Устройство для автоматического управления процессом ректификации

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОМА ЕКТИ ЧЕСКОГОКАЦИИ 7) Изобретение отн вам контроля и упр м ректификации, ос ктификационных кол устроиосится авлени уществ проц емым нна условия ог е получ нически роля на ых еристик или редст токе дуктов с помощью те автоматического кон не представляется в изобретения являетс Цельюние каможныповыш Изобретени вам контроля са ректификац ректификацион стотноситс регулиро и, осущес ых колонн нефтеобра к устр ния пр ляемог ес може тывающеиности в применяться в нефтехимическ ус- енмышл еделение качес овиях, когда ых характери Родуктов с п стик сырья и получ мощью технических ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Азербайджанский институи химии им. М.Азизбекова,801576177 чества конечного продукта. Устройство в свой состав включает датчик измеряемого параметра, например датчик температуры на отборной тарелке, регулирующий блок, выход которого поступает на исполнительный механизм, установленный на линии орошения и одновременно через корректирующий блок, выполняющий функцию модели объекта, вновь на вход этого регулирующего блока - устройства, обеспечивающего поддержание заданной четкости разделения в условиях, когда наблюдаются неконтролируемые изменения состава используемого сырья. Цель изобретения достигается тем, что известное устройство после замены в нем блока, ре- Ж ализующего И-закон регулирования на 71-регуляторе дополняется блоком (или блоками) стабилизации или компенсации температуры на ниже и выше расположенных отборных тарелках, исполь- ф зуется в качестве устройства регулирования температуры на отборной тарелке, значение которой автоматически корректируется в зависимости от возмущения. 4 ил.Веа средств автоматического контроля оказывается невозможным.Целью изобретения является повышение качества конечного продукта.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства автоматическсго управления; на фиг. 2 - графические зависимости реакций системы на возмущающее воздействие; на фиг. 3 и 4(2) где К ,К,К э - коэффициенты усиления;Т и Т - постоянные времени соответственно объектаи регулятора (опрецеляются экспериментально) .ПФ устройства, представленного на фиг. 1, при условии И (Р) = И 6(Р) может быть записана в виде4 О Ы р(Р) У 06(Р) 2 Р 3-Т 0 тТот= 1+И (Р). И (Р)или после переноса значениявую часть -.Е (3) Т в ле- От 2 Ъ 7 й(Р) И 6(Р) 0" э 1+2 М (Р) Ъ 7 6(Р) 1+як(Р) И ок(Р)(4) 50Из приведенного уравнения видно, чтопринцип работы такого устройства при условии Р г, = О аналогичен принцийу работы простейшего одноконтурного устройства и может быть представлен55 уравнением 1 Р(Р) 1 о 6(Р)ьых( ) ьк( )1+1.1 (Р)У 6(Р)схемы реализации устройства автоматического, управления для простых и сложньи колонн.В устройство для регулирования простых колонн (фиг. 3) входят датчик 1 температуры низа колонны, регулятор 2, исполнительный механизм 3 датчик 4 температуры на верхней отборной тарелке, регулятор 5 с встро- О енным сумматором, исполнительный механизм 6, корректирующий блок 7 и сумматор 8.В устройство для регулирования сложных колонн входят датчики 9 и 1 О температуры снизу и сверху регулируемой тарелки, устройства 11 и. 12 компенсации возмущений.Обоснование принципа работы предЛагаемого устройства излагается на 2 О основе следующих зависимостей и при Следующих исходных данных:Передаточная функция (ПФ) объекта, г (колонны) по каналу - Т, так как для предлагаемого устройствапри Е =О уравнение (5) принимает аналогичный вид:(6) 2 И (Р)Ь 6(Р)1+Г (РЮ (Р) Если в послецнем уравнении осуществлять замену ПФ регулятора и объекта соответствующими выражениями (1) и (2), то 2 К 1 К г ТР+2 КК эд зТ Р(Т Р+1)+2 К К Т Р+2 К Кг 1г5Из уравнения (7) для установившегося состояния, т.е. для статики, характеризуемой условием Р = О, определяются функциональные возможности устройства по воспроизводимости сигнала задания: Т =Р -- 1 - ф:= Р 2 К К 0 г з 2 К К 3 ф э(8) откуда видно, что только после под-ф ключения сигнала задания второму сумматору и при условии отсутствия воз мущения обеспечивается его идеальная воспроизводимость устройством.Поскольку принцип работы предлагаемого устройства в агтоматическом режиме основывается на идеи, которая заключается в том, что сигнал задания, подаваемый "извне", в процессе работы устройства стабилизируется, т.е. Р = О, то функциональные возможности устройства по подавлению возмущения могут быть определены урав-. нением (4),. а точнее вторым слагаемым этого уравнения; Р 1+И я(Р)И,6(Р)0 в 1+2 Ы (Р) й -(Р)которые после подстановки выражений-0 т 2 К К1 Аналогичным образом нри Р = О дляь устройства, изображенного на фиг, 1, можно вывести и зависимость от возмущения в статике сигналов и,СТ, . Значения показателя качества продукта практически не изменяются, так как увеличение температуры на отборной тарелке компенсируется эквивалентным увеличением расхода орошения.Промышленная реализация устройства для простых колонн заключается в следующем.(13) или 10 1Со оИз уравнений (11) и (13) видно,что предлагаемое устройство осуществляет компенсацию возмущения на 1/2 15его часть и обеспечивает тем самымэквивалентное изменение как заданиярегулятору температуры на отборнойтарелке, так и расхода орошения.Принцип работы такого устройства 20при условии, что влияние температуры под и/или над отборной тарелкойотсутствует, заключается в следующем.Увеличение Р, т,е. теплосодержанияпаров, вызванное изменением К или 25сС с, в сегда приводит к н еобходимостиувеличения расхода орошения (фиг. 2).Увеличению расхода орошения предшествует уменьшение сигнала ., направленное на открытие исполнительного механизма (ИМ), установленного на линииорошения,.Однако уменьшение сигнала у приводит одновременно и к увеличению сигнала Р, т.е. корректирующего воздействия, направленного на увеличениезадания регулятору температуры на отборной тарелке.Увеличение сигнала Р , приводящеек увеличению задания регулятору температуры, а затем и температуры на отборной тарелке способствует некоторому снижению расхода орошения. В результате, моменту завершения переходных процессов в системе, вызванныхналичием возмущенного воздействия,т.е. изменением Р на величину +АРпвсегда соответствует новое установившееся состояние, при котором значениясигналов С и ТОтличаются От исходных (при дР =0) на эквивалентные величины +ЙС и+6 . Величина аС всеготф орда составляет 1/2 часть величины Измеренная датчиком 1 температура низа колонны стабилизируется с помощью регулятора 2 и исполнительного механизма 3, установленного на линии Е теплоносителя (или орошения) в колонну (фиг,З). Температура на верхней отборной тарелке измеряется датччком 4, выход которого поступает на регулятор 5, реализующий Г)-закон регулирования.До момента подключения корректирующего сигнала выходной сигнал регулятора 5 поступает только на исполнительный механизм б, установленный на линии орошения 11 в колонну, т.е. обратная связь регулятора 5 через корректирующий блок разомкнута. После вывода системы на заданный режим, при котором показатель качества продукта отвечает требованиям, сигналзадания извне т.е. сигнал Р фика с3сируется, и производится замыкание обратной связи, т.е, выход корректирующего блока 7 через дополнительный сумматор 8 подключается на вход сумматора, встроенного в 7 -регулятор.Последующее изменение сигнала Рз производится лишь при необходимости введения корректив в управление, связанных с изменением требований к качеству получаемого продуктаДля сложных колонн при изменяющихся значениях температур над и/или под регулируемой тарелкой (рассматривается общий случай на примере управления температурой боковоро пого.на путем изменения расхода промежуточного орошения 1 Ч) сигналы от датчиков 1 и 2 (фиг. 4), измеряющих температуру соответственно под и над регулируемой тарелкой, поступают на устройства компенсации указанных возмущений 3 и 9, откуда на вход сумматора 8 (где 1, 111 и 7 - отбираемые продукты, 11 - верхнее орошение).Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства при управлении процессом ректификации по сравнению с известными анало.,й С, т,е, 1/2 часть того отклонения, которое имеет место при работе простейшего одноконтурного устройства55 (5), а отклонение температуры на отборной тарелке, т.е. величина дТ 0 т, соответственно 1/2 часть величины1576177 Составитель А,Прусковцеведактор Н.Гунько Техред М.Ходанич Корректс бручар ираж 560 одписн о аз 181НИИПИ Го митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССР ква, Ж; Раушская наб., д. 4/5 ственного 113035,о-издательский комбинат "Патент город, ул, Гагарина,Производств гами достигается за счет сокращения элементной базы и исключения необходимости оценки стохастических связей, так как величину корректирующего сиг" нала определяют однозначно - она всег 5 да равна 1/2 части величины отклонения (относительно установившегося значения) сигнала на выходе регулятора температуры на отборной тарелке или же расхода орошения. Формула изобретения 15Устройство для автоматического управления процессом ректиФикации, содержащее датчик температуры верха сложной ректийикационной колонны, регулятор с встроенным сумматором, выход регулятора соединен с входом исполнительного механизма и входом блока коррекции, выход второго сумматора соединен с первым входом первогосумматора, первый вход первого сумматора соединен с выходом задатчика,отличающее с я тем, что, сцелью повышения качества конечногопродукта, в его состав дополнительновведены датчик температуры низа сложной ректийикационной колонны и первыйи второй компенсаторы, при этом выходы датчиков температуры верха и низасложной ректиикационной колонны через первый и второй компенсаторы соединены с первым и вторым входами второго сумматора.