Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Даниелян Амаяк Суренович

Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата
<
Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Даниелян Амаяк Суренович. Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата : ил РГБ ОД 61:85-5/1051

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Системный анализ и методологические основы проектирования систем управления ХТС 8

1.1. Системный анализ проблемы проектирования систем управления ХТС 8

1.2. Методы синтеза многомерных систем регулирования

1.3. Анализ методологических аспектов математического моделирования динамики ХТС

Выводы и постановка задачи 32

Глава 2. Разработка методологии, алгоритмов и математического обеспечения оптимального проектирования сар параметров ХТС 36

2.1. Методологические аспекты проектирования МСАР по многомерным методам Найквиста

2.1.1. Особенности стратегии проектирования МСАР. 36

2.1.2. Анализ чувствительности условий доминантности МСАР 39

2.1.3. Алгоритмы расчета параметров настройки регуляторов многомерных систем 44

2.2. Алгоритмы расчета частотных характеристик и МПФ многомерных объектов с сосредоточенными и распределенными параметрами 48

2.3. Формализация и методология решения задачи оптимального проектирования 58

Глава 3. Разработка матемтическйх моделей и программных модулей расчета типовых элементов отделения синтеза винилацетата 70

3.1. Испаритель барботазсного типа 71

3.2. Кожухотрубчатые теплообменники

3.3. Реактор синтеза винилацетата 82

3.4. Насадочныи колонный аппарат конденсации ПГС 93

3.5. Узел смешения 99

Глава 4. Разработка систем управления отделением синтеза винилацетата 102

4.1. Анализ объекта и постановка задачи управления 102

4.2. Декомпозиция задачи управления

4.3. Разработка алгоритмов оптимального управления 124

4.4. Оптимальное проектирование САР нижнего уровня СУ 144

4.5. Алгоритм функционирования СУ отделением и оценка ее эффективности ^

Выводы 174

Литература 176

Приложение 190

Введение к работе

Все возрастающие темпы потребления народным хозяйством страны поливинилацетатных пластиков диктуют необходимость создания новых высокоэффективных и интенсификации действующих производств винилацетата (ВА) - основного исходного продукта в производствах поливинилацетатных пластиков. В соответствии с динамикой развития отрасли на период до 2000 года выпуск винилацетата намечено увеличить более чем в 6 раз.

В повышении эффективности действующих и проектируемых производств химической промышленности в решениях ХХУІ съезда КПСС важное значение придается широкому внедрению автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Научно-технический прогресс в области теории и практики автоматизации химико-технологических систем (ХТС), появление широкой номенклатуры приборов и средств автоматизации, быстродействующей вычислительной техники и совершенных математических методов переработки информации в корне изменили системы управления. Наиболее характерным стало построение многоуровневых иерархических систем, широкое использование в системах управления цифровых вычислительных машин, человеко-машинных комплексов. Использование концепций иерархического управления позволяет значительно расширить круг задач управления, повысить эффективность систем.

Проектирование систем управления сложными ХТС является многоэтапным творческим процессом, основанным на всестороннем использовании системных принципов проектирования. Системный подход в настоящее время становится одним из центральных моментов при проектировании сложных объектов и, в том числе, систем управления ХТС, позволяющим выделять основные подсистемы исследуемого объекта, формализовать задачи, цели и функции этих подсистем и механизмы связей между ними, разрабатывать альтернативные вариан-

ты проектов, намечать последовательность действий по выбору оптимальных вариантов, по реализации проектных решений и оценке результатов их использования.

Важной характеристикой систем управления является их сложность. Усложнение систем приводит к понижению их надежности, повышению эксплуатационных затрат и стоимости системы. Из этого следует важность разработки методов проектирования систем управления с использованием формализованной оценки сложности систем.

Эта проблема в значительной мере относится также к проектированию систем автоматического регулирования (САР) технологических параметров ХТС. Совокупность САР параметров ХТС, вследствие множества прямых и обратных технологических связей между элементами ХТС, многомерности самих элементов ХТС, в общем случае представляет собой сложную многомерную систему автоматического регулирования (МСАР). Проектирование этих систем требует разработки корректных методов их декомпозиции, упрощающих процесс их синтеза без ущерба для сложности создаваемой системы.

Разработка методологии и стратегии проектирования рациональных с точки зрения сложности САР параметров ХТС является одной из задач, результаты решения которых представлены в данной работе.

Одним из главных ограничений, накладываемых на процесс проектирования при современных темпах развития промышленности, является сокращение сроков проектирования. В этих условиях особую важность приобретают вопросы создания систем и комплексов прикладных программ автоматизированного проектирования, разработки методов проектирования систем управления, ориентированных на использование вычислительных машин, математических моделей статики и динамики типовых элементов ХТС, служащих основой автоматизированного проектирования, а также алгоритмов управления и проектных

решений, типовых для определенных классов объектов. В этом отношении, вследствие однотипности структурного и аппаратурного оформления ХТС действующих и проектируемых производств ВА, разработка алгоритмов управления и математических моделей для технологических процессов этих производств имеет важное значение.

Отделения синтеза производств ВА на основе ацетилена включают в свой состав группы параллельно функционирующих реакторов, имеющих нестационарные характеристики. Разработка алгоритмов управления подобными объектами, помимо практического значения, представляет также определенный теоретический интерес.

Настоящая работа проведена в лаборатории математического моделирования Ереванского отделения 0Ш0 "Пластполимер" в соответствии с тематическими планами по интенсификации действующих и созданию новых высокоэффективных производств ВА на основе ацетилена, по разработке алгоритмов, программ и методологии автоматизированного проектирования систем управления сложными ХТС и в соответствии с планами работ, предусмотренных целевой научно-технической комплексной программой 0.Ц.0І4.

Практические результаты работы в виде рекомендаций на проектирование и усовершенствование систем управления проектируемыми и действующими производствами выданы Кироваканекому НПО "Полимер-клей" и Ереванскому ПО "Поливинилацетат", в виде комплексов программ расчета статических и динамических характеристик процессов и аппаратов производств ВА, автоматизированного синтеза систем автоматического регулирования - Кироваканекому НПО "Полимерклей", Центру САПР-ХИМ в Государственном научно-исследовательском и проектном институте азотной промышленности и продуктов органического синтеза, Ереванскому ОКЕА НПО "Химавтоматика".

Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям за постоянную помощь и ценные консультации, а также сотруд-

никам кафедры кибернетики химико-технологических процессов им. Д.И.Менделеева за всемерное содействие при выполнении работы.

Методы синтеза многомерных систем регулирования

Система регулирования технологических параметров ХТС, вследствие многомерности элементов ХТС, наличия прямых и обратных материальных и энергетических связей между элементами, может представлять собой единую многомерную систему или совокупность определенным образом связанных многомерных подсистем.

В настоящее время можно выделить два основных подхода к синтезу многомерных систем, а именно методы, основанные на описании систем в переменных состояниях (МПС) и в переменных "вход - выход" (метод передаточных функций (ПФ) и частотных характеристик (ЧХ) Анализируя оба эти подхода, в работах [43,45] обосновываются практические преимущества методов ПФ и ЧХ. Наиболее существенными из них являются следующие. Методы ПФ и ЧХ обеспечивают первичные показатели качества регулирования (время регулирования, перерегулирование и т.д.), в то время как критерии качества в методах МПС не имеют непосредственной связи с первичными показателями и оперируют весовыми матрицами.

Методы ПФ и ЧХ не требуют оценки вектора состояний и введения- в схему соответствующих устройств.

Реализация схем регулирования, синтезированных с помощью методов ПФ и ЧХ, осуществляется с помощью хорошо разработанных и, обычно, стандартных технических устройств.

Предложены различные классификации МСАР [29,57,58] . Здесь принимаются классификация и терминология, использованные в работе [29]. Для систем регулирования объектов со взаимосвязанными переменными различаются автономное, квазиавтономное и несвязанное регулирование. Автономное регулирование осуществляется при выборе матрицы компенсаторов, обеспечивающей строгую диагональ-ность матрицы передаточных функций (МПФ) разомкнутой системы вида QU) = GCS)KIS)R(S), CI.I2) где G(S)-(m m) МПФ объекта; K(S)- (mxm") матрица компенсаторов; R(S)- (mxm) диагональная матрица регуляторов. При квазиавтономном регулировании достигается частичная компенсация влияния перекрестных каналов в объекте регулирования. В случае единичной матрицы K(S) осуществляется несвязанное регу лирование. Системы регулирования могут либо полностью относиться к одному из указанных типов, либо включать в свой состав различные типы структур,

Каждая из перечисленных структур САР. имеет различную сложность и может обеспечить определенное качество регулирования конкретным объектом. Именно в связи с этим различаются понятия областей автономного, квазиавтономного и несвязанного регулирований [29]. Выбор той или иной структуры САР зависит от требуемых качественных показателей процессов регулирования и характера действующих на систему возмущений. Однако, в любом случае, учитывая относительную простоту систем несвязанного регулирования, следует отметить, что развязыванию каналов должна предшествовать четкая аргументация необходимости в этом с точки зрения показателей всей системы [59]. Ниже рассматриваются некоторые из используемых в настоящее время методов синтеза многомерных систем регулирования перечисленных выше типов.

Синтез систем несвязанного регулирования В общем случае задача синтеза систем несвязанного регулирования, если не допускается ее декомпозиция, формулируется и решается как вариационная. Ставится задача определения параметров системы, при которых достигается минимум критерия качества системы при соблюдении ограничений по запасам устойчивости.

Понятие качества регулирования в многомерных системах является неоднозначным и более широким, чем в теории одномерных САР. Само формулирование в компактной форме критерия качества для МСАР часто является сложной самостоятельной задачей. Это обусловлено сложностью МСАР, большим числом ее степеней свободы и большим числом задаваемых, часто противоречивых,требований. При синтезе систем регулирования, в том числе и многомерных, обычно предпочтение отдается интегральным критериям. В работе [29] отмеча ется, что применение критериев этого типа позволяет получить качество регулирования, удовлетворяющее и другим критериям. Более того, применение интегральных критериев обычно приводит к устойчивым системам [29,60,61].

Один из трудоемких этапов решения задачи синтеза МСАР без ее декомпозиции - это оценка ее устойчивости. Именно по этой причине обычно, как например в работе [60], этот этап выносится из основного алгоритма решения задачи и осуществляется только на завершающей стадии после определения параметров системы. Основанием для такого упрощения служит предположение о том, что используемый интегральный критерий качества приводит к устойчивым решениям.

В некоторых частных случаях задача синтеза системы несвязанного регулирования может быть решена достаточно просто, например, когда объект обладает естественными свойствами доминантности (условия доминантности приводятся далее) или система относится к классу однотипных МСАР [57,62]. Рассмотрим недекомпозиционные критерии устойчивости многомерных CAP, которые могут быть использованы при синтезе многомерных систем несвязанного регулирования. Характеристический определитель замкнутой управляемой системы, описываемой векторным уравнением FIB)X = E,U))(Z-X)--EVU))V (I-I3) (где Z,X - m -мерные векторы входных и выходных сигналов, соответственно; V- илv -мерный вектор возмущений; FID) , E D) -полиномиальные матрицы типа m х m ; Ev - полиномиальная матрица типа mxm ; D="rr )t определяется выражением [бЗ] A(D) dLet[FU))+EJD)]. (і.м) Следовательно, необходимым и достаточным условием асимптотической устойчивости решения системы линейных однородных уравнений (I.I3) является отрицательность вещественных частей корней характеристического уравнения ACS) = det[F(S)+E2(S)] 0 (1-Ю

Непосредственное вычисление корней характеристического уравнения (I.I5) или же использование алгебраического критерия Гур-витца для исследования устойчивости системы оказывается сложно-реализуемым для многомерных САР. Для применения этих методов необходимо получение явного выражения характеристического многочлена, что для многомерных систем связано с громоздкими операциями нахождения явного выражения детерминанта полиномиальной операционной матрицы. Исходя из этих соображений, предпочтение обычно отдается частотным критериям оценки устойчивости. Обобщенные на многомерный случай частотные критерии Найквиста и Михайлова представлены в работах [29,63,64].

Анализ чувствительности условий доминантности МСАР

Определяемая по этой модификации метода многомерных частотных характеристик матрица K(S) является непосредственно реализуемой и не подвергается каким-либо дальнейшим преобразованиям, усложняющим ее вид.

Из вышеизложенного следует, что с точки зрения построения систем с возможно меньшей сложностью при синтезе квазиавтономных MGAP в общем случае предпочтение следует отдать прямому методу Найквиста.

Для конкретной многомерной системы могут быть спроектированы различные матрицы K(S) , обеспечивающие доминантные свойства системы. Каждая из матриц RCS) потенциально предоставляет возможность достижения системой определенных показателей качества. Естественно предположить, что чем "сильнее" выполняются условия доминантности, то есть, чем больше уровень доминантности [52] , тем лучших показателей качества функционирования системы можно достичь без усложнения законов регулирования. Однако, с другой стороны, расширение областей доминантности связано с усложнением элементов матрицы K(S). Более того, из достаточности не необходимости) многомерных критериев устойчивости Найквис-та следует, что в частных случаях требуемые динамические показатели и устойчивость системы могут быть достигнуты без обеспечения условий доминантности. Из изложенного видно, что проектирование K(S) с позиций минимальной сложности не может осуществляться независимо от процессов выбора и определения параметров регуляторов системы.

Сложность проблемы совместного проектирования элементов матриц R(S) и KtS) обуславливает необходимость привлечения итеративных эволюционных процедур, направленных на определение наименее сложной структуры системы, обеспечивающей требуемые показатели качества. Б качестве одной из эвристик при этом может быть использована следущая: потенциально достижимые показатели качества системы связанного регулирования тем выше, чем лучше частотные характеристики элементов матрицы iuS) приближены к частотным характеристикам соответствующих элементов матрицы KaCS), обеспечивающей автономность каналов регулирования.

Это эвристическое утверждение основано на следующих рассуждениях. Автономные системы регулирования, если не учитывать возможности улучшения качества за счет взаимодействий, в классе многомерных систем потенциально обладают наилучшими показателями качества. Очевидно, можно ожидать, что приближение передаточных функций (частотных характеристик) компенсаторов в квазиавтономной системе к передаточным функциям элементов KaCS) должно приводить к расширению областей доминантности и, тем самым, к увеличению потенциальных возможностей системы в смысле достижимого качества.

Условия доминантности компенсированной системы по строкам и по столбцам в общем случае взаимно не обусловлены. Из этого следует, что применение этих условий при проектировании МСАР может приводить к результатам различной сложности. Выбор условий доминантности, если выполняются оба и нет специальных ограничений по использованию одного из них, может быть основан на анализе значений уровней доминантности МШ разомкнутой системы по строкам и по столбцам, выраженных (в I3MH) .

Критерием выбора при этом может служить величина вектора уровней доминантности. То есть эвристика выбора состоит в том, что для применения выбирается то условие доминантности, которому соответствует большая норма вектора доминантности.

При проектировании МСАР по многомерным методам Найквиста стремятся к достижению условий доминантности МИФ компенсирован - 40 л ной системы W(S) по столбцам или W(8) по строкам, поскольку при этом соответственно прямая R(S) и обратная RCS) матрицы регуляторов не оказывают влияния на свойства доминантности и процедура проектирования упрощается. Однако, с другой стороны, как это показано ниже, в частных случаях использование этих условий может обусловить высокую параметрическую чувствительность систем регулирования. Эта -особенность относится к системам, прямые перенулевые даточные функции каналов регулирования которых имеют полюсы различного порядка. Анализ проводится для случая использования условий доминантности прямой матрицы компенсированной системы W(S) (метод DMH).

Кожухотрубчатые теплообменники

Вопросам моделирования теплообменных аппаратов посвящена обширная литература, например [84,104-106]. Однако, авторами, в основном, рассматриваются одноходовые теплообменники. В работе [Юб] представлена нестационарная модель многоходового теплообменника, решением которой определяются статические режимы объекта, однако, авторы этой работы, ставя целью расчет только статических режимов, не включили в структуру модели уравнения, существенные для динамики объекта.

Рассматриваемый тип многоходовых теплообменников с поперечными перегородками в межтрубном пространстве является наиболее распространенным в промышленности (на рис.3.3а изображен четырехходо-вой теплообменник).

Рациональная структура математической модели достигается при следующих допущениях: гидродинамический режим потока трубного пространства близок к режиму идеального вытеснения; гидродинамический режим теплоносителя трубного пространства в свободном объеме у торцевых крышек аппарата (переход от одного хода в другой) близок к режиму идеального перемешивания; искривлениями траектории движения теплоносителя в межтрубном пространстве за счет перегородок можно пренебречь; теплообмен в любом сечении по длине аппарата происходит осо всеми потоками трубного пространства одновременно; продольной теплопроводностью стенок трубок и кожуха аппарата можно пренебречь; потери тепла в окружающую среду отсутствуют.

С учетом приведенных допущений математическая модель динамики представляется следующей системой уравнений соответственно время и пространственная координата ( 0 $ W ), сек,м ; Gr,Q - величины потоков теплоносителей межтрубного и трубного пространств соответственно, моль/с ; STP,SM, SCT - площади сечений трубного и межтрубного пространств и трубных стенок, соответственно, м2 ; Н длина одного хода, М : m - число ходов; рм Срм _ удельные плотность и теплоемкость потока межтрубного пространства соответственно, кг/м5, АжДкгМ ; c i, -o - коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя межтрубного пространства к трубной стенке и к кожуху аппарата, соответственно, &тДм2 К) ; F,FK - площади поверхностей теплообмена и части корпуса теплообменника, контактирущей с потоком межтрубного пространства, м2 ; tj,,0i tni -соответственно температуры теплоносителя в I -ом ходе, части крышки торца аппарата, относящейся к і -му переходу и теплоносителя трубного пространства в зоне і -го перехода, К ; fTp» PTP-удельные плотность и теплоемкость теплоносителя трубного пространства, соответственно, кг/м3, А ж/(кг К) ;oC2fotT -коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя межтрубного пространства к корпусу аппарата и теплоносителя трубного пространства к стенке торцевой крышки, соответственно, Ьт Д Мй К) ; pcT Срст -соответственно удельные плотность и теплоемкость материала стенок трубок и корпуса, кг/м3,Аж/(кгК) ; WK,WT - объемы стенок корпуса и торцевой крышки аппарата, соответственно, М ; Рк. Рк -соответственно удельные плотность и теплоемкость материала корпуса, кг/м , ДжДкг К); V, FT рабочий объем и поверхность хода у торцов аппарата, соответственно, М , М.

Граничные условия для уравнений трубного пространства рассчитываются для каждого хода аппарата при переходе от прямотока к противотоку(и_обратно) в процессе интегрирования. В программном модуле для решения системы (3.23) - (3.30) использована конечно- разностная неявная схема. Математическая модель статики рассматриваемого объекта может быть получена приравниванием к нулю правых частей уравнений (3.23) - (3.30). Решение полученной системы уравнений с краевыми услови ями, заданными на разных концах, может быть осуществено методом "пристрелки". Однако, применение этого метода, как показали иссле дования, является малоэффективным для многоходовых теплообменни ков. Более эффективным является получение статических решений пу тем использования, как это указывалось в параграфе 1.3, нестацио нарной модели с агрегированными формальными коэффициентами. Имен но этот подход и был использован при разработке программного моду ля расчета многоходовых теплообменников. На рис.3.36 представлены результаты расчетов статического режима четырехходового теплообменника со следующими конструктивными параметрами Н = 4м, D6= 0,6м, о1б= 0,021м, F = 65M (где Бь.сЦ - внутренние диаметры аппарата и трубок, соответственно). Тепло носителем трубного пространства являются продукты конденсации ре акционных газов (ВА-сырец), а межтрубного - вода.

Программный модуль расчета статических и динамических режимов многоходовых теплообменников в принципе может быть использован и для расчетов одноходовых теплообменников. Однако, учитывая его сложность, в библиотеку программ включен также сравнительно простой программный модуль, предназначенный для расчета режимов одноходовых теплообменников (как прямоточных, так и противоточных).

Экспериментально полученные и расчитанные переходные кривые температуры теплоносителя трубного пространства на выходе из четырехходового теплообменника с параметрами, приведенными выше, при 22$ изменении расхода теплоносителя межтрубного пространства представлены на рис.З.Зв.

Декомпозиция задачи управления

Длительность интервалов постоянства ограничений, накладываемых на общую нагрузку отделения по исходному сырью, и интервалов квазистационарности каталитических систем реактров намного превышает длительность переходных процессов в объекте управления. Это дает возможность решить задачу управления отделением (4.2) -(4.7) ( S0 ), используя концепцию иерархического построения систем. Вертикальная декомпозиция по временному фактору приводит к двухуровневой СУ. При этом на верхний уровень возлагается решение задач определения оптимального управления в предположении квазистационарности объекта ( SB ), на нижний - перевод объекта в заданное верхним уровнем состояние ( SH ).

Возмущениями, действия которых должны вызывать реакцию верхнего уровня СУ, являются изменение средней нагрузки по ацетилену на отделение и изменения активностей каталитических систем. Действия остальных внешних возмущений (вектор W(tr) в постановке (4.2) - (4.7))должны быть скомпенсированы системами автоматического регулирования нижнего уровня.

Цели управления каждой технологической линией ( SA.J ) В течение интервалов квазистационарности выражаются переменными, входящими в критерий (4.2) и ограничения (4.3) - (4.6). При этом квазистационарные значения расходов свежих ацетилена ( ) и уксусной кислоты ( % ) полностью (без учета потока дренажа 10) определяются составами и расходами выходных потоков 23., 36. Величина текущих затрат на катализатор ч, формально может быть принята пропорциональной скорости его дезактивации (BQ/ Qt ). Из этого следует, что задача управления на интервале квазистационарности, которая должна быть решена на нижнем уровне СУ, включает в себя подзадачи управления векторами концентраций и расходами потоков 23, 36 и скоростью дезактивации катализатора. В целом логическое дерево приведенных выше этапов декомпозиции задачи S0 до уровня параметров, определяющих состояние объекта, представлено на рис.4.3.

Анализ проводится на примере одной технологической линии путем последовательного анализа на каждом этапе сигнальных графов отдельных групп узлов и аппаратов, на которые условно подразделен объект. При этом оказывается удобным использование следующих формальных понятий: задача управления на I -ом этапе ( S3C ), задача управления L -ой группой ( SrL ). Первое из них обозначает совокупность задач управления, которые должны быть решены в целом на оставшихся этапах декомпозиции, второе - в рамках соответствующей группы.

Функционирование узла конденсации в соответствии с назначением узла и целью управления - максимизация дохода, должно обеспечить возможно полную конденсацию паровой фазы реакционных газов, При обеспечении (приближенно) условий полной конденсации из замкнутости контура сигнального графа рассматриваемой группы (рис.4,4) с вершинами С25 , Су , Сгз » Сзо«з)слеДУет» что векторы концентраций выходных потоков 22,23 и 36 определяются лишь векторами концентраций входного в группу потока 21. Помимо этого, при полной конденсации и поддержании постоянства уровня в емкости V3 путем изменения потока 35 величины потоков 22 и 36 в соответствии с материальным балансом узла конденсации полностью определяются расходом и составом потока 21. Из этого следует, что в рамках рассматриваемой группы должны быть решены подзадачи обеспечения условий полной конденсации ( SnK ) и регулирования уровня Hvs . В качестве управляющей переменной в последней подзадаче выбирается расход потока 35. При этом задача управления вектором концентраций и расходом потока 21 переходит в за-дачу э , решение которой должно быть рассмотрено на втором этапе декомпозиции.

Рассмотрим решение подзадачи обеспечения условий полной конденсации реакционных газов. Из результатов работы [126] следует, что при сохранении постоянных соотношений между массовыми расходами потоков 21,27 (1:4) и 31,30 (1:0,8) и поддержании достаточно низкой температуры потока 22 (около 0С), в колонном аппарате С достигается практически полная конденсация БГС при приемлемых энергетических затратах. Расчеты по математической модели узла конденсации, приведенной ранее, подтверждают эти данные. Необходимость поддержания определенной температуры выходного газового потока обусловлена физико-химическими особенностями рассматриваемого процесса конденсации, в соответствии с которшли температура в аппарате определяет равновесные составы жидкой и газовой фаз.

Таким образом, задача полной конденсации SnK в рамках группы I включает в себя подзадачи регулирования переменных Та2, Grai /G-27 и Gso/Gsi . Задача регулирования соотношения Gai/(i27 в данном случае, из-за практической сложности измерения величины потока 21 , решается путем регулирования Сг27 по заданию верхнего уровня СУ в зависимости от рассчетного значения Ga

Расход потока 28 с целью возможно большего охлаждения потока 29 целесообразно не регулировать, а поддерживать на его макси - 115 мальном уровне, В целом дерево подзадач управления, определенных на первом этапе декомпозиции, представлено на рис.4.5, Варианты S ( G-27 /G30 ) и S ( Огзо/Сгзі ) решения подзадачи S (G-зо/ОЫ ), приведенные на рис.4.5, равнозначны с точки зрения потенциально достижимых показателей качества регулирования.

Решение подзадачи S((hi) эквивалентно решению задачи управления массовым расходом (объемным расходом и концентрациями компонентов) входного в реактор потока 14. Скорость дезактивации катализатора в соответствии с кинетической моделью определяется температурным профилем и линейной скоростью ПГС в зоне реакции. Из этого следует, что задача S\" /включает в себя подзадачи управления расходом потока и температурой в реакторе ( ТР ).

Похожие диссертации на Разработка системы управления отделением синтеза производства винилацетата