Содержание к диссертации
Введение. 4
Глава 1. Анализ существующих подходов к автоматизации процесса ректификации КССЖ. 9
1.1. Ректификация КССЖ и ее место в производстве спирта. 9
1.2. Установка ректификации КССЖ, анализ особенностей
1.3. её работы. 11
1.4 Глава 2.
Анализ существующих подходов к построению систем автоматизированного управления установками ректификации КССЖ. 21
Постановка задачи исследования. 29
2.1 Разработка и исследование математической модели технологического процесса ректификации КССЖ как объекта автоматизированного управления. 32
Построение математической модели технологического процесса ректификации на основе УР КССЖ. 32
2.2. Исследование динамических характеристик взаимосвязи входных и выходных параметров объекта. 37
2.3. Определение возможности стабилизации режимных параметров УР КССЖ на основе независимых контуров регулирования. 41
Выводы к главе 2. 45
Глава 3. Разработка и исследование средств и методов прогнозирования поведения технологических параметров процесса ректификации КССЖ. 48
3.1. Исследование методов и подходов к созданию прогнозирующей составляющей автоматизированной системы управления. 48
3.2. Статистический анализ основных возмущающих воздействий объекта. 61
3.3. Коррекция заданий в системе управления на основе прогнозирования будущих значений входных параметров. 75
3.4. Исследование лингвистического подхода к прогнозированию поведения технологических параметров. 79
Выводы к главе 3.
Глава 4.
4.1. Реализация автоматизированной системы управления технологическим процессом ректификации КССЖ. Формирование основных положений построения системы управления на основе стабилизации режимов УР КССЖ по входным параметрам объекта.
4.2. Выбор целевых функций подсистем автоматического управления контурами нижнего уровня. 94
4.3. Автоматическая стабилизация работы установки ректификации. 97
4.4. Разработка структуры автоматизированной системы управления технологическим процессом. 104
4.5. Разработка функциональной схемы и реализация АСУ процесса ректификации. 108
4.6. Оценка эффективности внедрения разработанной автоматизированной системы управления. 116 Выводы к главе 4. 119
Основные результаты и выводы. 122
Список литературы. 124
Приложения.
1. АКТ об уровне экономической эффективности от внедрения базовой системы автоматизированного управления УРКССЖ. 133
2. Экспериментальные данные по содержанию спирта в бражке, поступающей в БРУ, за период с 01.01 по 20.10.99 г., полученные на Веселолопанском спиртовом заводе. 134
3. Исходные данные к определению характеристик объекта 143
4. Концентрация примесей в КССЖ на различных участках эксперимента. 144
5. Расчеты математических ожиданий и среднеквадрати-ческих отклонений на некоторых условно-стационарных участках экспериментальной кривой 148
6. Концентрация спирта в зрелой бражке на некоторых условно-нестационарных участках экспериментальной кривой 152
7. Расчеты математических ожиданий и средне квадратических отклонений на некоторых условно стационарных участках экспериментальной кривой 157
8. Концентрация примесей (%): эфиро-альдегидной фракции и сивушных масел в зрелой бражке, подаваемой в бражную колонну БРУ 162
9. Способ отбора управляющего импульса. Описание. 163
10. Устройство для измерения расхода жидкостей. 166
11. Физическая модель системы 172
12. Программная реализация системы 1
Введение к работе
1.1. Ректификация КССЖ и ее место в производстве спирта.
Процессы ректификации играют весьма важную роль в различных отраслях промышленности: в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, парфюмерной и пищевой. Считается, что этим технологическим методом ежегодно в мире перерабатывается около 2 млрд. тонн различных продуктов.
Проблемы автоматизированного управления процессами ректификации активно разрабатывались как в нашей стране, так и за рубежом, однако решение многих задач в этой области, в частности для процесса браго-ректификации, по-прежнему остается актуальным. Это связано с необходимостью создания эффективных и одновременно достаточно простых и надежных систем управления, которые устойчиво работали бы в условиях реального производства. Особенно это касается ректификации КССЖ, которая представляет собой процесс выделения из продуктов спиртового брожения этилового спирта и очистки его от примесей. В спиртовом производстве ректификация КССЖ является центральным звеном технологического процесса, в значительной степени определяющим выход и качество готового продукта.
Основоположниками современной теории перегонки и ректификации этилового спирта являются В.Н. Стабников и СЕ. Харин [1-4]. Изучению вопросов теории и практики брагоректификации посвящены работы П.С. Цыганкова, В.П. Грязнова, В.М. Перелыгина, А.П. Николаева [5,6], И.Ф. Малежика, А.С. Егорова [7], Ю.П. Богданова, В.Г. Артюхова, П.Я. Бачурина [8]. Большой вклад в совершенствование методов и разработку аппаратурного оформления брагоректификации внесли Н.И. Гладилин, Н.М. Кузнецов, Д.Г. Юдицкий. Благодаря этому ректификация КССЖ ста 10 ла одним из наиболее подготовленных к автоматизации процессов спиртового производства.
Проблемы автоматизации ректификации в спиртовом производстве были существенно продвинуты вперед в 60-70 гг. трудами нескольких коллективов отечественных ученых. Наиболее полные исследования установок ректификации КССЖ как объектов автоматизированного управления были выполнены в Одесском институте «Пищепромавтоматика» М.Л. Мандельштейном, Л.А. Аксельродом, В.Р. Сатановским, Г.С. Тринчуком и др. [9 - 27]. При этом решались задачи математического моделирования, разработки автоматических систем регулирования, а также оптимизации процесса ректификации КССЖ.
Необходимо также отметить труды в этом направлении Киевского технологического института пищевой промышленности, в частности А.П. Николаева и др. и в области математического моделирования процесса ректификации КССЖ - Воронежского технологического института и, в частности, профессора В.М. Перелыгина.
Значительный вклад в решение проблем метрологического обеспечения автоматизированных систем управления процессами микробиологических производств и, в частности, ректификации спирта, внесли И.К. Петров, В.В. Письменный и др.
В спиртовой отрасли наиболее распространены установки ректификации КССЖ косвенного действия. Эти установки имеют отработанный режим с высокими эксплуатационными показателями, стабильны в управлении, обеспечивают выработку спирта стандартного качества и выделение примесей в концентрированном виде. Наибольшее использование получили трех колонные установки [28].
Рассмотрим ректификацию КССЖ на примере трех колонной установки косвенного действия. Эта установка представляет собой сложный объект управления, в котором каждая из колонн выполняет соответствующие технологические функции [18]. Бражная колонна извлекает этанол и другие летучие примеси из поступающей в нее КССЖ и доводит содержание этанола в бражном дистилляте до 40-50 % об. Эпюрационная колонна выделяет из потока фракцию головных примесей, так называемую эфиро-альдегидную фракцию. Колонна ректификации, выделяя из потока воду и хвостовые примеси (сивушный спирт и масла), концентрирует и пастеризует в верхней части этиловый спирт и обеспечивает получение на выходе из установки спирта-ректификата требуемого качества.
Каждая из трех колонн является массообменным агрегатом, в котором рабочий процесс разделения осуществляется в результате массо- и теплообмена между противоточными потоками пара и жидкости. Для обеспечения контакта фаз используются тарелки. В бражной колонне - ситча-тые, в эпюрационной колонне и колонне ректификации - многоколпачко-вые.
Похожие диссертации на Автоматизация и управление технологическим процессом ректификации КССЖ в производстве спирта
