Устройство автоматического управления реактором полунепрерывного действия

.Б 2 с" с скпусд р1 с 1 А ЗОБРЕТ Изобретен равления проц вляемыми в р действия (РПНД) гии требуется од дача двух и б заданном стехирименение в хими- химико-фармацевой, витаминной, ях промышленноенных препаратов.к топливам, лаков угих веществ ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Латвийское производственное биофармацевтическое обьединение и Ленинградский технологический институт им, Ленсовета (72) В.И. Сахненко, М.В, Соколов, В.Г. Зарембо-Рацевич, В,В, Кашмет, А.Я, Чукуров, П,С, Зубарев, А.А. Дегтярев, Г,ф, Кумеров и В,Я. Павил(56) Авторское свидетельство СССР М 1101681, кл. 6 01 Р 11/02, 1981.Коровина Р,М, и др. Автоматизированная система управления РПНД. Химическая промышленность, 1982, 1 ч. 3, с, 181 - 184. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕАКТОРОМ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ(57) Изобретение касается разработки эффективной системы управления реакторами полунепрерывного действия при одновременной и постепенной подаче двух и более компонентов в реактор в строго заданном стехиометрическом соотношении, Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения точности регулирования температуры реакционной массы. Сущность предлагаемого технического решения состоит в регулировании е относится к области упссами нитрования, осущестакторах полунепрерывного , когда по условиям технолоновременная синхронная поолее компонентов в строго ометрическом соотношении,(51)5 605023/19, В 013 19/00, С 07 В 43/О температуры реакционной массы перераспределением расхода хладагента между змеевиком и рубашкой путем установки на общей входной линии подачи хладагента трехходового регулирующего клапана и применения адаптивного регулятора переменной структуры с корректировкой угла наклона плоскости переключения по холичеству сдозированного компонента из мер ника с большей степенью заполнения. Производительность двухкомпонентного дозатора и скорость вращения мешалки увеличивают с учетом повышения степени заполнения реактора по сигналу с прибора контроля уровня в мернике с большим обьемом компонента, При возникновении аварийных режимов, сопровождающихся повышением температуры реакционной массы, по сигналу с прибора контроля аномальных режимов производися отсечка подачи компонентов и аварийный сброс оеакционной массы. Использование предлагаемого технического решения обеспечивает сокращение норм расхода исходных компонентов, повышение выхода целевого продукта, снижение содержания примесей, сокращение длительности дозировки хомпонентов и уменьшение интегрального модульного хритерия оценки качессва регулирования температуры реакционной массы. 3 ил., 1 табл,и может найти широкое и ческой, нефтехимической тической, лакокрасочн пищевой и других отрасл сти для синтеза лекарств унифицирующих добавок красок, ингибиторов и др. Цель изобретения - повышение производительности эа счет повышения точности регулирования температуры реакционной массы.5На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства автоматического управления РПНД; на фиг. 2 - диаграммадинамики регулирования температуры реакционной массы в установившемся режиме при размещении на входной линиитеплообменников регулирующих клапановразных принципов действия; на фиг, 3 -фазовый портрет рабаты адаптивной системы регулирования переменной структуры. 15Устройство фиг. 1) состоит иэ реактора1 и двух мерников 2 и 3, Реактор содержитпараллельно соединенные рубашку 4 и змеевик 5, мешалку 6 с двигателем 7, вытяжнуксистему 8 для отвода газообразных продуктов реакции и клапан 9 аварийного сброса.Через входной патрубок 10 трехходовогарегулирующего клапана 11 поступает хладоагент в теплообменники реактора. Выход хладоагента с пониженной энтропией 25осуществляется через общий патрубак 12,Перед началом дозировки компонентовреактор через загрузочный патрубок 13 заполняется до отметки 14 тем минимальным количеством буферного раствора (как 30правила, нитрующим компонентом), которым обеспечивается одновременно и погружение мешалки в реакционную массу исоздание первоначальной поверхности теплосьема, По окончании дозировки обоих 35компонентов в реактор уровень реакционной массы повышается до отметки 15.В мерник 2 через патрубок 16 заливается нитрующий компонент до отметки 17, а вмерник 3 через патрубок 18 - нитруемый 40компонент до отметки 19,Температура в РПНД измеряется первичным измерительным преобразователем(ПИП) 20, соединенным последовательночерез вторичный измерительный прибор 45(ВИП) 21, адаптивный регулятор 22 с приводом трехходоваго регулирующего клапана,Адаптивный регулятор 22 реализованна базе системы переменной структуры, 50функционирующей в скользящем режиме,поддерживаемом за счет изменения угланаклона плоскости сколькения, осуществляемого по сигналу с ВИП контроля уровняв мернике в соответствии с изменением динамических характеристик РПНД па управляющему каналу,Регулируемая подача компонентов измерников в реактор реализуется посредством многокомпонентного дозировочного агрегата 23 переменной производительности, управляемого блоком 24,Для регулирования скорости вращениядвигателя мешалки служит прибор 25 управления, Контроль уровня дозируемого компонента в мернике 2 осуществляется спомощью ПИП 26 с ВИП 27, снабженнымунифицированным нормирующим преобразователем.Для контроля текущего значения уровняв мернике 3 служит ПИП 28 с ВИП 29,Для контроля расхода компонентов,подаваемых из мерников в реактор, служат соответствующие ПИП 30, 31 и ВИП32, 33,Контроль аварийного повышения температуры реакционной массы осуществляется с помощью ПИП 34 с ВИП 35,снабженным блоком уставок на два дискретных значения выработки противоаварийных управляющих воздействий:меньшее иэ них предназначено для отсечкиподачи компонентов через логический элемент ЗАПРЕТ 36, а большее - аварийногосброса реакционной массы,Устройство функционирует следующимобразом.Температуру реакционной массы регулируют па сигналу с адаптивного регулятора22 воздействием на привод трехходовогорегулирующего клапана 11, управляющегоперераспределением хладоагента междузмеевиком и рубашкой таким образом, чтопри понижении температуры увеличивается расход хладоагента через рубашки содновременным уменьшением расходахладоагента через змеевик, а при повышении температуры, наоборот, возрастаетрасход хладагента через змеевик и одновременно падает расход хладагента черезрубашку,Управляемая подача дозируемых компонентов из мерникав осуществляется с помощью двух компонентов доэировачногоагрегата 23 с коррекцией его производительности в сторону увеличения расхода посредством прибора 24 управления вфункции количества сдоэированного компонента по сигналу с ВИП 27 - контроля уровня в мернике 2,Регулирование скорости вращениядвигателя 7 мешалки 6 осуществляется спомощью блока 25 управления, представляющего собой тиристорный преобразователь частоты. В качестве задающеговоздействия системы регулирования скорости вращения двигателя мешалкислужит текущее значение уровня дозируемого компонента в мернике, замеряемагоВИП 27.При аварийном повышении температуры, когда она достигает значения первойуставки, с ВИП 35 поступает команда логическому элементу ЗАПРЕТ 36 на отсечкуподачи компонентов в реактор, 5При достижении текущим значениемтемпературы второй уставки с ВИП 35 поступает команда на клапан 9 аварийногосброса реакционной массы из реактора.На фиг, 2 представлена диаграмма отклонения температуры реакционной массыв динамическом стационарном режиме; дляодного общего регулирующего клапана - 1,для двух регулирующих клапанов противоположных принципов действия - 2 и для 15трехходового регулирующего клапана - 3,Как следует из диаграммы, минимальноеотклонение температуры обеспечивает установка трехходового регулирующего клапана(ЬТз ЛТ 2ЛТ 1), 20На фиг. 3 приведен фазовый портретотклонения температуры с учетом изменения угла наклона а; плоскости переключения регулятора переменной структуры,Поскольку РПНД, как объект управления, 25характеризуется значительным дрейфомпараметров передаточных функций, то неисключена потеря регулятором в некоторый момент времени скользящего режима,при котором возрастающее положительное 30отклонение температуры реакционноймассы приводит к появлению аварийногорежима в реакторе.В этом случае, чтобы сохранить скользящий режим работы регулятора переменной 35структуры во всем диапазоне изменения динамических характеристик РПНД, целесообразно по мере слива компонентовувеличивать угол плоскости скольжения,1,2, 3 - переходной процесс по фазавым траекториям соответственно в начале,середине и конце дозировки.Оценка эффективности САУ представлена в таблице.( а 1(начало дозировки)а 2 (середина 45дозировки)т аз (конец дозировки).Иэ таблицы следует, что разработаннаяСАУ вызывает сокращение норм расхода исходного сырья, повышение выхода целевогопродукта, понижение содержания примесей, сокращение длительности дозировки иуменьшение интегрального модульногокритерия оценки качества регулированиятемпературы реакционной массы,Интегральный модульный критерий 55оценки качества регулирования температуры определяется по формуле где Т(т) - текущее значение температуры реакционной массы, К;Тэ - заданное значение температуры, К; т - длительность дозировки, с;Ь Н - зона нечувствительности регулятора, К.Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит повысить точность стабилизации температурного режима реакционной массы до .-0,25 С, сократить длительность процесса доэирования компонентов в 1,5-2 раза. уменьшить нормы оасхода исходных компонентов в 1,4 раза и полностью устранить получение бракованной продукции. Формула изобретения Устройство автоматического управления реактором полунепрерывного действия, содержащее параллельно соединенные змеевик и рубашку, привод мешалки, клапан аварийного сброса, регулирующий клапан на общей входной линии подачи хладоагента через змеевик и рубашку, первичный и вторичный измерительные преобразователи контроля температуры оеакционной массы, адаптивный ре улятоа температуры, мерники исходных компонентов с системой дозирования их в реактор, снабженной прибором управления, первичные и вторичные измерительные преобразователи контроля уровней дозируемых компонентов в мерниках, причем выход с первичного измерительного преобразователя температуры реакционной массы последовательно через его вторичный измерительный преобразователь и первый выход адаптивного регулятора температуры соединен с приводом регулирующего клапана, выход с первого первичного измерительного преобразователя контроля уровня дозируемого компонента в мернике последовательно через его вторичный измерительный преобразователь соединен с вторым входом адаптивного регулятора температуры. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности за счет повышения точности регулирования температуры реакционной массы. оно дополнительно содержит вторые первичный и вторичный измерительные преобразователи контроля температуры реакционной массы, причем последний снабжен блоком уставок на два дискретных значения, логический элемент ЗАПРЕТ, система дозирования компонентов выполнена в виде многокомпонентного дозировочного агрегата переменной производительности, привод мешалки выполнен следящим и снабжен своим бло1675863 узка ного нен и 1 а,6,9 6,1 6,О 5,9 5,8 ЗОСредниезначения 6,1 89 9 О 91 92 93 18,6 19,4 18,О 18,4 95 Средниеком управления, а на общей входной линии подачи хладоагента установлен треххоровой регулирующий клапан, причем выход с первого вторичного измерительного преобразователя контроля уровня дозируемо го компонента в мернике параллельно соединен с блоком изменения производительности многокомпонентного дозировочного агрегата и с блоком управления10 следящим приводом мешалки, причем первый дискретный выход с второго вторичного измерительного преобразователя контроля температуры реакционной массы последовательно соединен через логический элемент ЗАПРЕТ с общим приводом многокомпонентного дозировочного агрегата, а второй его дискретный выход связан с приводом клапана аварийного сброса.1 б 75863 Составитель А. ПрусковцовРедактор 8. Данко Техред М.Моргентал Корректор С. Черни Произ издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гага ве аказ 3 ОО 2 Тираж Подписное ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь тивм при ГКНТ СССР 113 О 35, Москва, Ж, Рауаскзл наб 4/5