Способ автоматического управления отбором спирта ректификата из ректификационной колонны

О П И С А Н И Е п) 56567 Ввоз Советских Воциалистических Распчблнн(51) М. Кл,2 В 01 Р 3 явлено 23,08.74 динением заявкиГосударственный комитет Сааата Министров СССР 23) Приоритет 663,55 (088.8 53) 06,77. Бю убликова тень22 делам изобретений и открытий та опубликования описания 08.07.77 72) Авторы изобретения Л, А. Аксельрод и Б. Г. Маловичк ктно-конструкторский и научно-и автоматизации пищевой промыш Пищепромавтоматика(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕН СПИРТА-РЕКТИФИКАТА ИЗ РЕКТИФИКА КОЛОННЫОТБОРОМННОЯ ся к управлению проспирта или иных проИзобретение относитцессом ректификациидуктов.Известен способ автоматического управления отбором спирта-ректификата в зависимости от температуры или упругости паров в контрольной зоне ректификационной колонны. Однако из-за большой инерционности процесса качество регулирования получается недостаточно высоким.Известен также способ управления по расчетному значению переменной, причем расчет осуществляют с помощью модели по возмущающим и управляющему воздействиям, При появлении рассогласования между фактическим и расчетным значениями коэффициенты модели периодически корректируют. Однако учесть в модели все возмущающие воздействия практически невозможно. В данном способе фактическое отклонение регулируемого параметра от заданного значения непосредственно не используется для управления, поэтому все неучтенные в модели возмущения не будут компенсироваться. Это значительно ухудшает качество регулирования.По предлагаемому способу для улучшения качества регулирования управление отбором спирта-ректификата из ректификационной колонны осуществляют в зависимости от алгебраической суммы сигналов, пропорциональных, соответственно, величине расчетного и текущего значении концентрации в контрольной зоне, прогнозируемого и заданного значений концентрации в контрольной зоне, приэтом прогнозируемое и расчетное значение5 концентрации в контрольной зоне определяютв зависимости от расходов продуктов, поступающих в колонну и выходящих из нее, Отбор спирта-ректификата устанавливают намаксимальном или минимальном уровне в за 10 висимости от знака отклонения параметра,пропорционального алгебраической суммерасчетного, прогнозируемого, измеренного изаданного значений концентрации в контрольной зоне и его производных от заданных пре 15 делов,Таким образом, регулирование ведут попрогнозируемому значению концентрации вконтрольной зоне, а фактические возмущенияучитывают путем добавления рассогласова 20 ния между измеренным и расчетным значениями этой концентрации.Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом.Спирт-ректификат отбирают из ректифика 25 ционной колонны 1. Контур, состоящий изпервичного преобразователя (датчика) 2 расхода, регулятора 3 и исполнительного механизма 4, стабилизирует расход спирта-ректификата, Задание на отбор спирта-ректнфика 30 та (Д "т) формируют узлом, состоящим изблока 5 ограничений, сумматора 6, регулятора 7, реализующего непрерыный закон, двухпозиционных регуляторов 8, вычислительныхустройств 9 и 10 и дифференциаторов 11.Для вычисления величины ш, равной алгебраической сумме сигналов, пропорциональных, соответственно, величинам расчетного,текущего, прогнозируемого и заданного значений концентрации в контрольной зоне ректификационной колонны используют следующую схему.Вычислительное устройство 12 моделируетдинамику объекта по каналам отбор спиртаректификата (Д) - концентрация спирта вконтрольной зоне (Х) и возмущающее воздействие - Х. На вход вычислительного устройства 12 поступают: сигнал, пропорциональный количеству отбираемого спирта-ректификата (Д) (выходной сигнал датчика 2 или,что практически эквивалентно, задание регулятору 3, т. е. Дф); сигнал, пропорциональный возмущающему воздействию. На чертеже в виде примера показано, как реализуетсяучет возмущения по количеству абсолютногоалкоголя (П),Сигналы от датчиков 13 и 14 расхода иконцентрации бражного дистиллята поступают в вычислительное устройство 15, выходнойсигнал П которого пропорционален производительности бражной колонны 16 по абсолютному алкоголю. Этот сигнал задерживается вдинамическом устройстве 17 на время прохождения продукта через эпюрационную колонну 18 и затем поступает на вход вычислительного устройства 12. Выходной сигнал вычислительного устройства 12 - расчетное значение концентрации спирта в контрольной зоне ХР в блоке 19 сравнения - сравниваетсяс фактическим значением этой концентрацииХ, которое измеряется датчиком 20. Величина Х может быть определена по косвеннымпараметрам, например по температуре илиупругости паров в контрольной зоне, Величина 1=Х - Хр в дальнейшем играет роль возмущающего воздействия.Прогнозируемое значение концентрации вконтрольной зоне Х формируется в вычислительном устройстве 21, коэффициенты передачи которого такие же, что и вычислительногоустройства 12, а динамические характеристикивыбираются таким образом, чтобы обеспечитьвысокое качество регулирования.По аналогии с вычислительным устройством 12 в вычислительном устройстве 21 могутучитываться и возмущающие воздействия, например производительность бражной колонны,причем для согласования динамики этот сигнал пропускают через динамическое устройство 22, моделирующее динамику ректификационной колонны по соответствующим каналам(сигнал П). Вычисленный таким образомсигнал Х поступает в устройство 23, котороеформирует сигнал согласно соотношениюпт= Х - Х+1, (1) где Хф - заданное (постоянное) значение Х,5 10 15 2 О 25 зо 35 4 О 45 50 55 ю 65 Для дальнейшего повышения качества регулирования сигнал П можно одновременно подавать в сумматор для регулирования отборапо возмущению, а величину Г 1 стабилизировать, например, с помощью воздействия нарасход бражки (регулятор 24, исполнительный механизм 25).Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.Пусть в некоторый момент времени системанаходится в состоянии равновесия, т. е,Х=Хф=Х=Х". При этом 1=п 1=0, Если вследующий момент концентрация Х под влиянием каких-либо неучтенных в вычислительном устройстве 12 возмущений отклонится,например, в большую сторону, происходитследующее.Поскольку Д и П остались неизменными, тов первый момент ХР=Хф и 1 изменится.Согласно уравнению (1) уменьшается п.Если это уменьшение небольшое и относительно медленное, отрабатывается непрерывная часть системы (цепочка 10 - 9 - 7) и увеличивается задание Д" так, чтобы скомпенсировалось отклонение,При большом или резком уменьшении гпотрабатывает сначала позиционная часть системы (цепочка 10 - 11 - 8), которая устанавливает Дф на нулевом уровне, чем исключается отбор некачественного продукта. Послеуменьшения рассогласования гп до допустимойвеличины Ь, позиционная часть отключаетсяи остаток рассогласования отрабатываетсясистемой 10 - 9 - 7.Поскольку контур 2 - 3 - 4 малоинерционен,время установления гп определяется толькоинерционностью вычислительного устройства21, а его параметры можно выбрать так, чтобы обеспечивался любой желаемый переходный процесс по Х и по Д. Наличие дифференцирующих устройств 11 дает дополнительныевозможности для формирования переходногопроцесса.Если статические характеристики вычислительных устройств 12, 21 и объекта близки,регулятор 7 устанавливает Д так, чтобыХ - Х, тем самым обеспечивая выполнениеусловий Хг=Хф и Х=Хф,Фактическая концентрация Х меняется посравнению с Х с запаздыванием. Посколькудинамические характеристики вычислительного устройства 13 близки к аналогичным характеристикам объекта, величина ХР меняетсяточно также, как и Х, а их рассогласованиево время переходного процесса остается постоянным, Выбирая соответствующим образом параметры вычислительного устройства21, можно добиться, чтобы переходный процесс по Х повторял с запаздыванием переходный процесс по Х.При уменьшении Х, а также при изменениизадания Хф предлагаемый способ осуществляют аналогично.Таким образом переходный процесс по Хможно выбрать близким к оптимальному, чем561567 х Составитель В. Ионас Редактор Н. Кога За аз 1470/9 ЦНИИПБрахи Корректор Л. Котов Изд.533 И Государственного по делам изо 113035, Москва, Тира/ комитет; Совета бретений и откры Ж, Раушская на"./ормула изооретснпя 1. Способ авто;, атического управления отбором спирта-рск 1 ификата из ректпфикационной колонны, предусматривающий измерение параметра, характеризу 1 ощего концентрацию спирта в контрольной зоне колонны, и определение расчетного значения этой копценграции с помощью модели, отлич а ю 1 цппся тем, что, с целью улучц 1 епия управг 1 сп 11 я, его осуществляют в зависимости от алгебраической суммы сигналов, пропорциональных, соответственно, ьеличипе расчетного и текущего значений концентрации спирта в контрольной зоне, прогнозируемого и заданного значений концентрации в контрольной зоне, прп этом прогнозируемое и расчетное значение концентрации в контрольной зоне определяют в зависимости от расходов продуктов, поступающих в колонну и выходящих из нее.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что отбор спирта-ректификата устанавливают 10 на максимальном или минимальном уровне взависимости от знака отклонения параметра, пропорционального алгебраической сумме расчетного, прогнозируемого, измеренного и заданного значения концентрации в контрольке ной зоне и его производных от заданных пределов,