Способ автоматического управления непрерывнодействующим трехколонным брагоректификационным аппаратом

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Солиалистическик(43) Опубликован Государственный комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий 05,02.76. Бюллете(71) Заявитель Всесоюзный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт автоматизации пищевой промышленности Пищепромавтоматика(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯН ЕП РЕРЫВНОДЕЙСТВУЮЩИМ ТРЕХКОЛОН НЫМБРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫМ АППАРАТОМ О пропор- поступает Изобретение относится к автоматизациипроцессов ректификации, а именно к автоматизация иногоколонных браворекъификационных и ректификационных установок.Известен способ автоматического управления трехколонным брагоректификационным аппаратом, предусматривающий регулировачие расхода пара в колонны аппарата,бражки и охлаждающей воды, регулированиеотбора спирта-ректификата, стабилизациюуровня в колоннах и определение производительности бражной колонны по абсолютномуалкоголю,Цель изобретеесия - уменьшение потерьготового продукта и повышение его качества,Для этого отоор спирта. ректификата регулируют в зависимости от величинырассогласования текущего значения расхода спиртаректификата от заданного, определяемого попроизводительности бражной колонны сучетом динамических свойств аппарата и,параметрутру, х ар актер изующему,концентр ациюпродукта в контрольной зоне,ректификационной,колонны, например температуре, атакже от величины рассогласования параметра, характеризующего концентрацию, продукта от задаиного значения и величины, получаемой при дифференцировании этого рассо гл ас ов ания,На фиг. 1 изображена функциональная схема управления непрерывнодействующимтрехколонным брагоректификацпонным аппаратом; на фиг. 2 - упрощенная функциональная схема управления двухколочным5 ректпфикационным аппаратом.Схема содержит браиную 1, эпюрационную 2, ректификационную 3 колонны и дефлегматоры 4 соответствующих колонн; регуляторы б - 17, вычислительные устройства1 О 18, 19; динамическое устройство 20, дифференциаторы 21, исполнительные, механизмы22, 23; датчики расхода 24, 25, температуры2 б, 27, концентрации 28, давления 29 - ЗЗ иуровня 34 Зб.1 Для ректификационного аппарата схема(см. фиг. 2) содержит дополнительно датчик37 концентрации водно. спиртовой смеси,Регулятор бвоздействуя на исполнительный механизм 22 на трубопроводе подачи2 бражки, стабилизирует в соответствии с заданием производительность бражной колонны по абсолютному алкоголю. Эта производительность определяется с помощью вычислительного устройства 18 по сигналам от25 датчша 24 расхода бражного дпстиллята идатчика 2 б температуры верха бражной колонны ,характеризующей концентрациюспирта в бражном дисгилляте).Выходной сигнал устройства 18ЗО циональный производительности,(1) 5 10 15 где на вход динамического устройства 20 с пере,даточной функцией вида где Р,(р) - передаточная функция по каналу производительность бражной,колонны - концентрация спирта в контрольной зоне ректификационной колонны.1 У,(р) - передаточная функция по каналу отбор спирта-ректификата - концентрация спирта в кочтрольной зоне ректнфикацпонной колонны.Показателями концентрации спирта в кон 1 рольной зоне ректификационной колонны могут иметь параметрынапример, упругость паров или температура, Поэтому К (р) и Р", (р) могут быть передаточными функцияи по каналам с упругостью паров ,или температурой в качелве выходных параметров.Выходной сигнал П(1) динамического у"тройства 0 гоступает в вычислительпсе устройство 19. На вход устройства 19 подают также сипналы от датчика 28 концентрации спирта в контрольной зоне, от регулятора 6 от дифференцирующих устройств 21, число и которых зависит от порядка дифференциального уравнения, спиерзающего переходные процессы по концентрации спирта в контрольной зоне, например, д=2. Вычисли. тельное устройство 19 формирует заданьице в контур регулирования расхода спирта-ректификата, состоящий из,датчика расхода 26, регулятора 7 и исполнительного механизма 23, Выходной сигнал устройства 19 может, например, иметь,вид: 0"=,1.,(Х - Х,"),1 П (1)К(Л" Л" (и) 1) (7) Йф - задание в контуррегулирования от бора спирта-ректи фиката;П- выходной силналустройства 20,пропорциональный производительности первойколонны;(Хк) -Хд - величина, пропорциональная концентрации спиртав готовом продукте;Х, - выходной силналдатчика 28 концептрации спирта; Ц(Х; - Х,. ),1 - величина, зависящая от выходногосигнала регулятора 6;Х,- задание регулято 1 - время;Х,Х,", Х 0 - соответст в е н н о,лервая, вторая,и-ая производныепо времени,выходного сигналарегулятора 6;1,(Х, Х , Х1) - величина, зависящая от выходныхсигнало,в дифференциаторов 21. Вид и параметры функций 1, и : выбираются таким образом, чтобы выполнялось условие: О- 1 з йк к " ", 1 11, -=; -,Зогде з - заданная малая величина Тч 1время усреднения, определяемое, например, емкостью колонны, Система автоматического управления бр агар ектификационной установкой, реализующая описываемый способ, включает в себя также контуры регулирования давления, темлературы, уровня кубовых продуктов соответствующих колонн путем воздействия на расхады пара, охлаждающей воды, барды, эпюрата и лютерной воды.Вариант предлагаемого способа для двухг 0колонного ректификационного аппарата (см, фиг. 2) отличается от описанного только тем, что регулятор 6 воздействует на,исполнительный механизм 22 да трубопроводе спиртасырца. На вход вычислительного устройства 18 лоступают сигналы от датчика 24 расхода спирта-сырца и датчанка 87, определяющего концентрацию спирта в нем. В остальном схема аналогична изображенной на фиг. 1.Предлагаемый способ управления осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).При изменении концентрации ,спирта збражке изменяется температура в контрольной зоне бражной колонны, концентрация 55 спирта в бражном дистилляте и расход бражного дистиллята, Регулятор 11 изменяет расход пара 40 в бражную колонну 1 так, чтобы температура в контрольной зоне стала прежней. Концентрация спирта в бражном дис тилляте также будет прежней (посколькутемпература и концентрация взадмосвязаны), Изменение расхода пара в бражную колонну приведет к изменению расхода бражногодистиллята.65 Изменения крепости и расхода бражногодистцллятя приведут к изменению производительности бражной колонны по абсолютному алкоголю. Вычислительное устрой тво 13 по температуре в контрольной зоне бра;кой колонны и по расходу бражного дистиллята определяет мгновенную производительность бражной колонны по абсолютному алкоголю. При изменении этой производительности регулятор 5 изменит расход бражки так, чтобь вернуть производительность к прежнему (заданному) значению.Из-за неточности регулирования фактическая производительность бражной колонны будет несколько отличаться от заданной, причем это отличие может изменяться с течением времени.Через время, равцое времени,прохождения частиц спирта от выхода бражной колонны 1 до контрольной зоны ректификационцой колонны 3, все указанные изменения производительности приведут к изменению концентрации спирта в контрольной зоне ректифцкациоцной колонны.После вычислительного устройства 18 сигнал, пропорциональный производительности бражной колонны, задерживается на необходимое время в динамическом устройстве 20 и поступает,на вычислительное устройство 19, которое формирует задание 0 ф регулятору 7 расхода спирта-ректификата в соответствии с уравнением (2).Расход спирта-ректификата, изменяется таким образом, чтобы изменения ко 1 центрации Хспирта в контрольной зоне ректификационной колонны от изменения фактической производительности бражной колонны цизменения расхода спирта-ректификата взаимно компенсировали друг друга.На концентрацию спирта в контрольной зоне ректификационной колонны, кроме указанных производительностей, могут влиять также другие факторы. Все эти изменения фиксируются датчиком 28.Регулятор б и дифференциаторы 21, корректируя через устройство 19 задание регулятору 7, стабилизируют концентрацию спирта в контрольной зоне Х,.При этом, если Х, (1) = Х," = сопМ, то 12 = О и Уз =О цли в более общем случае 2+13 =.": задание регулятору 7 отоора спцрта-ректцф 1 КЗТЯ РЯВНО517 (1) 1 (11) В этом случае материальный баланс точно выполняется в каждый момент времени.Если Х.1) Х+, то условие (4) не выполняется. В этом случае, в силу условия (3), материальный баланс ректцфикаццОннОЙ колонны по абсолютному алкоголю будет выполняться в среднем за время Т с точностью до малой величины в.Аалогично осуществляется упразленцедзухколонной ректифнкаццонной установкой (см. фиг. 2).Измерение производительности оражнойколснны может осуществляться как на ее выходе; так и на ее входе.Формула изобретенияСпосоо явтоматцческого управления нспрерывнодействующим трехколонным брагоректцфикациоцным аппаратом, предусматрцзовающий регу;1 ирозанце расхода пара в колонны аппарата, бражки и охлаждающей воды, регулцрозание отбора спирта-ректификата, стабилизацию уровня в колоннах и определение производительности бражной колонны по абсолютному алкоголю, о т л и ч а ю щ ц й с я тем, что, с целью уменьшения потерь готового продукта и повышения его качества, отбор спирта-ректификата регулируют в зависимости от величины рассогласования текуще 1 о значения расхода спирта-ректификата 40от заданного, определяемого по производительности бражной колонны с учетом динамических свойств аппарата, параметру, характеризующему концентраци 1 О продукта в контрольной зоне ректификаццонной колонны, 45 например температуре, а также от величинырассогласования параметра, характеризующего концентрацию продукта от заданного значения и величин, получаемых при дифференцировании этого рассогласования,:.г г ф 5 бпу Составитель Г. Богачева Техред А. Камышников ми яг Тираж 551тета Совета Министровний и открытийскан наб., д. 4/5 ПодписноССР НИИПИ Г Тип. Харьк, фил, пред. Патент едактор В аказ 715/8 Изд.300арственного ком о делам изобрет сква, Ж, Рау орректор И. Симкнна