Система автоматического управления тепловым режимом ректификационной колонны

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЗЮВ В 01 В"СОВЗРМИНОВИЧ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56)1. Авторское свидетельство СССР М 385591, кл. В 01 Э 3/42, 1969.2. Авторское свидетельство СССР Р 541483, кл. В 01 В 3/42, 1975.(54 )(57)СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ, содержащая датчики массовых расходов питания, орошения, дистиллята, кубового продукта и грею щего рециркулирующего потока, соединенные с входами блока вычисления массы, регулирующий клапан на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения.ЯО, 921 А 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 аС дом первого сумматора, выход которого соединен с входом коррекции коэфФициента усиления регулятора температуры, а выходы второго и четверто- С го блоков умножения на постоянный коэффициент подключены к входам вто- Я рого сумматора, выход которого соединен с входом коррекции времени изодрома регулятора температуры.Изобретение относится к системам автоматического управления химико- технологическими процессами и, в частности, к процессам ректификации углеводородных смесей.Известен способ автоматического управления ректификационной колонной путем подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны в зависимости от температуры на контрольной тарелке с коррекцией по скорости изменения температуры в точке ввода сырья Г 1 3Недостатком указанного способа является то, что в нем не учитывает 51 О ся нарушение теплового баланса ректинастроек регулятора теплового режима ректификационной колонны по массе вещества, находящегося в колонне.Цель изобретения - улучшение ка чества управления, уменьшение энергозатрат и увеличение надежности систеПоставленная цель достигается тем,что система автоматического управления тепловым режимом ректификацион нойколон ны, содержащая датчики массовыхрасходов пита ни я, орошения, дистиллята,50 кубового продукта и греющего рециркулирующего потока, соединенные с блоком вычисления массы, регулирующий 55 клапан на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны, 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 бло 60 ка вычисления массы подключен к входам первого и второго блоков умно, Фикационной колонны.Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления ректификационной колонной путем подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны 20 в зависимости от нарушения теплового баланса колонны 23.Недостатком известного способа является то, что он предназначен для управления статическими режимами 25 процесса ректификации.При изменении массовых расходов входящих в колонну или покидающих ее материальных потоков изменяется мгновенное количество массы вещества, находящегося в колонне, вследствие чего изменяются инерционные свойства колонны как объекта управления, что выражается в изменении параметров передаточной функции колонны по каналу управления. Экспериментально установлено, что при увеличении массы вещества, находящегося в колонне, коэффициент передачи колонны по каналу управления уменьшается, а главная постоянная времени растет. При этом 40 возникает необходимость в коррекции жения 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 связаны с входом первого сумматора, выход которого соединен свходом коррекции коэффициента усиления регулятора температуры, выходы второго и четвертого блоков умножения на постоянный коэффициент подключены к входам второго сумматора, выход которого соединен с входом коррекции времени изодрома регулятора температуры.На фиг. 1 представлена функциональная схема системы; на фиг. 2 Функциональная схема блока вычисления массы. Система автоматического управления тепловым режимом ректификационной колонны. 1 путем подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны 2 содержит регулятор 3 температуры на контрольной тарелке, к входу которого подсоединен выход датчика 4 температуры, а выход соединен с входом регулирующего клапана 5 на линии подачи теплоносителя в нагреватель низа колонны. Кроме того, система содержит датчики массовых расходов питания б, орошения 7, дистиллята 8, кубового продукта 9 и греющего потока 10, выходы которых подсоединены к входам блока 11 вычисления массы, выход которого подсоединен к входам блоков возведения в квадрат 12, умножения на постоянныйкоэффициент 13 и 14, причем выход блока 12 подсоединен к входам блоков умножения на постоянный 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 усиления регулятора 3 температуры, а выход сумматора 18 подсоединен к входу коррекции времени изодрома регулятора 3.Блок 11 вычисления массы (фиг, 2) содержит блоки вычитания 19 - 23, к входам которых подсоединены выходы датчиков б - 10 соответственно, а выходы блоков 19 - 23 подсоединены к входам соответствующих блоков умножения на постоянный коэффициент 24 28, выходы которых соединены с входами сумматора 29, выход которого соединен с входами блоков 12 - 14.Устройство рдЬотает следующим образом.При изменении массовых расходов любого из материальных потоков, входящих в колонну или выходящих из нее,1095921происходит изменение мгновенного ко-. занных блоков сигналы, пропорциональличества вещества, находящегося в ко- ные приращениям массовых расходов,лонне. Экспериментально установлено, поступают на блоки умножения 24 - 28что с увеличением массы вещества, соответственно, где производится умнаходящегося в колонне, коэффициейт ножение на МВ сумматоре 29 произпередачи по каналу "расход теплово водится вычисление приращения массысителя в нагреватель низа колонны - вещества в колонне. Сигнал с выходатемпература на контрольной тарелкеф блока 11,пропорциональный массе,уменьшается, а постоянная времени поступает на вход блоков 12 - 14.увеличивается. В блоке 12 производится возведениеЗависимости оптимального значения 10 массы вещества в квадрат, в блоке 13-коэффициента усиления и времени изод- производится вычисление слагаемогорома регулятора температуры от массы, а ьМ выражения (1), а в блоке 14 -вещества имеют квадратичный характер вйчисление слагаемого ЬЮМ выражен могут быть аппроксимированы полино- ния (2 ). В блоках 15 и 1 б производитмами второй степени ся вычисление слагаежх а аМ выраже 4 Кр-м +с( Йм+с 5 г ЙМ (1)г ния 71) и ЪгаМ выражения (2) соотггветственно. В сумматорах 17 и 18 про,ат:6,+Ьам+Ьгм, (г)гизводится вычисление значений Кр иТ( по,выражении(11 и (2 ) соответстгде д К, ь Ти - приращение вели-.чин коэффициентов относительно , 20 Сигнал с выхода блоков 17 и 18значений при номинальном режиме;пропорциональный 4 К идТ 1 соответста а1- постоянные венно пуп на входы коррекциикоэффициенты, определяемые экспе иментально;р д емые экспери- настроек регулятора 3, на вход котоаМ - количество массы вещества, 25находящегося в колонне и определяемого по выражениюпропорциональный рассогласованию между заданной и текущей температурами1(И на контрольной тарелке, подается на30 вход регулирующего клапана 5. Такимгде ав; - приращение массового Рас- образом, достигается коррекция находа 1-го материального потока по строек регулятора при изменении динаотношению к номинальному значению в;3 мических свойств канала управленияи,и - время дискретизации. Внедрение предлагаемой системы упСигналы с датчиков б - 10, пропор-З 5 равления тепловым режимом ректификациональные массовым расходам матери- ционной копонны позволит значительноальных потоков колонны, поступают на улучшить качество управления, уменьвходы блока 11, т.е. на входы блоков шить колеблемость температуры навычитания 19 - 23 соответственйо контрольной тарелке вокруг заданного(фиг. 2), где производится вычисле р значения, что приводит к ухудшениюние приращения массовых расходов по качества продукции и уменьшению электвыражению Ью;: ,-ь где ш , . - теку- рических затрат на проведение процесФщее значение массового расхода -го са, а также увеличит надежность сисматериального потока. С выходов ука- темы.ВНИИПИ Закаэ 4055/46 Тирах б 82 Подписное Юфилиал ППП "Патентф,г.Упгород,ул.Проектная,4