.

Если статические характеристики вычислительных устройств 12, 21 и объекта близки, регулятор 7 устанавливает Д так, чтобы

Х вЂ” Х"", тем самым обеспечивая выполнение условий Хг=Х"" и Х=Х" .

Фактическая концентрация Х меняется по сравнению с Х с запаздыванием. Поскольку динамические характеристики вычислительного устройства 13 близки к аналогичным характеристикам объекта, величина ХР меняется точно также, как и Х, а их рассогласование во время переходного процесса остается постоянным. Выбирая соответствующим образом параметры вычислительного устройства

21, можно добиться, чтобы переходный процесс по Х повторял с запаздыванием переходный процесс по Х .

При уменьшении Х, а также при изменении задания Х предлагаемый способ осуществляют аналогично.

Таким образом переходный процесс по Х можно выбрать близким к оптимальному, чем

561567

". орму Ia изооретсния

Ъ" ч

Д вЂ” — Я4=

2 — — 3

Составитель В. Ионас

Техред Л, Брахнина

Редактор H. Коган

Корректор Л. Котова

Заказ 1470/9 Изд. № 533 Тираж 947 Подписное

ЦНИИПИ Государствсппого комитет; Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапунова, 2 су111сствс1111о у, учшается качество регулирования.

1. Способ авто;; атического управления отбором спирта-рек ификата из ректпфикационной колонны, предусматривающий измерение параметра, характеризу1ощего концентрацию спирта в контрольной зоне колонны, и определение расчетного значения этой концентрации с помощь10 модели, о т л и ч а 1О 1ц 1. и с я тем, что, с цслью улучщепия управл;11111, его осуществляют в зависимости от алгебраической суммы сигналов, пропорциональных, соответственно, ьеличине расчетного и текущего значений концентрации спирта в контрольной зоне, прогнозируемого и заданного значений концентрации в контрольной зоне, прп этом прогнозируемое и расчетное значение концентрации в контрольной зоне определяют в зависимости от расходов продуктов, поступающих в колонну и выходящих из нее.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отбор спирта-ректификата устанавливают

10 на максимальном или минимальном уровне в зависимости от знака отклонения параметра, пропорционального алгебраической сумме

„" c-;åòHîãî, прогнозируемого, измеренного и заданного значения концентрации в контрольке ной зоне и его производных от заданных предa,ë"„îâ,