RU86329U1 - ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR - Google Patents

ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR Download PDF

Info

Publication number
RU86329U1
RU86329U1 RU2009110415/22U RU2009110415U RU86329U1 RU 86329 U1 RU86329 U1 RU 86329U1 RU 2009110415/22 U RU2009110415/22 U RU 2009110415/22U RU 2009110415 U RU2009110415 U RU 2009110415U RU 86329 U1 RU86329 U1 RU 86329U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
reactor
microprocessor controller
adaptive
reaction mass
Prior art date
Application number
RU2009110415/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Поликарпий Саввович Зубарев
Сергей Иванович Смирнов
Виктор Иванович Сахненко
Юрий Васильевич Павлов
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Специальное Конструкторско- Технологическое Бюро "Технолог"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Специальное Конструкторско- Технологическое Бюро "Технолог" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Специальное Конструкторско- Технологическое Бюро "Технолог"
Priority to RU2009110415/22U priority Critical patent/RU86329U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU86329U1 publication Critical patent/RU86329U1/en

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Устройство адаптивного управления реактором полунепрерывного действия, содержащее последовательно соединенные рубашку и змеевик, мешалку с двигателем, клапан разгрузки, измерители температуры реакционной массы, расхода дозируемого компонента, регулируемый привод мешалки, состоящий из двигателя и статического блока программного регулирования его скорости вращения, регулирующий клапан на линии подачи дозируемого компонента в реактор, выполненный запорно-регулирующим с логарифмической расходной характеристикой, электропневматический аналоговый преобразователь, расположенный у привода регулирующего клапана, микропроцессорный контроллер с монитором и принтером, адаптивный регулятор температуры реакционной массы, адаптивные компенсаторы учета колебаний температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента и программный регулятор скорости вращения двигателя мешалки в функции от объема отдозированного компонента в реактор, запрограммированные в микропроцессорном контроллере, патрубок подачи дозируемого компонента из емкости - хранилища, последовательно соединенный через регулирующий клапан и измеритель расхода с напорным патрубком, опущенным под зеркало реакционной массы непосредственно в зону работы мешалки, причем выход с измерителей температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента соединены со вторым и четвертым входами микропроцессорного контроллера соответственно, а первый выход со статического блока регулирования скорости вращения двигателя мешалки соединен с первым входом микропроцессорного контроллера, а второй выход с него направлен к двигателю меша�A device for adaptive control of a semi-continuous reactor containing a jacket and a coil connected in series, an agitator with an engine, an unloading valve, measuring instruments for the temperature of the reaction mass, the flow rate of the dosed component, an adjustable agitator drive, consisting of an engine and a static unit for programmatically controlling its rotation speed, a control valve on the line feeding the dosed component into the reactor, made shut-off with a logarithmic flow characteristic, electro-pneumatic an analog converter located at the control valve actuator, a microprocessor controller with a monitor and a printer, an adaptive temperature regulator for the reaction mixture, adaptive compensators for fluctuations in the temperature of the reaction mixture and the flow rate of the dosed component, and a software controller for the speed of the stirrer motor as a function of the volume of the dosed component into the reactor, programmed in the microprocessor controller, the supply pipe of the dosed component from the tank - storage, followed by connected through a control valve and a flow meter with a pressure pipe lowered directly under the mirror of the reaction mixture into the mixer operating zone, the output from the temperature sensors of the reaction mixture and the flow rate of the dosed component being connected to the second and fourth inputs of the microprocessor controller, respectively, and the first output from the static block the speed control of the mixer motor is connected to the first input of the microprocessor controller, and the second output from it is directed to the mesh engine

Description

Полезная модель относится к области управления объектами с нестационарной динамикой при наличии широкого спектра неконтролируемых внешних возмущений и переменной степени заполнения реактора полунепрерывного действия (РПНД)- в дальнейшем реактор, касается в частности, вопроса программного изменения температуры реакционной массы и скорости вращения мешалки в функции либо от электропроводности реакционной массы, либо по интегралу отдозированного компонента. Полезная модель может найти применение во многих отраслях промышленности при производстве различных целевых продуктов (пигментов, лаков, масел, моторных топлив, лекарств, витаминов и высокоэнергетических компонентов).The utility model relates to the field of control of objects with unsteady dynamics in the presence of a wide range of uncontrolled external disturbances and a variable degree of filling of a semi-continuous reactor (RPND) - hereinafter the reactor relates, in particular, to the issue of programmatically changing the temperature of the reaction mass and the speed of rotation of the mixer as a function of either electrical conductivity of the reaction mass, or the integral of the metered component. The utility model can find application in many industries in the production of various target products (pigments, varnishes, oils, motor fuels, drugs, vitamins and high-energy components).

Известно большое количество способов и устройств по рациональному управлению РПНД, каждый из которых используется исходя из особенностей подачи исходных компонентов, кинетики и термодинамики процесса и достигнутого уровня научно-технического прогресса.There are a large number of methods and devices for the rational management of RPND, each of which is used based on the characteristics of the feed of the initial components, kinetics and thermodynamics of the process and the achieved level of scientific and technological progress.

1. А.с.№1101293 А, МПК В01J 19/00; G05D 27/00.опубл. 1984 г.; А.с. №539598, 735293; А.с. №1118405 А, МПК В01J 19/00, опубл. Б.И. 1984, №38.1. A.S.№1101293 A, IPC B01J 19/00; G05D 27/00 publ. 1984; A.S. No. 539598, 735293; A.S. No. 1118405 A, IPC B01J 19/00, publ. B.I. 1984, No. 38.

2. Особенности реактора полунерерывного действия как объекта управления в процессах органического синтеза. Сахненко В.И. и др. Журнал «Химическая промышленность», 1995, №4, С.37-45.2. Features of a semi-continuous action reactor as a control object in organic synthesis processes. Sakhnenko V.I. and others. The journal "Chemical industry", 1995, No. 4, S.37-45.

3. Проблемы автоматизации реактора полунепрерывного действия. Сахненко В.И. и др. Журнал «Химико-фармацевтический журнал», 1996, №2, С.42-46.3. Problems of automation of a semi-continuous reactor. Sakhnenko V.I. and others. The journal "Chemical and Pharmaceutical Journal", 1996, No. 2, S. 42-46.

Известно устройство по автоматическому управлению РПНД, изложенное в статье «Вопросы эксплуатационной надежности процесса нитрования метилового эфира хлоргидрина стирола в РПНД» (см. «Химико-фармацевтический журнал, 1998, №2, С.221-226//С.226, рис.5).A device for automatic control of RPND is described in the article "Issues of operational reliability of the process of nitration of methyl ester of chlorohydrin styrene in RPND" (see "Chemical and Pharmaceutical Journal, 1998, No. 2, S.221-226 // S.226, Fig. 5).

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

1. Невысокая точность стабилизации температуры реакционной массы (±0,5 С°), связанная с отсутствием коррекции по учету взаимного влияния колебаний температуры реакционной массы и других промежуточных координат объекта управления (ОУ) - РПНД на подачу дозируемого компонента.1. The low accuracy of stabilization of the temperature of the reaction mass (± 0.5 ° C), due to the lack of correction to take into account the mutual influence of temperature fluctuations of the reaction mass and other intermediate coordinates of the control object (OS) - RPND on the feed of the dosed component.

2. Установка одноклапанной системы на сливной линии расходной емкости с дозируемым компонентом, что не позволяет обеспечить требуемую точность регулирования температуры в течение всего времени процесса дозирования и одновременно реализовать его минимальную длительность.2. Installation of a single-valve system on the discharge line of the supply tank with a dosed component, which does not allow to provide the required accuracy of temperature control during the entire time of the batching process and at the same time realize its minimum duration.

3. Невозможность точного измерения приращения уровня реакционной массы в РПНД при переменном ее составе, приводящем к существенным изменениям электрофизических и теплофизических свойств реакционной массы (плотности, электропроводности, диэлектрической проницаемости, теплоемкости). Данный недостаток приводит к невозможности правильной корректировки скорости вращения двигателя мешалки, что увеличивает длительность дозировки.3. The inability to accurately measure the increment of the level of the reaction mass in the RPND with its variable composition, leading to significant changes in the electrophysical and thermophysical properties of the reaction mass (density, electrical conductivity, dielectric constant, heat capacity). This disadvantage makes it impossible to correctly adjust the speed of the mixer motor, which increases the dosage duration.

4. Потребность в использовании расходной емкости для точного отмеривания определенного объема дозируемого компонента, необходимого только на одну технологическую операцию, отрицательным образом влияет на длительность дозировки, так как величина статического напора жидкости в расходной емкости падает по мере постепенного слива компонента, что ведет к постепенному снижению его подачи в РПНД.4. The need to use a supply tank for accurately measuring a certain volume of the dosed component, necessary for only one technological operation, negatively affects the duration of the dosage, since the value of the static pressure of the liquid in the supply tank decreases as the component drains gradually, which leads to a gradual decrease its submission to the RPND.

Описано устройство автоматического управления экзотермическим процессом в РПНД, содержащее собственно объект управления с теплообменными устройствами в виде рубашки и змеевика, мешалку с регулируемым приводом, регулирующий клапан на линии подачи дозируемого компонента, датчики температуры, реакционной массы, температуры хладоагента на входе в теплообменные устройства, его расхода и расхода дозируемого компонента, а также скорости вращения двигателя мешалки, адаптивный регулятор температуры реакционной массы, первый и второй адаптивные компенсаторы по учету колебаний температуры и расхода хладоагента, поступающего в теплообменные устройства, интегратор расхода дозируемого компонента, два сумматора (а.с. №1804903, публ. БИ №12, 1993).A device for automatic control of an exothermic process in RPND is described, which contains the actual control object with heat exchangers in the form of a jacket and a coil, an agitator with an adjustable drive, a control valve on the supply line of the dosed component, temperature sensors, reaction mass, coolant temperature at the inlet to the heat exchange devices, its flow rate and flow rate of the component to be dosed, as well as the rotation speed of the mixer motor, adaptive temperature control of the reaction mass, the first and second adapt explicit compensators for taking into account temperature fluctuations and the flow rate of the refrigerant entering the heat exchangers, the integrator of the flow rate of the dosed component, two adders (AS No. 1804903, publ. BI No. 12, 1993).

К недостаткам устройства относятся:The disadvantages of the device include:

1. Невысокая точность стабилизации температуры реакционной массы ((±0,25°С), связанная с отсутствием учета колебаний входных и выходных координат объекта (расхода дозируемого компонента и температуры реакционной массы) в контуре управления указанным параметром.1. The low accuracy of stabilization of the temperature of the reaction mass ((± 0.25 ° C), due to the lack of consideration of fluctuations in the input and output coordinates of the object (flow of the dosed component and the temperature of the reaction mass) in the control loop of the specified parameter.

2. Низкая надежность, обусловленная информационной избыточностью управляющего контура (дополнительно контролируются температура и расход хладоагента).2. Low reliability due to information redundancy of the control circuit (temperature and flow rate of the refrigerant are additionally controlled).

3. Применение локальных поэлементных пневматических средств автоматизации отрицательным образом сказывается как на метрологических и надежностных характеристик устройства, так и на его динамических качествах. В качестве ближайшего аналога предлагаемой полезной модели принято устройство автоматического управления реактором полунепрерывного действия (Патент RU №2294556, МПК G05D 27/00, опубл. 27.02.2007) - Устройства автоматического управления реактором полунепрерывного действия».3. The use of local element-wise pneumatic automation means negatively affects both the metrological and reliability characteristics of the device, and its dynamic qualities. As the closest analogue of the proposed utility model adopted device for automatic control of a semi-continuous reactor (Patent RU No. 2294556, IPC G05D 27/00, publ. 02.27.2007) - Automatic control devices for a semi-continuous reactor. "

Устройство содержит реактор с последовательно соединенными рубашкой и змеевиком, мешалкой с двигателем, клапаном загрузки реактора снабжена патрубками подачи и выхода энергетических и материальных потоков, статическим блоком управления, запорно-регулирующим клапаном с логарифмической расходной характеристикой на линии подачи дозируемого компонента в реактор с расположенным рядом с ним аналоговым электропневматическим преобразователем.The device comprises a reactor with a jacket and a coil connected in series, an agitator with an engine, a reactor loading valve, equipped with power and material flow supply and output pipes, a static control unit, a shut-off and control valve with a logarithmic flow characteristic on the dosing component supply line to the reactor located next to an analog electro-pneumatic converter.

В качестве информационных каналов используются измерители температур (6) реакционной массы, расхода дозируемого компонента и скорости вращения мешалки.As information channels, temperature meters (6) of the reaction mass, the flow rate of the dosed component and the speed of rotation of the mixer are used.

Регулирующие воздействия вырабатываются в микропроцессорном контроллере (МПК), в котором запрограммированы адаптивные принципы реализации систем с переменной структурой функционирующих в скользящем режиме: регулятора, компенсаторов учета возмущений по изменению температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента, а также программной системы регулирования скорости вращения двигателя мешалки. Выходы с измерителей параметров через МПК соединены с соответствующими входами преобразователей запорно-регулирующего клапана и двигателя мешалки. К недостаткам устройства относятся:Regulatory influences are generated in a microprocessor controller (MPC), in which adaptive principles for implementing systems with a variable structure operating in a sliding mode are programmed: a regulator, compensators for disturbances taking into account changes in the temperature of the reaction mass and the flow rate of the dosed component, as well as a software system for controlling the speed of rotation of the mixer motor. The outputs from the parameter meters through the IPC are connected to the corresponding inputs of the inverters of the shutoff-control valve and the mixer motor. The disadvantages of the device include:

1. Перерасход одного из компонентов, добавленного предварительно в реактор.1. Overspending of one of the components previously added to the reactor.

2. Увеличенная длительность подачи другого дозируемого компонента.2. The increased duration of the filing of another dosed component.

Задачей полезной модели является снижение расхода одного из исходных компонентов и сокращение длительности дозировки компонента.The objective of the utility model is to reduce the consumption of one of the starting components and to reduce the dosage duration of the component.

Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что предложено устройство адаптивного управления реактором полунепрерывного действия, снабженного последовательно соединенными рубашкой с патрубком подачи компонентов и хладоагента, змеевиком, мешалкой с двигателем, клапаном разгрузки, содержащее измерители температуры реакционной массы, расхода дозируемого компонента, регулируемый привод мешалки, состоящий из двигателя и статического блока программного регулирования его скорости вращения, регулирующий клапан на линии подачи дозируемого компонента в реактор, выполненный запорно-регулирующим с логарифмической расходной характеристикой, электропневматический аналоговый преобразователь, расположенный у привода регулирующего клапана, микропроцессорный контроллер с монитором и принтером, адаптивный регулятор температуры реакционной массы, и адаптивные компенсаторы учета колебаний температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента, при этом патрубок подачи дозируемого компонента из емкости - хранилища последовательно через регулирующий клапан и измеритель расхода соединен с напорным патрубком, опущенным под зеркало реакционной массы, непосредственно в зону работы мешалки, причем выход с измерителей температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента соединены со вторым и четвертым входами микропроцессорного контроллера, соответственно, а первый выход со статического блока регулирования скорости вращения двигателя мешалки соединен с первым входом микропроцессорного контроллера, а второй выход с него направлен к двигателю мешалки, первый выход с микропроцессорного контроллера соединен с входом статического блока программного регулирования скорости вращения движения мешалки, а второй выход направлен к входу электропневматического аналогового преобразователя. Устройство дополнительно содержит погружной кондуктометр в реакторе, выход с которого соединен с третьим входом микропроцессорного контроллера, спрямляющий узел, жестко соединенный по внутреннему контуру с низкими витками змеевика и расположенный под мешалкой, коммутатор каналов, функциональный и адаптивный блоки по программному изменению температуры реакционной массы в функции от показаний кондуктометра или по интегралу расхода отдозированного компонента, запрограммированных в микропроцессорном контроллере, а змеевик по высоте снабжен циркуляционным окном, расположенным по круговому контуру с нижним витком змеевика и равным по высоте двум-трем диаметрам трубы навивки змеевика, а коммутатор каналов, функциональный и адаптивный блоки по программному изменению температуры реакционной массы в функции от показаний кондуктометра или по интегралу расхода отдозированного компонента запрограммированы в микропроцессорном контроллере.The essence of the proposed utility model consists in the fact that a device for adaptive control of a semi-continuous reactor is proposed, equipped with a series-connected jacket with a component and coolant supply pipe, a coil, an agitator with an engine, an unloading valve, containing measuring instruments for the temperature of the reaction mass, the flow rate of the dosed component, and an adjustable agitator drive consisting of an engine and a static block of programmed regulation of its rotation speed, a control valve on the supply line for a component to be monitored into a reactor made with a shut-off control with a logarithmic flow characteristic, an electro-pneumatic analog converter located at the control valve actuator, a microprocessor controller with a monitor and printer, an adaptive controller of the reaction mass temperature, and adaptive compensators for accounting for fluctuations in the temperature of the reaction mass and the flow rate of the dosed component, at the same time, the nozzle for feeding the dosed component from the storage tank is sequentially through the control valve and a flow meter is connected to a pressure pipe, lowered under the mirror of the reaction mass, directly into the working area of the mixer, and the output from the temperature sensors of the reaction mass and the flow rate of the dosed component are connected to the second and fourth inputs of the microprocessor controller, respectively, and the first output from the static speed control unit the rotation of the mixer motor is connected to the first input of the microprocessor controller, and the second output from it is directed to the mixer motor, the first output from the microprocessor Foot controller connected to the input of the static program control unit stirrer rotation speed, and the second output is directed to the input of an analog electro-pneumatic converter. The device additionally contains a submersible conductometer in the reactor, the output of which is connected to the third input of the microprocessor controller, a rectifying unit rigidly connected along the internal circuit with low coil turns and located under the mixer, a channel switch, functional and adaptive blocks for programmatically changing the temperature of the reaction mass as a function from the readings of the conductometer or according to the integral of the flow rate of the dosed component programmed in the microprocessor controller, and the coil in height equipped with a circulation window located in a circular circuit with the lower coil of the coil and equal in height to two to three diameters of the coil winding pipe, and the channel commander, functional and adaptive blocks for programmatically changing the temperature of the reaction mass as a function of the readings of the conductivity meter or the flow rate integral of the batch component are programmed in the microprocessor controller.

В порядке обоснования данной полезной модели приводим следующие.In order to justify this utility model, we give the following.

1. Во многих отраслях промышленности, где широко используется технология органического синтеза с экзотермическими реакциями, до 70% ее реализации приходится на РПНД. Несмотря на такое широкое использование реакторов подобного типа, уровень их автоматизации остается до сих пор относительно низким из-за недостаточной изученности специфических особенностей РПНД, как объекта управления и потенциальной опасности самих процессов, проводимых в нем.1. In many industries where the technology of organic synthesis with exothermic reactions is widely used, up to 70% of its implementation falls on RPND. Despite such widespread use of reactors of this type, their level of automation is still relatively low due to insufficient knowledge of the specific features of the RPND as an object of control and the potential danger of the processes themselves.

Особенность РПНД, а следовательно и его сложность обусловлена нестационарностью динамических характеристик по каналам управляющих и возмущающих воздействий, что затрудняет стабилизацию температурного режима в реакторе с высокой динамической точностью на каждом этапе ее программного изменения. Потенциальная опасность самих процессов состоит прежде всего в их экзотермичности, а также в той скрытой громадной концентрации межатомной энергии связи, которая образуется при синтезе высокоэнергетического целевого продукта.The peculiarity of the RPND, and therefore its complexity, is due to the non-stationary nature of the dynamic characteristics along the channels of control and disturbing influences, which makes it difficult to stabilize the temperature in the reactor with high dynamic accuracy at each stage of its program change. The potential danger of the processes themselves consists primarily in their exothermicity, as well as in that latent enormous concentration of interatomic binding energy, which is formed during the synthesis of a high-energy target product.

При случайном стечении неблагоприятных обстоятельств (нарушение температурного режима, дозировки, перемешивания, охлаждения, возникновения протечек в теплообменных устройствах реактора), потенциальная опасность процесса может перейти в реальную энергию взрыва с большим материальным ущербом. Вот почему синтез высокоэффективной адаптивной системы управления РПНД является удачным решением указанных проблем.In the event of an accidental combination of adverse circumstances (violation of the temperature regime, dosage, mixing, cooling, leakage in the heat exchangers of the reactor), the potential danger of the process can turn into real energy of the explosion with great material damage. That is why the synthesis of a highly effective adaptive RPND control system is a successful solution to these problems.

2. Специфическое название реактора связано с разновидностью подачи и выгрузки материальных потоков, когда один из исходных реагентов заливается в реактор полностью, перед началом процесса дозировки, а другой затем подается непрерывно, в режиме управляемой подпитки, с целью исключения как перегрева, так и охлаждения реакционной массы. Выгрузка же реакционной массы производится периодически по окончании процессов дозировки и выдержки.2. The specific name of the reactor is associated with the type of supply and unloading of material flows, when one of the initial reagents is poured into the reactor completely, before the start of the dosage process, and the other is then fed continuously, in the mode of controlled recharge, in order to exclude both overheating and cooling of the reaction masses. The unloading of the reaction mass is carried out periodically at the end of the dosing and aging processes.

3. Регулируемый привод, являясь силовой основой многих производственных процессов в других отраслях промышленности, например, металлургической и транспортной, находит до сих пор крайне ограниченное применение в химической промышленности, что отрицательным образом сказывается на повышении их эффективности. Использование статического блока для программного регулирования скорости вращения двигателя мешалки по частоте питания его напряжения позволяет использовать в этом случае простой и надежный в эксплуатации асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с широким диапазоном изменения скорости его вращения, обеспечивая высокую эффективность протекания процесса, а также гарантируя существенное облегчение пусковых режимов, что исключает недопустимые броски тока в питающей энергосети.3. The adjustable drive, being the power base of many production processes in other industries, for example, metallurgical and transport, is still very limitedly used in the chemical industry, which negatively affects the increase in their efficiency. The use of a static unit for programmatically controlling the speed of rotation of the mixer motor according to the frequency of supply of its voltage makes it possible to use in this case a simple and reliable squirrel-cage induction motor with a wide range of variation of its rotation speed, providing high efficiency of the process, and also guaranteeing significant facilitation of starting modes, which eliminates unacceptable inrush currents in the power supply network.

4. Преимуществом РПНД является то, что в нем создаются лучшие физико-химические условия (параметры среды, характер ее движения) для проведения процесса, применяется упрощенный алгоритм пуско-остановочных режимов, а в реакторах непрерывного действия (РНД) обеспечиваются преимущества по технике реализации процесса (способы ввода исходных реагентов и вывода продукта, простота автоматизации). Стремление улучшить физико-химические условия протекания процессов в РПД (секционирование, малая степень превращения, применение каскада реакторов) приводит к воспроизведению условий, характерных для процессов, реализуемых в РНД, вызывает удорожание установки, усложнение производства.4. The advantage of RPND is that it creates the best physicochemical conditions (medium parameters, the nature of its movement) for the process, the simplified algorithm of start-stop modes is used, and in continuous reactors (RND), the advantages of the process implementation technique are provided (methods of input of initial reagents and product withdrawal, ease of automation). The desire to improve the physicochemical conditions of the processes in the RPD (sectioning, a small degree of conversion, the use of a cascade of reactors) leads to the reproduction of the conditions characteristic of the processes implemented in the RND, makes the installation more expensive, and the production more complicated.

В результате разработки алгоритма адаптивного управления РПНД процесс, проводимый в нем, становится по существу технологически непрерывным, оставаясь прежним по физико-химическим условиям протекания реакций. В этом случае он сочетает в себе преимущества процессов, реализуемых как в РНД, так и в РПНД, будучи одновременно лишен ряда недостатков присущих каждому из них в отдельности.As a result of the development of an adaptive RPND control algorithm, the process carried out in it becomes essentially technologically continuous, remaining the same according to the physicochemical conditions of the reaction. In this case, it combines the advantages of the processes implemented both in the RND and in the RPND, while being simultaneously deprived of a number of disadvantages inherent in each of them individually.

5. Скорость реакции очень чувствительна к изменениям температуры, что ясно из уравнения Аррениуса для константы скорости реакции:5. The reaction rate is very sensitive to temperature changes, which is clear from the Arrhenius equation for the reaction rate constant:

К=Ko·e-E/RT K = Ko · e -E / RT

где К - константа скорости химической реакции первого порядка, с-1 where K is the rate constant of a first-order chemical reaction, s -1

Ко - предэкспоненциальный множитель,K o - preexponential factor,

Е - энергия активации, Дж/моль;E is the activation energy, J / mol;

R - универсальная газовая постоянная;R is the universal gas constant;

Т - температура, К.T is the temperature, K.

Влияние температуры на скорость реакции может являться единственной причиной, указывающей на необходимость постепенного ее возрастания по мере истощения исходного компонента, залитого предварительно в реактор.The influence of temperature on the reaction rate may be the only reason indicating the need for its gradual increase with the depletion of the initial component, previously filled in the reactor.

При проведении же обратных реакций изменением температуры реакционной массы, можно изменять равновесие в численном направлении, что положительным образом сказывается на выходе целевого продукта.When conducting reverse reactions by changing the temperature of the reaction mass, one can change the equilibrium in the numerical direction, which positively affects the yield of the target product.

Одним из способов увеличения скорости реакции является повышение температуры, так как температура есть мера кинетической энергии частиц вещества и с ее повышением происходит ускорение процесса в желаемом направлении.One way to increase the reaction rate is to increase the temperature, since temperature is a measure of the kinetic energy of the particles of a substance, and with its increase, the process accelerates in the desired direction.

Так, при повышении же температуры на 10 К скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза. При повышении температуры на 150 К скорость такой реакции возрастает в 2,615 раз, т.е. в 1677260 раз. Таким образом, неконтролируемое повышение температуры может вызвать аварийную ситуацию.So, with an increase in temperature by 10 K, the rate of a chemical reaction increases 2-4 times. When the temperature is raised to 150 K, the rate of this reaction increases by 2.6 times 15, i.e., 1677260 times. Thus, an uncontrolled rise in temperature can cause an emergency.

Вот почему очень важно обеспечить стабилизацию температуры с высокой динамической точностью на каждом этапе ее программного изменения, что успешно решается при работе программного задатчика (блока) с переменной структурой в скользящем режиме, обеспечивая полную его адаптацию к изменяющимся условиям функционирования объекта управления.That is why it is very important to ensure temperature stabilization with high dynamic accuracy at each stage of its program change, which is successfully solved when the program setter (block) with a variable structure is in sliding mode, ensuring its full adaptation to changing operating conditions of the control object.

6. Установка спрямляющего узла под пропеллерной мешалкой с жестким соединением по контуру с нижними витками змеевика способствует созданию осевого потока реакционной массы, что обеспечивает лучшие условия теплосъема и препятствует образованию воронки, снижающей эффективность перемешивания. При выгрузке же реакционной массы продолжающаяся работа пропеллерной мешалки с созданием мощного гидродинамического напора, направленного сверху вниз (также с целью разгрузки вала от его веса), способствует существенному ускорению ее выгрузки, значительно сокращая длительность этой вспомогательной стадии.6. Installing a straightening unit under the propeller mixer with a rigid connection along the circuit with the lower turns of the coil helps to create an axial flow of the reaction mass, which provides better heat removal conditions and prevents the formation of a funnel, which reduces the mixing efficiency. When unloading the reaction mass, the ongoing operation of the propeller stirrer with the creation of a powerful hydrodynamic pressure directed from top to bottom (also with the purpose of unloading the shaft from its weight), significantly accelerates its unloading, significantly reducing the duration of this auxiliary stage.

7. Использование змеевика с «оконным проемом», расположенном на половине его высоты, даст возможность создать эффективную осевую циркуляцию реакционной массы при изначальной степени заполнения реактора с минимальной скоростью вращения мешалки. В этом случае реакционная масса циркулирует вокруг змеевика через этот «оконный проем». В противном случае мощности мешалки и объема реакционной массы будет не хватать, чтобы реакционная масса перебрасывалась через полную высоту змеевика: начнут возникать застойные зоны с аварийными последствиями.7. The use of a coil with a “window opening” located at half its height will make it possible to create an effective axial circulation of the reaction mass with an initial degree of filling of the reactor with a minimum speed of rotation of the mixer. In this case, the reaction mass circulates around the coil through this “window opening”. Otherwise, the power of the mixer and the volume of the reaction mass will not be enough for the reaction mass to be thrown over the full height of the coil: stagnant zones with emergency consequences will begin to arise.

Содержание полезной модели поясняется следующими рисунками:The content of the utility model is illustrated by the following figures:

- функциональной схемой адаптивного управления РПНД (фиг.1);- functional diagram of the adaptive control RPND (figure 1);

- структурной схемой адаптивного управления РПНД (фиг.2);- structural diagram of adaptive control RPND (figure 2);

- структурной схемой адаптивных компенсаторов неконтролируемых возмущений (фиг.3);- structural diagram of adaptive compensators for uncontrolled disturbances (figure 3);

- структурной схемой адаптивного блока программного изменения температуры реакционной массы в РПНД (фиг.4);- structural diagram of an adaptive block programmatically changing the temperature of the reaction mass in RPND (figure 4);

- графиком изменений объема предварительно залитого в реактор компонента и температуры реакционной массы в зависимости от режима регулирования (фиг.5);- a graph of changes in the volume of the component pre-poured into the reactor and the temperature of the reaction mass depending on the control mode (Fig. 5);

- графиком изменения длительности дозировки в зависимости от режима регулирования температуры максимальной массы (фиг.6);- a schedule for changing the dosage duration depending on the temperature control mode of the maximum mass (Fig.6);

- графиком изменения электропроводности реакционной массы в зависимости от длительности дозировки при программном регулировании температуры реакционной массы (фиг.7).- a graph of the change in the electrical conductivity of the reaction mass depending on the dosage duration with programmed control of the temperature of the reaction mass (Fig. 7).

Функциональная схема устройства адаптивного управления РПНД (фиг.1) включает в себя собственно реактор 1, состоящий из последовательно соединенных теплообменников: рубашки 2 и змеевика 3 посредством трубной перемотки 4. Змеевик 3 в средней своей части по уровню и по периметру оснащен оконным круговым проемом 5, равным по высоте двум - трем диаметрам трубы навивки змеевика. Внутри реактора 1 установлена мешалка 6, соединенная посредством вала 7 через редуктор 8 с двигателем мешалки 9, расположенным снаружи реактора в верхней его части. Под мешалкой к нижним виткам змеевика по внутреннему его контуру прикреплен спрямляющий узел 10.The functional diagram of the adaptive control device RPND (figure 1) includes the actual reactor 1, consisting of series-connected heat exchangers: a jacket 2 and a coil 3 through pipe rewinding 4. The coil 3 in its middle part along the level and around the perimeter is equipped with a circular circular opening 5 equal in height to two to three diameters of the coil winding pipe. An agitator 6 is installed inside the reactor 1, which is connected via a shaft 7 through a reducer 8 to the agitator motor 9 located outside the reactor in its upper part. Under the mixer, a straightening unit 10 is attached to the lower turns of the coil along its inner contour.

В днище реактора 11 смонтирован клапан разгрузки 12. Он же выполняет и функции клапана аварийного сброса реакционной массы 13 при возникновении аномальных режимов в процессе синтеза.An unloading valve 12 is mounted in the bottom of the reactor 11. It also performs the functions of an emergency relief valve 13 for reaction masses when abnormal conditions occur during synthesis.

Для подачи хладоагента 14 с высокой энергией в рубашку 2 реактора 1 предназначен патрубок 15, установленный внизу рубашки.To supply a high-energy refrigerant 14 to the jacket 2 of the reactor 1, a nozzle 15 is provided that is installed at the bottom of the jacket.

В крышку реактора 1 вставлены следующие патрубки:The following nozzles are inserted into the reactor lid 1:

17 - подача хладоагента из рубашки 2 на вход змеевика 3 по трубной перемычке 4;17 - supply of refrigerant from the shirt 2 to the input of the coil 3 through the pipe jumper 4;

18 - заполнения реактора 1 исходным компонентом 19 до уровня 20;18 - filling the reactor 1 with the initial component 19 to level 20;

21 - подачи дозируемого компонента 22 до уровня 23;21 - filing of the dosed component 22 to level 23;

24 - выхода хладоагента 25 с пониженной энтропией из змеевика 3;24 - exit refrigerant 25 with reduced entropy from the coil 3;

26 - вытяжной системы реактора для отвода газообразных продуктов реакции 27. Полукруговыми пунктирными стрелками 28 обозначена циркуляция реакционной массы в змеевике 3 при исходной степени заполнения реактора 1 (от уровня 23) и малой скорости вращения мешалки 6, а полукруглыми сплошными 29 - при средней степени заполнения реактора (до уровня 26) и возросшей скорости вращения мешалки 6.26 - exhaust system of the reactor for the removal of gaseous reaction products 27. The semicircular dashed arrows 28 indicate the circulation of the reaction mass in the coil 3 with the initial degree of filling of the reactor 1 (from level 23) and a low speed of rotation of the stirrer 6, and semicircular solid 29 - with an average degree of filling reactor (up to level 26) and an increased speed of rotation of the mixer 6.

В реакторе 1 контролируют:In the reactor 1 control:

- температуру реакционной массы посредством термопреобразователя 30, МПК 31, снабженного дисплеем и принтером;- the temperature of the reaction mass by means of a temperature Converter 30, IPC 31, equipped with a display and a printer;

- электропроводность реакционной массы при помощи погружного кондуктометра 32 и микропроцессорного контроллера 31;- electrical conductivity of the reaction mass using an immersion conductivity meter 32 and a microprocessor controller 31;

- расход дозируемого компонента 22 с использованием расходомера 33 по линии его подачи в реактор 1 и микропроцессорного контроллера 31;- the flow rate of the dosed component 22 using the flow meter 33 along the line of its supply to the reactor 1 and the microprocessor controller 31;

- скорость вращения двигателя мешалки 6 по информационному сигналу Х1 со статического блока управления его скоростью 34, пропорционального данному параметру, и микропроцессорного контроллера 31.- the rotation speed of the motor of the mixer 6 by the information signal X 1 from the static control unit its speed 34, which is proportional to this parameter, and the microprocessor controller 31.

В реакторе 1 регулируют:In the reactor 1 regulate:

- температуру реакционной массы в режиме программного параметрического ее изменения по сигналу с термопреобразователя 30 с коррекцией ее изменения либо по электропроводности реакционной массы по сигналу с кондуктометра 32 либо по интегралу расхода отдозированного компонента по сигналу с расходомера 33 с выработкой регулирующего воздействия в микропроцессорном контроллере 33 и выдачей командного сигнала через электропневматический преобразователь 35 на пневмопривод регулирующего клапана 36;- the temperature of the reaction mass in the mode of parametric programmatic change of it by the signal from the thermocouple 30 with the correction of its change either by the electrical conductivity of the reaction mass by the signal from the conductivity meter 32 or by the integral of the flow of the dosed component by the signal from the flow meter 33 with the generation of a control action in the microprocessor controller 33 and the output a command signal through an electro-pneumatic converter 35 to the pneumatic actuator of the control valve 36;

- скорость вращения мешалки в режиме программного параметрического ее изменения в функции от интеграла расхода отдозированного компонента по сигналу с расходомера 33 с выработкой регулирующего воздействия в микропроцессорном контроллере 31 и выдачей командного сигнала через статический блок регулирования скорости 34 на двигатель 9 мешалки 6.- the speed of rotation of the mixer in the programmatic parametric mode of its change as a function of the integral of the flow of the metered component according to the signal from the flow meter 33 with the generation of the regulatory action in the microprocessor controller 31 and the issuance of a command signal through the static speed control unit 34 to the motor 9 of the mixer 6.

Устройство адаптивного управления РПНД (фиг.2), запрограммированное в МПК 31, состоит из первого сумматора 37, на котором происходит вычитание текущего значения сигнала Тт, пропорциональное температуре РМ от заданного Т3, обусловленное изменением, либо электропроводности (χ) РМ либо интегралом от расхода дозированного компонента (Gк·dτ) и регулятора температуры РМ 38 (φ2), синтезированного в системе переменной структуры, функционирующей в скользящем режиме. Оно включает в себя также первый адаптивный компенсатор 39 (φ2), по выходной координате объекта управления (ОУ) (РПНД) - температуре РМ (Тт) и второй адаптивный компенсатор 40 (φ3), по входной координате объекта ОУ - расходу дозируемого компонента (Gк), а также третий адаптивный компенсатор 41 (φ4), по параметру, характеризующего изменение состава РМ (электропроводность) или степень заполнения реактора 1, что определяется по интегралу от расхода отдозированного компонента в реактор 1.The adaptive control device RPND (figure 2), programmed in the IPC 31, consists of the first adder 37, on which the current value of the signal T t is subtracted, proportional to the temperature of the PM from the given T 3 , due to a change in either the electrical conductivity (χ) of the PM or the integral from the consumption of the dosed component (G to · dτ) and the temperature regulator PM 38 (φ 2 ), synthesized in a variable structure system that operates in a sliding mode. It also includes the first adaptive compensator 39 (φ 2 ), according to the output coordinate of the control object (OS) (RPND) - the temperature of the PM (T t ) and the second adaptive compensator 40 (φ 3 ), according to the input coordinate of the object of the OS - the metering rate component (G to ), as well as the third adaptive compensator 41 (φ 4 ), according to the parameter characterizing the change in the composition of the PM (electrical conductivity) or the degree of filling of the reactor 1, which is determined by the integral of the flow rate of the dosed component into the reactor 1.

Кроме того, оно содержит первый операционный блок 42 (WΔт) по отклонению температуры РМ, вносящего соответствующую коррекцию сигнала в первый 39, второй 40 и третьи 41 адаптивные компенсаторы, а также второй сумматор 43, на котором происходит сложение выходных сигналов с адаптивных регулятора температуры 38, первого 39, второго 40 и третьего 41 компенсаторов. Выход со второго сумматора 43 (канал φ2) через электропневматический аналоговый преобразователь 35 связан с пневмоприводом запорно-регулирующего клапана 36 (Wк).In addition, it contains the first operational unit 42 (W Δt ) for the temperature deviation РМ, which makes the corresponding signal correction in the first 39, second 40 and third 41 adaptive compensators, as well as the second adder 43, on which the output signals from the adaptive temperature controller are added 38, first 39, second 40 and third 41 compensators. The output from the second adder 43 (channel φ 2 ) through an electro-pneumatic analog converter 35 is connected to the pneumatic actuator of the shut-off and control valve 36 (W to ).

Выход с интеграла 44 соединен с регулирующим приводом мешалки Wn, состоящим из последовательно состыкованных статического преобразователя частоты 34 и двигателя мешалки 9, и параллельно с первым входом коммутатора каналов 45, со вторым входом связан кондуктометр контроля электропроводности РМ (32). Выбор информационных потоков сигналов у коммутатора каналов, реализуется посредством управляющего дискретного воздействия HS. Выход с коммутатора каналов 45 направлен к функциональному блоку 46 (ФБ) для уточненной корректировки выходного сигнала, с целью получения более адекватной зависимости между текущим значение температуры РМ и значением контролируемых количественного (интеграл от расхода дозированного компонента в реактор) или качественного (электропроводность РМ) параметров, подается на второй вход третьего адаптивного компенсатора 41 (φ4).The output from the integral 44 is connected to the control drive of the mixer W n , consisting of a sequentially connected static frequency converter 34 and the motor of the mixer 9, and in parallel with the first input of the channel commutator 45, a conductivity monitoring conductor PM (32) is connected to the second input. The choice of information signal flows at the channel switch is realized by means of a control discrete action of HS. The output from the channel switch 45 is directed to the functional block 46 (FB) for a more accurate adjustment of the output signal, in order to obtain a more adequate relationship between the current value of the temperature of the PM and the value of the controlled quantitative (integral of the flow rate of the dosed component in the reactor) or qualitative (electrical conductivity of RM) parameters fed to the second input of the third adaptive compensator 41 (φ 4 ).

Для этого предназначено управляющее аналоговое воздействие HC1.The control analogue action of HC 1 is intended for this.

На ОУ (РПНД1) обозначены:On the OS (RPND1) are indicated:

W(p) - передаточные функции с переменными параметрами по управляющим и неконтролируемым возмущающим каналам.W (p) - transfer functions with variable parameters along the control and uncontrolled disturbing channels.

ΣF1 - суммарное воздействие неконтролируемых внешних воздействий;ΣF 1 - total exposure to uncontrolled external influences;

Н - текущее значение уровня РМ;H is the current value of the level of PM;

nµ - скорость вращения мешалки;nµ is the speed of rotation of the mixer;

χ - электропроводность РМ;χ is the electrical conductivity of the RM;

Gк - расход дозируемого компонента.G to - the consumption of the dosed component.

На фиг.3 представленная структурная схема адаптивных компенсаторов неконтролируемых вешних возмущений с учетом изменяя температуры РМ и расхода дозируемого компонента состоит из следующих функциональных блоков.Figure 3 presents the structural diagram of adaptive compensators for uncontrolled external disturbances, taking into account changing the temperature of the PM and the flow rate of the dosed component, consists of the following functional blocks.

Первого операционного блока 42 (WΔт), формирующего выходной сигнал д при отклонении температуры РМ от заданного переменного значения.The first operational unit 42 (W Δt ), forming the output signal d when the temperature of the PM deviates from a given variable value.

Второго операционного блока 47 (Wт), формирующего выходной сигнал f1 при изменении температуры РМ.The second operational unit 47 (W t ), forming the output signal f 1 when the temperature of the RM.

Третьего операционного блока 48 (Wi), формирующего выходной сигнал f2 при изменении расхода дозируемого компонента Gк.The third operating unit 48 (W i ), forming the output signal f 2 when the flow rate of the dosed component G to .

Первого блока умножения сигналов 49, поступающих от первого 42 и второго 47 операционных блоков, и определяющего знак произведения сигналов д·f1.The first unit of multiplication of signals 49 coming from the first 42 and second 47 operating units, and determining the sign of the product of the signals d · f 1 .

Второго блока умножения сигналов 50, поступающих от первого 42 и третьего 48 операционных блоков и определяющего знак произведения сигналов д·f2. Второго коммутатора каналов 51 (КК2), осуществляющего выработку дискретного сигнала на управляющие входы первой пары логических элементов 52 «ДА» и 53 «HE1» согласно следующему алгоритму:The second block of multiplication of signals 50 coming from the first 42 and third 48 operating units and determining the sign of the product of the signals d · f 2 . The second channel switch 51 (KK 2 ), generating a discrete signal to the control inputs of the first pair of logic elements 52 "YES" and 53 "HE 1 " according to the following algorithm:

И1(f1,д)={К1·f1 при f1·д>0;And 1 (f 1 , d) = {K 1 · f 1 for f 1 · d>0;

К2·f2 при f1·д<0;K 2 · f 2 for f 1 · d <0;

причем, K12 moreover, K 1 > K 2

Третьего коммутатора каналов 54 (КК3), осуществляющего выработку дискретного сигнала на управляющие входы второй пары логических элементов 55 «ДА2» и 56 «НЕ2» согласно следующему алгоритму:The third channel switch 54 (CC 3 ), which generates a discrete signal to the control inputs of the second pair of logic elements 55 "YES 2 " and 56 "NOT 2 " according to the following algorithm:

И2(f2,д)={К3·f2 при f2·д>0;And 2 (f 2 , d) = {K 3 · f 2 for f 2 · d>0;

К4·f2 при f2·д<0;To 4 · f 2 when f 2 · d <0;

причем, K34 moreover, K 3 > K 4

Третьего блока умножения 57 произведения входного сигнала f1 на постоянный коэффициент K1 усиления канала.The third multiplication block 57 is the product of the input signal f 1 by a constant channel gain K 1 .

Четвертого блока умножения 58 произведения входного сигнала f1 на постоянный коэффициент К2 ослабления канала.The fourth multiplication block 58 is the product of the input signal f 1 by a constant channel attenuation coefficient K 2 .

Пятого блока умножения 59 произведения входного сигнала f2 на постоянный коэффициент К3 усиления канала.The fifth block of multiplication 59 is the product of the input signal f 2 by a constant channel gain K 3 .

Шестого блока умножения 60 произведения входного сигнала f2 на постоянный коэффициент ослабления канала.The sixth multiplication block 60 is the product of the input signal f 2 by a constant channel attenuation coefficient.

На фиг.4 представленная структурная схема адаптивного блока программного изменения температуры реакционной массы в реакторе содержит следующие элементы.Figure 4 presents a structural diagram of an adaptive block programmatically changing the temperature of the reaction mass in the reactor contains the following elements.

Четвертый операционный блок G1, формирующий выходящий сигнал f3 с изменением электропроводности реакционной массы или интеграла от расхода отдозированного компонента в реактор седьмого блока умножения 62 сигналов, поступающих от первого 42 и четвертого 61 операционных блоков и определяющего знак произведения д·f3.The fourth operational unit G 1 , forming the output signal f 3 with a change in the electrical conductivity of the reaction mass or the integral of the consumption of the dosed component in the reactor of the seventh multiplication unit 62 signals from the first 42 and fourth 61 operational units and determining the sign of the product d · f 3 .

Третий коммутатор каналов 63 (КК3), осуществляющий выработку дискретного сигнала на управляющие входы третьей пары логических элементов 64 «ДА3» и 65 «НЕ3» согласно следующему алгоритму:The third channel switch 63 (KK 3 ), generating a discrete signal to the control inputs of the third pair of logic elements 64 "YES 3 " and 65 "NOT 3 " according to the following algorithm:

И3(f3,д)-{К5·f3 при f3·д>0;And 3 (f 3 , d) - {K 5 · f 3 for f 3 · d>0;

К6·f3 при f2·д<0;To 6 · f 3 when f 2 · d <0;

причем, K56 moreover, K 5 > K 6

Восьмой блок умножения 64 произведения входного сигнала f3 на постоянный коэффициент K5 усиления сигнала.The eighth unit of multiplication 64 is the product of the input signal f 3 by a constant signal gain K 5 .

Девятый блок умножения 65 произведения входного сигнала f3 на постоянный коэффициент К6 ослабления сигнала.The ninth unit of multiplication 65 of the product of the input signal f 3 by a constant attenuation coefficient K 6 .

На фиг.5 приняты следующие обозначения:In figure 5, the following notation:

По оси абсцисс: φ - степень заполнения реактора;On the abscissa axis: φ is the degree of filling of the reactor;

- φни - начальная и конечная (φки) степени заполнения реактора по данному изобретению;- φ neither - the initial and final (φ ki ) degree of filling of the reactor according to this invention;

По оси ординат:Y-axis:

Т - температура реакционной массы в К;T is the temperature of the reaction mass in K;

V - объем реакционной массы в реакторе.V pm - the volume of the reaction mass in the reactor.

Тна(ни) - начальная температура реакционной массы перед началом дозировки (прототип)T on (no) - the initial temperature of the reaction mass before dosing (prototype)

(на) и (заявленная полезная модель) (ни)(by) and (claimed utility model) (none)

Тка - конечная температура реакционной массы в конце дозировки (прототип);T ka - the final temperature of the reaction mass at the end of the dosage (prototype);

Тки - конечная температура реакционной массы в конце дозировки (заявленная полезная модель;T Ki is the final temperature of the reaction mass at the end of the dosage (claimed utility model;

Объемы реакционной массыThe volume of the reaction mass

По прототипу:According to the prototype:

Vнa - начальный объем;V na - initial volume;

Vкa - конечный объем;V ka is the final volume;

По данному изобретению:According to this invention:

Vни - начальный объем;V nor is the initial volume;

Vки - конечный объем.V Ki is the final volume.

На графике (фиг.5) цифрами обозначены:On the graph (figure 5), the numbers indicate:

68 - наклонная линия изменения объема реакционной массы в процессе дозировки (прототип);68 is an inclined line of change in the volume of the reaction mass during the dosage process (prototype);

69 - наклонная линия изменения объема реакционной массы в процессе дозировки (заявленная полезная модель);69 is an inclined line of change in the volume of the reaction mass during the dosage process (claimed utility model);

70 - горизонтальная линия изменения температуры реакционной массы при регулировании ее в режиме стабилизации (прототип);70 - horizontal line of temperature change of the reaction mass when regulating it in stabilization mode (prototype);

71 - горизонтальная линия изменения температуры реакционной массы при регулировании ее в режиме стабилизации (заявленная полезная модель).71 is a horizontal line of the temperature change of the reaction mass when controlling it in the stabilization mode (claimed utility model).

На графике на (фиг.6) цифрами обозначены следующие наклонные линии: длительность дозировки дозируемого компонента (Vд) по:On the graph in (6), the numbers indicate the following oblique lines: the dosage duration of the dosed component (V d ) by:

72- прототипу (τда);72- prototype (τ yes );

73 - заявленной полезной модели(τди);73 - the claimed utility model (τ di );

Из графика следует, что τдади;From the graph it follows that τ yesdi ;

На графике (фиг.7) показан характер изменения электропроводности реакционной массы (χ) в зависимости от длительности дозировки (τд) при программном регулировании ее температуры. Данная зависимость с учетом ее нелинейности и масштабности использована, как один из вариантов, для изменения заданного значения температуры.The graph (Fig. 7) shows the nature of the change in the electrical conductivity of the reaction mass (χ) depending on the dosage duration (τ d ) with programmed control of its temperature. This dependence, taking into account its nonlinearity and scale, was used, as one of the options, to change the set temperature.

Устройство адаптивного управления РПНД функционирует следующим образом.The adaptive control device RPND operates as follows.

При изменении температуры реакционной массы информационный сигнал с измерителя температуры 30 поступает на микропроцессорный контроллер 31, где сравнивается с переменным заданным значением на первом сумматоре 37 и одновременно подается на первый вход первого адаптивного компенсатора 39 для выработки корректирующего сигнала управляющему воздействию. Разность сигналов с первого сумматора 37 поступает на входы адаптивного регулятора температуры 38 и первого операционного блока 42.When the temperature of the reaction mass changes, the information signal from the temperature meter 30 is fed to the microprocessor controller 31, where it is compared with a variable setpoint on the first adder 37 and simultaneously fed to the first input of the first adaptive compensator 39 to generate a correction signal for the control action. The difference of the signals from the first adder 37 is fed to the inputs of the adaptive temperature controller 38 and the first operating unit 42.

Сигнал с измерителя расхода 33 дозируемого компонента 22 поступает на первый вход второго адаптивного компенсатора 40, а сигнал с первого операционного блока 42 направляется на вторые входы первого и второго адаптивных компенсаторов 39 и 40.The signal from the flow meter 33 of the dosed component 22 is fed to the first input of the second adaptive compensator 40, and the signal from the first operational unit 42 is sent to the second inputs of the first and second adaptive compensators 39 and 40.

Заданное значение температуры Т3 является величиной переменной и определяется функциональной зависимостью либо от электропроводности реакционной массы (информационный канал Х3) либо по интегралу от объема дозированного компонента, определяемый в блоке 44. В коммутаторе каналов 45 устанавливается, какой вид сигнала является более приемлемым по изменению заданного значения температуры реакционной массы. Окончательная корректировка сигнала по программному изменению температуры реакционной массы достигается в функциональном блоке 46, выходной сигнал с которого поступает и на второй вход первого сумматора 37 и на первый вход адаптивного программного блока изменения температуры реакционной массы 41, а сигнал с первого операционного блока 42 направляется на второй вход адаптивного программного блока изменения температуры реакционной массы 41.The set temperature T 3 is a variable and is determined by a functional dependence either on the electrical conductivity of the reaction mass (information channel X 3 ) or on the integral of the volume of the dosed component, determined in block 44. In the channel switch 45, it is established which type of signal is more acceptable for the change the set value of the temperature of the reaction mass. The final correction of the signal by programmatically changing the temperature of the reaction mass is achieved in the functional block 46, the output signal from which is supplied to the second input of the first adder 37 and to the first input of the adaptive program unit for changing the temperature of the reaction mass 41, and the signal from the first operation unit 42 is sent to the second the input of the adaptive program unit for changing the temperature of the reaction mass 41.

Выходной сигнал с адаптивного регулятора температуры 38 и скорректированные сигналы с первого 39, второго 40 адаптивных компенсаторов и с адаптивного блока программного изменения температуры реакционной массы 41 подаются на второй сумматор 43, выход с которого через электропневматический аналоговый преобразователь 35 поступает на пневмопривод регулирующего клапана 36, воздействуя на расход дозируемого компонента таким образом, чтобы рассогласование между текущим значением температуры реакционной массы и переменным заданным ее значением свести с максимальным быстродействием к минимуму. Сигнал с интеграла расхода 44 направляется также к статическому блоку регулирования скорости 34 вращения двигателя 9 мешалки в режиме программного ее изменения для стабилизации интенсивности перемешивания реакционной массы; при переменной степени заполнения реактора.The output signal from the adaptive temperature controller 38 and the corrected signals from the first 39, second 40 adaptive compensators and from the adaptive program temperature change unit 41 of the reaction mass 41 are supplied to the second adder 43, the output of which through the electro-pneumatic analog converter 35 is supplied to the pneumatic actuator of the control valve 36, acting on the flow rate of the dosed component so that the mismatch between the current temperature of the reaction mass and its variable set value minimize maximum speed. The signal from the flow integral 44 is also sent to the static unit for controlling the speed of rotation 34 of the mixer motor 9 in the program change mode to stabilize the intensity of mixing of the reaction mass; with a variable degree of filling the reactor.

Использование данной полезной модели позволяет на 15-21% уменьшить расход исходного компонента и на 18-22% сократить длительность дозировки компонента.The use of this utility model allows to reduce the consumption of the starting component by 15-21% and to reduce the dosage of the component by 18-22%.

Claims (1)

Устройство адаптивного управления реактором полунепрерывного действия, содержащее последовательно соединенные рубашку и змеевик, мешалку с двигателем, клапан разгрузки, измерители температуры реакционной массы, расхода дозируемого компонента, регулируемый привод мешалки, состоящий из двигателя и статического блока программного регулирования его скорости вращения, регулирующий клапан на линии подачи дозируемого компонента в реактор, выполненный запорно-регулирующим с логарифмической расходной характеристикой, электропневматический аналоговый преобразователь, расположенный у привода регулирующего клапана, микропроцессорный контроллер с монитором и принтером, адаптивный регулятор температуры реакционной массы, адаптивные компенсаторы учета колебаний температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента и программный регулятор скорости вращения двигателя мешалки в функции от объема отдозированного компонента в реактор, запрограммированные в микропроцессорном контроллере, патрубок подачи дозируемого компонента из емкости - хранилища, последовательно соединенный через регулирующий клапан и измеритель расхода с напорным патрубком, опущенным под зеркало реакционной массы непосредственно в зону работы мешалки, причем выход с измерителей температуры реакционной массы и расхода дозируемого компонента соединены со вторым и четвертым входами микропроцессорного контроллера соответственно, а первый выход со статического блока регулирования скорости вращения двигателя мешалки соединен с первым входом микропроцессорного контроллера, а второй выход с него направлен к двигателю мешалки, первый выход с микропроцессорного контроллера соединен с входом статического блока программного регулирования скорости вращения движения мешалки, а второй выход направлен к входу электропневматического аналогового преобразователя, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит погружной кондуктометр в реакторе, выход с которого соединен с третьим входом микропроцессорного контроллера, а также спрямляющий узел, жестко соединенный по внутреннему контуру с нижними витками змеевика и расположенный под мешалкой, при этом змеевик по середине своей высоты снабжен циркуляционным окном, расположенным по круговому контуру змеевика и равным по высоте двум-трем диаметрам трубы навивки змеевика, а коммутатор каналов, функциональный и адаптивный блоки по программному изменению температуры реакционной массы в функции от показаний кондуктометра или по интегралу расхода дозированного компонента запрограммированы в микропроцессорном контроллере.
Figure 00000001
A device for adaptive control of a semi-continuous reactor containing a jacket and a coil connected in series, an agitator with an engine, an unloading valve, measuring instruments for the temperature of the reaction mass, the flow rate of the dosed component, an adjustable agitator drive, consisting of an engine and a static unit for programmatically controlling its rotation speed, a control valve on the line feeding the dosed component to the reactor, made shut-off with a logarithmic flow characteristic, electro-pneumatic an analog converter located at the control valve actuator, a microprocessor controller with a monitor and a printer, an adaptive temperature regulator for the reaction mixture, adaptive compensators for taking into account fluctuations in the temperature of the reaction mixture and the flow rate of the dosed component, and a software controller for the rotation speed of the mixer motor as a function of the volume of the dosed component into the reactor, programmed in the microprocessor controller, the nozzle for feeding the dosed component from the storage tank is followed by connected through a control valve and a flow meter with a pressure pipe lowered under the mirror of the reaction mass directly into the zone of operation of the mixer, the output from the temperature sensors of the reaction mass and the flow rate of the dosed component being connected to the second and fourth inputs of the microprocessor controller, respectively, and the first output from the static block the speed control of the mixer motor is connected to the first input of the microprocessor controller, and the second output from it is directed to the mesh engine ki, the first output from the microprocessor controller is connected to the input of the static block of the software for controlling the speed of the mixer, and the second output is directed to the input of the electro-pneumatic analog converter, characterized in that it further comprises an immersion conductometer in the reactor, the output of which is connected to the third input of the microprocessor controller as well as a straightening unit, rigidly connected along the inner contour with the lower turns of the coil and located under the mixer, while the coil in the middle of its height it is equipped with a circulation window located along the circular contour of the coil and equal in height to two or three diameters of the coil winding pipe, and the channel commander, functional and adaptive blocks for programmatically changing the temperature of the reaction mass as a function of the readings of the conductivity meter or the integral of the flow rate of the dosed component programmed in the microprocessor controller.
Figure 00000001
RU2009110415/22U 2009-03-23 2009-03-23 ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR RU86329U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110415/22U RU86329U1 (en) 2009-03-23 2009-03-23 ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110415/22U RU86329U1 (en) 2009-03-23 2009-03-23 ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU86329U1 true RU86329U1 (en) 2009-08-27

Family

ID=41150367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009110415/22U RU86329U1 (en) 2009-03-23 2009-03-23 ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU86329U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8668380B2 (en) Method for operating a calorimeter
CA1115585A (en) Method and apparatus suitable for the preparation of agx-emulsions
US20020044494A1 (en) Process for the continuous production of mixtures of substances and reaction mixtures and device for its implementation
EP0321210A2 (en) Automated calorimeter and methods of operating the same
RU86329U1 (en) ADAPTIVE CONTROL DEVICE FOR SEMI-CONTINUOUS ACTION REACTOR
RU2294556C1 (en) Device for automatic control over semi-continuous action reactor
Wenzel et al. Reactive mixing in rotating packed beds: On the packing’s role and mixing modeling
US3351430A (en) Method for the automatic control of reactions in continuous flow reaction series
Nikulina et al. Optimization of direct quality indexes of automatic control systems of steam generator productivity
CN216727219U (en) Reaction kettle device with automatic regulation and control function
JP3552064B2 (en) Method for controlling hydrogen production apparatus and apparatus therefor
Caetano et al. Modeling and control of an exothermal reaction
RU2534365C2 (en) Method for automatic control of synthesis reactor for suspension polymerisation of styrene
RU2326424C2 (en) System of automatic temperature profile support in reactor
RU2299094C2 (en) Device of the automatic control over the reactor of the semi-continuous operation
US3881875A (en) Equipment for the continuous production of synthetic resins for the varnish industry
CN114423504A (en) System and method for optimizing fermentation process
JP2004099727A (en) Reaction apparatus
SU764716A1 (en) Exothermal process control method
JP2008137173A (en) Moistened powder formation apparatus
SU1214190A1 (en) Method of automatic controlling of chemical semicontinuous reactor for liquid-phase exothermal processes
US10108206B2 (en) Apparatus and method of operating a stirring mechanism
RU2754804C2 (en) Method for automatic control of suspension polymerisation reactor
Wadzani et al. Design, fabrication and Characterization of a 7 Litre Esterification Reactor
RU182021U1 (en) DEVICE FOR AUTOMATIC INPUT OF RETURNED XYLENE TO ALKIDE RESIN PRODUCTION REACTOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100324