SU1095921A1 - Система автоматического управлени тепловым режимом ректификационной колонны - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам автоматического управлени  химикотехнологическими процессами и, в частности, к процессам ректификации углеводородных смесей.

Известен способ автоматического управлени  ректификационной колонной путем подачи теплоносител  в нагреватель низа колонны в зависимости от температуры на контрольной тарелке с .коррекцией по скорости изменени  температуры в точке ввода сырь  .

Недостатком указанного-способа  вл етс  то, что в нем не учитываетс  нарушение теплового баланса ректификационной колонны.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ автоматического управлени  ректификационной колонной путем подачи теплоносител  в нагреватель низа колонны в зависимости от нарушени  теплового баланса колонны С21.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что он предназначен дл  управлени  статическими режимами процесса ректификации.

При изменении массовых расходов вход щих в колонну или покидающих ее материальных потоков измен етс  мгновенное количество массы вещества, наход щегос  в колонне, вследствие чего измен ютс  инерционные свойства колонны как объекта управлени , что выражаетс  в изменении параметров передаточной функции колонны по каналу управлени . Экспериментально установлено , что при увеличении массы вещества , наход щегос  в колонне, .коэффициент передачи колонны по каналу управлени  уменьшаетс , а главна  посто нна  времени растет. При этом возникает необходимость в коррекции настроек регул тора теплового режима ректификационной колонны по массе вещества , наход щегос  в колонне.

Цель изобретени  - улучшение качества управлени , уменьшение энергозатрат и увеличение надежности системы .

Поставленна  цель достигаетс  тем что система автоматического управлени  тепловым режимом ректификационной колонны, содержаща  датчики массовых расходов пита ки , орошени , дистилл та, кубового продукта и греющего рециркулирующего потока, соединенные с блоком вычислени  массы, регулирующий клапан на линии подачи теплоносител  в нагреватель низа колонны, дополнительно содержит регул тор температуры на контрольной тарелке, соединенный с регулирующим клапаном, блок возведени  в квадрат, четыре блока умножени  на посто нный коэффициент и два сумматора, при этом выход блока вычислени  массы подключен к входам первого и второго блоков умножени  на посто нный коэффициент и к входу блока возведени  в квадрат, выход которого .соединен с входами третьего и четвертого блоков умножени  на посто нный коэффициент, выходы первого и третьего блоков.умноени  св заны с входом первого-суматора , выход которого соединен с входом коррекции коэффициента усилени  регу 1 тора температуры, выходы второго и четвертого блоков умножени  на посто нный коэффициент подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с входом коррекции времени изодрома регул тора температуры.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема системы; на фиг. 2 функциональна  схема блока вычислени  массы.

Система автоматического управлени  тепловым режимом ректификационной колонны 1 путем подачи теплоносител  в нагреватель низа колонны 2 содержит регул тор 3 температуры на контрольной тарелке, к входу которого подсоединен выход датчика 4 температуры , а выход соединен с входом регулирующего клапана 5 на линии подачи теплоносител  в нагреватель низа колонны. Кроме того, система содержит датчики массовых расходов питани  б, орошени  7, дистилл та 8, кубового продукта 9 и греющего потока 10, выходы которых подсоединены к входам блока 11 вычислени  массы, выход которого подсоединен к входам блоков возведени  в квадрат 12, умножени  на посто нныйкоэффициент 13 и 14, причем выход блока 12 подсоединен к входам блоков умножени  на посто нный коэффициент .15 и 16, выход блока 15 подсоединен к входу сумматора 17, к второму входу которого подсоединен выход блока 13. Выход блока 16 подсоединен к одному из входов сумматора 18, к второму входу которого подсоединен выход блока 14. Выход сумматора 17 подсоединен к входу коррекции коэффициента усилени  регул тора 3 температуры, а выход сумматора 18 подсоединен к входу коррекции времени изодрома регул тора 3.

Блок 11 вычислени  массы (фиг. 2) содержит блоки вычитани  19 - 23, к входам которых подсоединены выходы датчиков 6-10 соответственно, а выходы блоков 19 - 23 подсоединены .к входам соответствующих блоков умножени  на посто нный коэффициент 24 28 , выходы которых соединены с входами сумматора 29, выход которого соединен с входами блоков 12 - 14.

Устройство р Ьотает следующим образом .

При изменении массовых расходов любого из материальных потоков, вход щих в колонну или выход щих из нее.

происходит изменение мгновенного количества вещества, наход щегос  в колонне . Экспериментально установлено, что с увеличением массы вещества, наход щегос  в колонне, коэффициейт передачи по каналу расход теплоносител  в нагреватель низа колонны температура на контрольной тарелке уменьшаетс , а посто нна  времени увеличиваетс .

Зависимости оптимального значени  -коэффициента усилени  и времени изодрома регул тора температуры от массы вещества имеют квадратичный характер и могут быть аппроксимированы полиномами второй степени

.2

((

,,-bfe 4A - -b24/M ( 2|

где д Кр , d Ти - приращение величин коэффициентов относительно значений при номинальном режиме; I ар,а,а2 ,Ьр ,Ь ,Ь2 - посто нные коэффициенты, определ е ие экспериментально;

ДМ - количество вещества, наход щегос  в колонне и определ емого по выражению

.f

лт.Л-1

ДМ

iM.

где dm , - приращение массового расхода i-ro материального потока по отношению к номинальному значению mj;

at - врем  дискретизации. Сигналы с датчиков 6-10, пропорциональные массовым расходам материал ных потоков колонны, поступают на входы блока 11, т.е. на входы блоков вычитани  19 - 23 соответственно (фиг. 2), где производитс  вычисление приращени  массовых расходов по выражению Am; - м, где т - текущее значение массового расхода 1-го материального потока. С выходов указанных блоков сигналы, пропорциональные приращени м массовых расходов, поступают на блоки умножени  24-28 соответственно, где производитс  умножение на dt., В сумматоре 2 производитс  вычисление приращени - массы вещества в колонне. Сигнёш с выхода блока И пропорционсшьный массе, поступает на вход блоков 12 - 14. В блоке 12 производитс  возведение массы вещества в квадрат, в блоке 13 производитс  вычисление слагаемого выражени  (1), а в блоке 14 вычисление слагаемого выраже ни  (2 I. В блоках 15 и 16 производит5 с  вычисление слагаемых выражени  (1) и bjuM выражени  12) соответственно . В сумматорах 17 и 18 про )изводитс  вычисление значений Кр и j по. выражению (II и (2) соответственно .

Сигнал с выхода блоков 17 и 18., ,,пропорциональный 4Кр соответственно , поступает на входы коррекции настроек регул тора 3, на вход которого поступает сигнал, пропорциональный температуре на контрольной тарелке от датчика 4, а выходной сигнал,

пропорциональный рассогласованию между заданной и текущей температурами на контрольной тарелке, подаетс  на

0 вход регулирующего клапана 5. Таким образом, достигаетс  коррекци  настроек регул тора при изменении динамических свойств канала управлени . Внедрение предлагаемой системы уп5 равлени  тепловым режимом ректификационной колонны позволит значительно улучшить качество управлени , уменьшить колеблемость температуры на контрольной тарелке вокруг заданного значени , что приводит к ухудшению качества продукции и уменьшению электрических затрат на проведение процесса , а также увеличит надежность системы .

Uucmt/A m

8

fit/та- Г Hue L

Орошеное

-1

/1

KySoSi

crjt

и кость

11

12

/J

JT

i

Claims (1)

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ, содержащая датчики массовых расходов питания, орошения, дистиллята, кубового продукта и греющего рециркулирующего потока, соединенные с входами блока вычисления массы, регулирующий клапан на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны, отличающая- с я тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат, и увеличения надежности системы, она дополнительно содержит регулятор температуры на контрольной тарелке, соединенный с регулирующим клапаном, блок возведения в квадрат, четыре блока умножения на постоянный коэффициент· и два сумматора, при этом выход блока вычисления массы подключен к входам

   - первого и второго блоков умножения на постоянный коэффициент и к входу блока возведения в квадрат, выход которого соединен с входами третьего и четвертого блоков умножения на постоянный коэффициент, выходы первого и третьего блоков умножения на постоянный коэффициент связаны с вхо-ig дом первого сумматора, выход которого соединен с входом коррекции коэффициента усиления регулятора темпе- _„ ратуры, а выходы второго и четверто- t·· го блоков умножения на постоянный коэффициент подключены к входам вто- 2 рого сумматора,выход которого сое- £7. динен с входом коррекции времени изодрома регулятора температуры.

   СЛ ζ© h?