SU1576177A1 - Устройство дл автоматического управлени процессом ректификации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  контрол  и управлени  процессом ректификации, осуществл емым в ректификационных колоннах в услови х, когда определение качественных характеристик сырь  или же получаемых продуктов с помощью технических средств автоматического контрол  на потоке не представл етс  возможным. Целью изобретени   вл етс  повышение качества конечного продукта. Устройство в свой состав включает датчик измер емого параметра, например датчик температуры на отборной тарелке, регулирующий блок, выход которого поступает на исполнительный механизм, установленный на линии орошени  и одновременно через корректирующий блок выполн ющий функцию модели объекта, вновь на вход этого регулирующего блока - устройства, обеспечивающего поддержание заданной четкости разделени  в услови х, когда наблюдаютс  неконтролируемые изменени  состава используемого сырь . Цель изобретени  достигаетс  тем, что известное устройство после замены в нем блока, реализующего П-закон регулировани  на ПИ-регул торе, дополн етс  блоком (или блоками) стабилизации или компенсации температуры на ниже и выше расположенных отборных тарелках, используетс  в качестве устройства регулировани  температуры на отборной тарелке, значение которой автоматически корректируетс  в зависимости от возмущени . 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам контрол  и регулировани  процесса ректификации, осуществл емого в ректификационных колоннах, и может примен тьс  в нефтеобрабатывак цей и нефтехимической промышленности в услови х , когда определение качественных характеристик сырь  и получаемых продуктов с помощью технических

средств автоматического контрол  оказываетс  невозможным.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества конечного продукта.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства автоматического управлени ; на фиг. 2 - графические зависимости реакций системы на возмущающее воздействие; на фиг, 3 и4 схемы реализации устройства автоматического , управлени  дл  простых и слоных колонн.

В устройство дл  регулировани  простых колонн (фиг. 3) вход т датчик 1 температуры низа колонны, регул тор 2, исполнительный механизм 3, датчик 4 температуры на верхней отборной тарелке, регул тор 5 с встро- енным сумматором, исполнительный механизм 6, корректирующий блок 7 и сумматор 8.

В устройство дл  регулировани  сложных колонн вход т датчики 9 и 10 температуры снизу и сверху регулируемой тарелки, устройства 11 и 12 компенсации возмущений.

Обоснование принципа работы предлагаемого устройства излагаетс  на основе следующих зависимостей и при Следующих исходных данных: Передаточна  функци  (ПФ) объекта (колонны) по каналу ср- Т0т

w0e(P) -p+T

ПФ 7Г-регул тора

) Ко+ К3

(1)

Т2Р

(2)

Где К , коэффициенты усилени ; Т - посто нные времени соответственно объекта и регул тора (определ ютс  эксперименталь- но) .

ПФ устройства, представленного на фиг. 1, при0 условии W (Р) Wo6-(P)

может быть записана в виде

т (Ж2РлТот .р /ON

J- пт - „ ., /т. тт Iт-Лh

°т 1+WR( 0/Р) или после переноса значени  Тот в левую часть т - Р 2w R(P),(PL +

r3H2WR(P)-Woff(P)

+ F

l±w iEllW °llPl 1+2WD(P)Wn,(P)

(4)

Из приведенного уравнени  видно, что принцип работы такого устройства при условии F n 0 аналогичен принципу работы простейшего одноконтурного устройства и может быть представлен уравнением

у (Р) (5) Y 6b1 F;-X6 p;i4WR(P))s

так как дл  предлагаемого устройства при уравнение (5) принимает аналогичный вид:

т Р (P)(P) -от з i+wR(P)Woff(P)

(6)

Если в последнем уравнении осуществл ть замену ПФ регуп тора и объекта соответствующими выражени ми (1) и (2), то

Т Р 2КлКгТ Р+2К,К3 ( .

f эТгр(Т1р + 1)+2К1КгТ Р+2К1К

Из уравнени  (7) дл  установившегос  состо ни ,, т„е. дл  статики, характеризуемой условием Р 0, определ ютс  функциональные возможности устройства по воспроизводимости сигнала задани :

т р KjKj от 3

(8)

Т..«Е

откуда видно, что только после подключени  сигнала задани  второму сумматору и при условии отсутстви  воз-1- мущени  обеспечиваетс  его идеальна  воспроизводимость устройством.

Поскольку принцип работы предлагаемого устройства в автоматическом режиме основываетс  на идеи,, котора  заключаетс  в том, что сигнал задани , подаваемый извне, в процессе работы устройства стабилизируетс , т„е. РЗ 0, то функциональные возможности устройства по подавлению возмущени  могут быть определены уравнением (4)з а точнее вторым слагаемым этого уравнени :

т F (P)Wj,p) m

от пь--2«к(Р)-Уов-(Р) W

которые после подстановки выражений (1) и (2) примет вид

(TiP+i)+KiKjTsP- -K.,K3 or 1Р+1)+2К К Т Р: :2к7Кз°

(10)

В статике, при Р О, из уравнени  (10) получим

То | 3;-гпоэ5. (11)

Аналогичным образом при РЗ 0 дл  устройства, изображенного на фиг„ 1s можно вывести и зависимость от возмущени  в статике сигналов f и ц

или G cp и Gop:

--±или

г -

|,™ -4- Н--

1 OPfflir

п К

с,- -Гп ---I

2К

или

+F,

1

- -4-М - -.-. - - ,

OR гп 2К

Из уравнений (11) и (13) видно, что предлагаемое устройство осуществл ет компенсацию возмущени  на 1/2 его часть и обеспечивает тем самым эквивалентное изменение как задани  регул тору температуры на отборной тарелке, так и расхода орошени .

Принцип работы такого устройства при условии, что вли ние температуры под и/или над отборной тарелкой отсутствует, заключаетс  в следующем. Увеличение РП, т.е. теплосодержани  паров, вызванное изменением Кс или Gc, всегда приводит к необходимости увеличени  расхода орошени  (фиг. 2). Увеличению расхода орошени  предшествует уменьшение сигнала if, направленное на открытие исполнительного механизма (ИМ), установленного на линии орошен и ,

Однако уменьшение сигнала (/ приводит одновременно и к увеличению сигнала Р, т.е. корректирующего воздействи , направленного на увеличение задани  регул тору температуры на отборной тарелке.

Увеличение сигнала Р , привод щее к увеличению задани  регул тору температуры , а затем и температуры на отборной тарелке способствует некоторому снижению расхода орошени . В результате , моменту завершени  переходных процессов в системе, вызванных наличием возмущенного воздействи , т.е. изменением РП на величину +4Fn, всегда соответствует новое установившеес  состо ние, при котором значени  сигналов Сори Т от отличаютс  от исходных (при4Рп 0)на эквивалентные вели

чины +ЛС0р и+дТот.

Величина ДС0. всегда составл ет 1/2 часть величины

ЙСдд , т.е. 1/2 часть того отклонени , которое имеет место при работе простейшего одноконтурного устройства (5), а отклонение температуры на отборной тарелке, т.е. величина ЭТОТ, соответственно 1/2 часть величины

10

25

30

15

20

35

40

45

50

55

д Гот . Значени  показател  качества продукта практически не измен ютс , так как увеличение температуры на отборной тарелке компенсируетс  эквивалентным увеличением расхода орошени  .

Промышленна  реализаци  устройства дл  простых колонн заключаетс  в

следующем, i

Измеренна  датчиком 1 температура низа колонны стабилизируетс  с помощью регул тора 2 и исполнительного механизма 3, установленного на линии I теплоносител  (или орошени ) в колонну (фиг.З). Температура на верхней отборной тарелке измер етс  датчиком 4, выход которого поступает на регул тор 5, реализующий Т-закон регулировани .

До момента подключени  корректирующего сигнала выходной сигнал регул тора 5 поступает только на исполнительный механизм 6, установленный на ликин орошени  II в колонну, т.е. обратна  св зь регул тора 5 через корректирующий блок разомкнута. После вывода системы на заданный режим, при котором показатель качества продукта отвечает требовани м, сигнал задани  извне, т.е. сигнал Р , фик- сирзгетс , и производитс  замыкание обратной св зи, т.е. выход корректирующего блока 7 через дополнительный сумматор 8 подключаетс  на вход сумматора , встроенного в ТГ-регул тор.

Последующее изменение сигнала РЗ производитс  лишь при необходимости введени  корректив в управление, св занных с изменением требований к качеству получаемого продукта.

Дл  сложных колонн при измен ющихс  значени х температур над и/или под регулируемой тарелкой (рассматриваетс  общий случай на примере управлени  температурой бокового погона путем изменени  расхода промежуточного орошени  IV) сигналы от датчиков 1 и 2 (фиг. 4), измер ющих температуру соответственно под и над регулируемой тарелкой, поступают на устройства компенсации указанных возмущений 3 и 9, откуда на вход сумматора 8 (где I, III и V - отбираемые продукты, II - верхнее орошение).

Технико-экономический эффект от внедрени  предлагаемого устройства при управлении процессом ректификации по сравнению с известными зналогами достигаетс  за счет сокращени  элементной базы и исключени  необходимости оценки стохастических св зей, так как величину корректирующего сигнала определ ют однозначно - она всегда равна 1/2 части величины отклонени  (относительно установившегос  значени ) сигнала на выходе регул тора температуры на отборной тарелке или же расхода орошени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  автоматического управлени  процессом ректификации, содержащее датчик температуры верха сложной ректификационной колонны, ре

   гул тор с встроенным сумматором, выход регул тора соединен с входом исполнительного механизма и входом блока коррекции, выход второго сумматора соединен с первым входом первого сумматора, первый вход первого сумматора соединен с выходом задатчика, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества конечного продукта, в его состав дополнительно введены датчик температуры низа сложной ректификационной колонны и первый и второй компенсаторы, при этом выходы датчиков температуры верха и низа сложной ректификационной колонны через первый и второй компенсаторы соединены с первым и вторым входами второго сумматора.

   Фиг.1

   Фиг.З

   Составитель А„Прусковцев Редактор Н.Гунько Техред М.Ходанич

   Заказ 1811

   Тираж 560

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ CQCP 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб„, д. 4/5

   t

   Фиг.1.

   Корректор А.Обручар

   Подписное