Система управления производством аммиака

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУЬЛИК 69863 5)5 С 01 С 1/ О 27/ ОП ТЕНИ А титут и иалист роизво Г.Шаб ВО бре ения хибыть иссти по ческими пол зован зводст ений и в изводстпр хи ко ве иак увеа за иче е и выше еси и составом ых режи мов. ГОСУДАРСТ В Е Н 1 Ы И КОМИТГ ТПО ИЗОБРЕТГНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Киевский политехнический и50-летия Великой Ок 1 ябрьской сческой революции и Черкасскоественное обьелинение "Азот"(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРСТВОМ АММИАКА ение каается управл процессами и может о в промышленн у минеральных удобр промышленности в пр ю изобретения являетс зводительноси процес ия качества управления редупреждения аварий На фиг. 1 приведена функциональная схема сисчемы управления; на фиг, 2 - Фрагмент системы управления с использованием нескольких измерителей температур смеси после шахт конвертора первой ступени; на фиг. 3 - фрагмент системы управления с использованием формирователя положения вентиля подачи природного газа,(57) Изобретение относится к управлению химическими процессами, может быть испочьзовано в химической промышленности и позволяет повысить производительность процесса. Система управления содержит конверторы 1 и 2 первой и второй ступени, колонну 3 синтеза, формирователь 4 Н 2 М 2, регуляторы 6 и 7, задатчик 8, измерители подачи газа 9, давления смеси 10 и температуры 11, элементы 12 и 13 сравнения, элемент 14 ИЛИ, программный ограничитель 15. ограничители 16 и 17, формирователи 20 и 21 положения вентилей, функциональные блоки 22-24, пороговый элемент 25, переключатель 26 и множитель 27, 2 з,п, ф-лы, Э) ил. Система управления режимом технологического обьекта включает конвертер 1 первой ступени (фиг. 1), конвертер 2 второй ступени, колонну 3 синтеза, содержит формирователь 4 соотношения между водородом и азотом, вентиль 5 подачи природного газа, первый 6 и второй 7 регуляторы, задатцик 8, измеритель 9 подачи газа, измеритель 10 давления смеси, измеритель 1 температуры смеси после конвертера первой ступени, первый 12 и второй 13 элементы сравнения, элемент 14 ИЛИ, программный ограничитель 15, первый 16 и второй 17 ограничители, первый 18 и второй 19 вентиль подачи воздуха, формирователи 20 и 21 положения первого и второго вентилей подачи воздуха, первый 22, второй 23 и третий 24 функциональные блоки, пороговый элемент 25, переключатель 26, множитель 27.Формирователь 4 предназначен дляформирования величины текущего соотношения . между водородом и аэотосл в системе циркуляции и может быть реализован сиспользованием промышленного хроматографа,Вентиль 5 предназначен для изме:енияподачи природного газа.Первый регулятор 6 предназначен дляподдержания задаваемого расхода природного газа и может иметь ПИ-структуру,Второй регулятор 7 предназначен длявыработки управления по изменению расхода природного газа из условия поддержания соотношения Я относительно задания з, 15вводимого в камеру задания этого регулятора.Задатчик 8 предназначен для запоминания задания по расходу газа, вводимого врегулятор б, Измеритель 9 предназначен 20для формирования величины расхода природного газа.Измеритель 10 предназначен для формирования величины давления Р в системециркуляции или в системе подачи свежей 25смеси,Измеритель 11 предназначен для формирования величины температуры с газа после конвертера первой ступени.Первый элемент 12 сравнения йредназначен для сравнения давления Р с ограничителем Вр и выработки сигнала М приР Вр,В торой элемент 13 сравнения предназначен для сравнения температурь смеси 35сле конвертера первои ступени сограничителем Н и выработки сигнала КприсНьЭлемент 14 ИЛИ предназн" чедля выработки сигнала В при наличии хотя бы од 40ного входного сигнала.Программныи ограничитель 15 предназначен для ограничения скорости изменения подачи газа. Если Л Г Ве, топринимается Л Г = Вз, если Л ГНс, то 45принимается Л Г = Н, НБ 0; Г - подачагаза, Л Г - изменение подачи газа за заданный промежуток времени.Первый ограничитель 1 б предназначендля ограничения подачи газа по мэксилальному и минимальному значениям (ВГ и НЕ).Второй ограничитель 17 преднззначендля блокировки увеличения подаци газа приналичии сигнала В занулением положительного приращения Л Г. 55Первый вентиль 18 подачи воздухапредназначен для изменения подачи воздуха в конвертер 2 по осовой глэглстрали,Второй вентиль 19 подачи воздуха предназначен для изменения подачи воздуха в конвертер 2 по байпэсной магистрали,Формирователи 20 и 21 предназначены для формирования величин О/ и О/2, соответствующих степени открытия вентилей 18 и 19 подачи воздухаГ 1 ервый 22 и второй 23 функциональные блоки предназначены для формирования величин разностей Л 1 =: Г 1 - И/ь Л = Г 2 - В/2, где Г и Гг ограничения по величинам О/ и И/2,Третий функциональный блок 24 предназначен для формироеэния величины К е зависимости от Л и А: К =- =ст(Л А),0 К 1.Например,К =- а, + аЛ + а 2 Л. + азЛЛг,Зависимость для К формируется так, чтобы при полностью открытых вентилях К было равно "1". Коэффициент К уменьшается при закрытии вентилей, что соответствует увеличению ресурсов исполнительных механизмов.Пороговый элемент 25 предназначен для выработки сигнала Р при уменьшении управления по подаче газа ( Л Г0). Если подача гэзэ увеличивается или не меняется ( Л ГО) сигнал Р отсутствует,Переключатель 26 предназначен для выдачи управления на зэдатчик 8, При наличии сигнала Р выход псреклю ателя соединен с вторым его входом, при отсутствил сигалэ Р эыхгд и рсключэтепя соединен с с о перев м ВхОдОм,Множитель 2" пр;днана кн для умножения двух величин, одэеэемых нэ ео входы.Система работает сл.дуюьелм образом, При помощи формиг ователя 4 формируется текущее эначсние 5, которое подается нэ вход второго регул.торэ 7. При помощи измерителя 10 определяется величина давления Р и подается на вход первого элемента 12 сравнеия, с помощью которого сравнивается давление Р с ограничением Бг, и при РВр выдается сигнал на первый вход элемента 14 ИЛИ. С помощью измерителя 11 формируется енэчение температуры газа после конвертора первой ступени и подается на вход второго элемент;. 13 сравнения, с помощью которого сраеивэется температура т с ограниче ем. Н и приН выдается сигнал К на второй вход элемента 14 ИЛИ, С помощью элемента 14 ИЛИ вырабатывается си нэл В, при поступлении сигнала М или К либо при одновременном поступлении М и К Сигнал В подается на первый вход второго ограничителя 17. С помощью второго регулятора 7вырабатывается управление по изменениюрасхода природного газа из условия поддержания соотношения Я относительно задания э, вводимого в камеру заданиярегулятора 7. Полученное в регуляторе 7управления подается на второй вход второго ограничителя 17, где оно корректируетсяв зависимости от наличия сигнала В и подается на вход программного ограничителя15, а с выхода этого ограничителя - на входпервого ограничителя 16.С помощью ограничителей 15 и 16 управление корректируется по допустимойскорости изменения подачи газа (Нз и В) ипо допустимым величинам подачи газа (Нг,Вг). Затем управление выдается на второйвход множителя 27 и вход порогового элемента 25.При помощи формирователей 20 и 21определяются величины положения вентилей подачи воздуха и подаются на входыпервого 22 и второго 23 функциональныхблоков, где формируются величины Л 1 иЛ 2, подаваемые соответственно на входытретьего функционирования блока 24,С помощью блока 24 формируется величина К, подаваемая на первый вход множителя 27, в котором управление по газуумножается на коэффициент К и подается навторой вход переключателя 26При помощи элемента 25 формируется. сигнал Р, подаваемый на тр.;тии вход переключателя,В зависимости от сигнала В на входзадатчика 8 поступает либо неизменное управление по подаче газа при Л Г . О) отограничителя 16, либо уточненное управление от множителя 27 (г 1 ри Л Г 0)С помощью регулятора 6, вентиля 5 иизмерителя 9 поддерживают расход газа изусловия регулирования соотношения 5 относительно задания з,При использовании дчухшахтного конвертера первой ступени с замерами температур после каждой шахты система можетбыть улучшена (фиг. 2) за счет ввода дополнительного измерителя 28 температуры после шахты этого конвертера и блока 29селекции, предназначенного для выбора наименьшего сигнала из сигналов, подаваемых на его выходы. При этом из несколькихтемператур выбирается наименьшая и подается на вход второго элемента 13 сравнения.Система может быть также улучшена(фиг. 3) за счет ввода формирователя 30 положения вентиля подачи газа, третьего элемента 31 сравнения и добавления третьеговхода у элемента 14 ИЛИ, Формирователь 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 30 и элемент 31 сравнения предназначеныдля определения положения вентиля подачи газа, его отклонения от верхней границыГЗ и выдачи соответствующего сигнала натретий вход элемента 14 при достижениив .нтилем границы,При этом блокировка увеличения задания по подаче газа производится за счетработы элемента 14 и в том случае, когдавентиль 5 полностью открыт, что снижаетпогрешности в работе системы. 8 этом случае элемент 14 может быть реализован набазе двух элементов ИЛИ, каждый иэ которых имеет два входа.Система может быть реализована как набазе УВМ, так и с использованием аналоговых средств автоматизацииПредложенная система обеспечиваетпо сравнению с прототипом более высокоекачество управления составом смеси, поскол,ку снижает перерегулирования при устранении предаварийных ситуаций.Наибольшее быстродействие системы примаксимально возможной подаче воздуха,Нп при отказах в работе средств подачивпздука или ошибках оператора происходитустранние предварийного режима коррекцией подачи газа и в случаях, когда подачавоздуха не равна максимально возможной,Это ведет к повышению стабильностипроцесса синтеза и увеличению его производи 1 ельностиФормула изобретения1. Система управления производствомаммиака. содержащая формирователь соотношения между водородом и азотом в циклесинтеза, подключенный через второй регулятор к второму входу второго ограничителя, выход которого через программныйограничитель подключен к первому входупервого ограничителя, измеритель давления смеси в цикле синтеза, соединенныйчерез первый элемент сравнения с первымвходом элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго ограничителя, измеритель температуры смеси послеконвертора первой ступени, подключенныйчерез вгорой элемент сравнения ко второмувходу элемента ИЛИ, задатчик, выход которого связан с первым входом первого регулятора, соединенного своим выходом свентилем подачи природного газа, измеритель подачи природного газа, подключенный к второму входу первого регулятора ивторому входу первого ограничителя, выходкоторого подключен к первому входу переключателя, связанного своим выходом свходом задатчика, о т л и ч э ю щ а я с я тем,что, с целью увеличения производительности процесса за сче 1 повышения качества1669863 Га управления составом смеси и предупреждения аварийных режимов, она дополнительно содержит второй вентиль подачи воздуха, формирователи положения первого и второго вентилей подачи воздуха, три 5 функциональных блока, множитель и пороговый элемент, при этом выход формирователя положения первого вентиля подачи воздуха подключен к входу первого функционального блока, выход которого соединен 10 с первым входом третьего функционального блока, подключенного своим выходом к первому входу множителя, выход которого соединен с вторым входом переключателя, выход формирователя положения второго 15 вентиля подачи воздуха подключен к входу второго функционального блока, выход которого соединен с вторым входом третьего функционального блока, выход первого ограничителя дополнительно подключен к 20 второму входу множителя и входу порогового элемента, связанного своим выходом с третьим входом переключателя.2. Система по и. 1, о тл ич а ю ща я с я тем, что она.дополнительно содержит несколько измерителей температуры смеси после шахт конвертора первой ступени и блок селекции, при этом выходы измерителей температур смесипосле шахт конвертора подключены к входам блока селекции, а выход блока селекции соединен с входом второго элемента сравнения,3. Система по и, 1, и/или по и. 2, о т л ич а ю.щ а я с я тем, что она дополнительно содержит формирователь положения вентиля подачи природного газа и третий элемент сравнения, при этом выход формирователя положения вентиля подачи газа подключен к входу третьего элемента сравнения, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ,тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 О изводственн каз с 711 ВНИИПИ Государств Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб., 4/5