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 инвариантных систем управления ректификационными установками Абрамов, Кирилл Владимирович

Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками
<
Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками
>

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

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Абрамов, Кирилл Владимирович. Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Абрамов Кирилл Владимирович; [Место защиты: Моск. гос. ун-т инженер. экологии].- Москва, 2012.- 196 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/2360

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Задачи автоматизации ректификационных колонн 10

1.1. Краткое описание технологии процесса 10

1.2. Современное состояние и проблемы управления ректификационными установками 12

1.3. Постановка задачи 22

1.3.1. Исследование ректификационной колонны как объекта управления 22

1.3.2. Выбор структуры системы управления 30

Глава 2. Разработка алгоритма логического управления 36

2.1. Планирование эксперимента по анализу рабочей области ректификационной установки 36

2.2. Моделирование статических режимов работы для трёх вариантов задачи управления 38

2.3. Исследование статических режимов ректификационных колонн при различных вариантах возмущений 46

2.4. Построение алгоритма логического управления 56

Глава 3. Вывод динамической модели ректификационной колонны 59

3.1. Вывод динамической модели отдельных секций колонны для расчёта инвариантной системы регулирования 59

3.2. Моделирование переходных процессов в системах регулирования уровня, давления и расходов 66

3.3. Исследование реакции колонны на периодические сигналы 81

Глава 4. Выбор структуры системы управления ректификационными колоннами 95

4.1. Анализ чувствительности режимных параметров процесса к составу смеси 95

4.2. Сравнительный анализ промышленных систем регулирования ректификационных установок 104

4.2.1. Локальные схемы регулирования отдельных параметров процесса 104

4.2.2 Схемы связанного регулирования ректификационных колонн..., 108

4.3. Алгоритм проектирования систем управления ректификационными установками 113

4.4. Структура АСУ и программа логического управления 114

4.5. Разработка учебно-тренировочного комплекса по курсу ATI 111 121

Заключение 127

Используемая литература 129

Введение к работе

Актуальность работы. Создание оптимальных систем управления ректификационными установками требует детального изучения физических свойств разделяемых смесей, анализа чувствительности измеряемых показателей состава продукта к режимным параметрам процесса, учёта реальных условий работы аппаратов.

Системы оптимального управления ректификационными установками требуют наличия непрерывных анализаторов состава в контуре управления и использования автономных систем регулирования составов верхнего и нижнего продуктов. Отсутствие непрерывных анализаторов состава для некоторых смесей и сложность настройки автономной системы регулирования для промышленных объектов приводит к тому, что решение такой задачи практически невозможно.

В последние годы появилась возможность для анализа технологического объекта на стадии проектирования использовать специализированные программные комплексы. Объединив в своей структуре полные модели технологических объектов, вычислительный комплекс позволяет проводить эксперимент на модели реального технологического аппарата и даёт возможность исследовать влияние различных возмущений на работу всей системы в целом. Особый интерес представляет моделирование и исследование различных режимов в ректификационных установках, которые являются одними из наиболее сложных технологических объектов управления из-за их многосвязности и большой инерционности.

Целью диссертационной работы является повышение точности управления процессом ректификации за счёт применения разомкнутой инвариантной системы регулирования в автоматизированной системе управления (АСУ) ректификационными установками. В соответствии с данной целью были поставлены и решены следующие задачи:

  1. Разработка разомкнутой системы управления процессом массообмена в колонне, обеспечивающей инвариантность состава продуктов к колебаниям расхода и состава питания в широком диапазоне.

  2. Разработка алгоритма логического управления и диагностики режимных параметров ректификационных колонн на основе анализа рабочей области промышленных установок.

  3. Вывод динамической модели колонны для расчёта инвариантных систем регулирования.

  4. Создание алгоритма проектирования инвариантной системы управления ректификационными установками.

  5. Разработка методических рекомендаций по имитационному моделированию систем автоматического регулирования ректификационных колонн.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы математического анализа, статистической динамики, теории управления и имитационного моделирования.

Достоверность результатов работы подтверждает сопоставление расчётных и экспериментальных данных по режимным параметрам промышленной колонны для разделения смеси «этан-этилен». Режимные параметры имитационной модели сравнивались с проектными данными промышленной колонны; рабочая область по расходу и составу питания выбиралась по реализациям процессов в промышленной колонне, полученной в режиме нормальной эксплуатации; оценки времени запаздывания модели секционной части колонны сопоставлялись с характеристиками, полученным по взаимнокорреляционным функциям реальной колонны; установлено их качественное и количественное совпадение с характеристиками промышленной колонны.

На защиту выносится: 1. Динамическая модель ректификационной колонны для расчёта инвариантной системы управления.

    1. Способ диагностики и алгоритм логического управления ректификационными установками в зависимости от возмущений по расходу питания и температуре на контрольной тарелке.

    2. Алгоритм выбора структуры системы управления ректификационными колоннами на основе анализа физических свойств разделяемых смесей и внешних возмущений.

    Научная новизна заключается в следующем:

        1. Разработана секционная модель динамики ректификационной колонны для расчёта инвариантной системы регулирования.

        2. Предложен новый способ диагностики технологического режима в ректификационной установке по технологическим показателям процесса (расход питания, температура на контрольной тарелке), позволяющий провести коррекцию настройки системы управления колонной.

        3. Предложен новый подход к разработке систем автоматизации ректификационных колонн с учётом чувствительности режимных параметров процесса к составу продуктов.

        Практическая ценность и реализация результатов работы. Предложена методика имитационного моделирования с использованием блочных моделей технологических аппаратов для разработки АСУ ректификационными колоннами при колебаниях по расходу и составу питания в широком диапазоне. Разработан учебно-тренировочный комплекс для студентов, обучающихся по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств». Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при проведении практических занятий и выполнении курсовых и дипломных проектов в МГУИЭ.

        Алгоритм программно-логического управления колоннами при изменении параметров питания в широком диапазоне рассмотрен ЗАО «Нефтехимпроект» с целью применения для разработки проектной и рабочей документации.

        Алгоритм диагностики нарушений в технологическом процессе по режимным параметрам принят к внедрению в ООО «ГПИ СПЕЦАВТОМАТИКА».

        Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на II Международной научно-практической конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» (Москва, 2011 г.), Втором инвестиционном фестивале «Экология для человека-семьи-общества: социально значимые молодёжные проекты» (Москва, 2011 г.), научная конференция студентов и молодых учёных МГУИЭ (Москва, 2010, 2011 г.)

        Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работы, из них 4 - в журналах, рекомендованных ВАК.

        Структура и объём диссертации. Диссертационная работа включает введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения. Объём работы составляет 142 страницы машинописного текста, в том числе 85 рисунков, 17 таблиц. Список литературы включает 96 наименований.

        Современное состояние и проблемы управления ректификационными установками

        В работе Чеу и коллег изучался способ контроля температурного профиля колонны и оценки текущего состава питания [61]. Любен предложил ряд критериев для выбора тарелки, на которой следует поддерживать постоянную температуру [62]: 1) Выбор тарелки, на которой имеются большие перепады температуры от тарелки к тарелке («наклон» температурного профиля). 2) Поиск тарелки, где имеется большое изменение температуры для изменения управляющего воздействия («чувствительность»). 3) Выбор тарелки, где температура не меняется при изменении состава питания при производстве продукта требуемого качества. 4) Выбор тарелки, на которой происходит малейшие изменения в чистоте продукта, когда она остается постоянной в условиях нарушения состава питания.

        Автор производит количественное сравнение эффективности этих альтернативных критериев. Ю использовал данные критерии для выбора контрольной тарелки при многокомпонентной ректификации [63J.

        В своей статье Шунта и Любен [64] представили результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния расположения контрольной тарелки на динамику переходных процессов при разделении бинарной смеси. Исследования показали, что состав жидкости на верхних тарелках изменялся медленнее, чем на нижних.

        Моделирование технологических объектов в специализированных программных комплексах На настоящий момент создано уже достаточное число информационных продуктов, способных производить определённые действия и, объёмы работ, выполняемые на данных комплексах, постепенно увеличиваются.

        В некоторых работах описана процедура проектирования интегрированных систем управления ректификационными колоннами с помощью моделирующей программы Aspentech. В процессе проектирования моделировался как статический, так и динамический режимы работы колонны. По мнению авторов, методы проектирования стационарного режима ограничены и требуют корректировки динамическим режимом. То есть для проектирования системы управления непременно требуется проведение исследования динамического режима [65, 66]. Моделирование систем управления производят и в других программных пакетах [67].

        Апробация результатов работы проведена с применением пакета для моделирования химических процессов ChemCAD. ChemCAD в России ещё не получил широкого распространения и применения. Огромный вклад в освоении данного программного продукта внёс профессор Гартман Т.Н.. Так например, в работе «Управление производством: моделирующая программа ChemCad» [68] приведено применение данной программы для решения задач проектирования, реконструкции и диверсификации производств. Автор делает акцент на то, что ChemCAD позволяет моделировать на компьютерах все необходимые варианты стационарных и динамических режимов. Интеграция с действующим производством позволяет применять УМП ChemCAD в тренажерах для обучения операторов промышленных производств в условиях, близких к реальным. В то же время имеется возможность обучать операторов управлению технологическими процессами в условиях, соответствующих критическим: практическая реализация таких условий при обучении является небезопасной. Гартман даёт приблизительную численную оценку использования ChemCAD. Так по существующим приближенным оценкам при модернизации действующих производств с использованием УМП можно достичь экономии средств от 10 до 67 %. При работе с программой в режиме реального времени в современных АСУТП и АСУП экономия составляет от 0,5 до 3 %.

        ChemCAD позволяет анализировать состав смеси, поступающей на разделение, исследовать влияние различных параметров на качество разделения, определять оптимальное флегмовое число, положение тарелки питания в колонных аппаратах, проводить исследование различных вариантов рекуперации тепла в технологической схеме и выбор наилучшего [69, 70].

        Одной из задач данной работы является разработка учебно-тренировочного комплекса по курсу АТПП для обучения студентов. Применение компьютерной моделирующей системы ChemCAD для обучения студентов имеет место у Ошовского и соавторов. В своей статье [71] они предлагают использовать данный программный продукт для обучения студентов химиков-технологов. В качестве объекта исследования принята адсорбционная схема очистки газа от сероводорода. Автор определил, что задача компьютерного моделирования химико-технологического процесса (ХТЇЇ) состоит в решении задачи построения математической модели, идентификации и оптимизации химического производства, т.е. решения указанного комплекса задач для технологической схемы всего процесса. По мнению авторов, внедрение в обучение студентов химиков-технологов современных компьютерных пакетов моделирования технологических процессов призвано усовершенствовать знания, полученные студентами в ходе обучения и создать инженера-универсала, который сможет проектировать производства, усовершенствовать и анализировать сложнейшие процессы химической технологии.

        Моделирование статических режимов работы для трёх вариантов задачи управления

        Для построения алгоритма логического управления ректификационными колоннами при колебаниях расхода и состава питания в широком диапазоне создан алгоритм эксперимента по анализу рабочей области.

        Рабочая область анализируется в пространстве режимных параметров, которые отражают источники возмущений (xlf х2), режимные управляющие переменные и переменные состояния объекта. К переменным состояния относятся давление, уровень, температура и состав в колонне (Табл. 1).

        Каждый режим рассчитывается из условия постоянства переменных состояния (Р, L, Сд, Ск, Гд, Тк - показатели материального и теплового баланса) и постоянства основной выходной координаты (у). Основные режимные параметры варьируются в указанных пределах.

        Выходные переменные: отклонение; j - шаг возмущения; у - значение измеряемых переменных процесса. Алгоритм производит последовательный расчёт всех вариантов возмущений по питанию для ректификационных колонн для всех типов задач управления. 2.2. Моделирование статических режимов работы для трёх вариантов задачи управления

        В работе приведены результаты моделирования статических режимов колонн для разделения смеси «метанол-вода» при возмущениях в пределах ±10 % от проектных значений для трёх вариантов основной задачи управления: 1) Стабилизация состава дистиллята; 2) Стабилизация производительности по дистилляту; 3) Стабилизация тепловой нагрузки на кипятильник. Результаты моделирования статического режима ректификационной колонны при стабилизации состава дистиллята и возмущению по расходу питания приведены в таблице 2. Процесс моделирования проводится из условий постоянства составов дистиллята и кубового продукта.

        Зависимость управляющих воздействий от возмущений (a -F nQ ОТ Ff и Cf\ б - FK и FA от Ff и Cf) 1- индекс возмущения по Ff , 2 — индекс возмущения по Cf. По данным таблицы 2 ясно, что при изменении расхода питания в колонне достаточно стабилизации флегмового числа для обеспечения требуемого качества дистиллята. Для реализации этого режима требуется система автоматизации, включающая в себя два регулятора соотношений: расход дистиллята - расход питания и расход флегмы - расход дистиллята.

        Исходя из данных, приведённых в таблице 3, флегмовое число при больших отклонениях состава питания стабилизировать нельзя. Все потоки требуют либо регулирование по обратной связи от концентрации дистиллята, либо программного управления.

        В работе рассматриваются системы управления ректификационными установками, построенные из условия поддержания постоянного расхода одного из продуктов. Это характерно для промежуточных колонн, где одним из требований к системе управления является непрерывное обеспечение следующего технологического объекта требуемым количеством питания.

        Из графиков статических характеристик (Рис. 18) видно, что при стабилизации расхода дистиллята в ректификационной колонне при возмущении по составу питания требуется стабилизация расхода кубовой жидкости (Рис. 186). Для случая возмущения только по расходу питания расход кубовой жидкости меняется пропорционально возмущению. Тепловая нагрузка (Рис. 18а) в обоих случаях меняется по модулю от возмущения.

        В работе рассматриваются системы управления ректификационными установками построенные из условия поддержания постоянного состава дистиллята и постоянной тепловой нагрузки.

        Параметры ректификационной колонны при возмущении по расходу питания, постоянной тепловой нагрузке кипятильника и постоянном 3- индекс возмущения по /у; 4 - индекс возмущения по Cf. При постоянной тепловой нагрузке возможна стабилизация расхода флегмы при отсутствии возмущений по составу питания (Рис. 19а). При этом состав дистиллята остаётся постоянным за счёт уменьшения отбора дистиллята и увеличения отбора кубового продукта. Во всех остальных случаях наклонные линии говорят о том, что данный параметр должен изменяться в пропорциональной зависимости от возмущения.

        Рассматриваются системы управления ректификационными установками построенные из условия поддержания постоянного расхода дистиллята и постоянной тепловой нагрузки.

        Из графиков статических характеристик (Рис. 20) видно, что при возмущении по расходу питания, стабилизация расхода дистиллята и тепловой нагрузки на кипятильник возможна за счёт увеличения расхода кубового продукта, т.е. сбросом возмущений через куб колонны. При возмущении по составу питания, изменяется только расход флегмы, который, как и для случая с возмущением по расходу, вызывает нарушение теплового баланса в колонне и вызывает повышение давления.

        По результатам моделирования режимов работы ректификационных колонн сделан вывод, что при реализации системы управления, требующей постоянство состава дистиллята и, имеющей возмущения только по расходу питания — рекомендуется устанавливать в систему управления ректификационной колонной систему стабилизации флегмового числа. Во всех остальных случаях для нормального функционирования промышленной установки, требуется коррекция параметров технологического процесса в зависимости от возмущения и назначения системы управления.

        Моделирование переходных процессов в системах регулирования уровня, давления и расходов

        На основе проведённого анализа статических характеристик сделаны следующие выводы: Стабилизация режимных параметров на проектных значениях неэффективна при любом характере возмущений и ведёт к отклонениям в качестве продукта, либо в увеличении энергозатрат на разделение. Стабилизация тепловой нагрузки на проектном значении приводит к нарушению регламента по составу продукта, к перерасходу энергии и нарушению давления в колонне.

        Для продуктовых колонн, в которых к чистоте продуктов предъявляются высокие требования, стабилизация коэффициентов к л и кгр допустима при возмущениях по расходу и составу питания не более 2 %.

        Расходы кубового продукта и дистиллята должны определяться условиями материального баланса регуляторами уровня кубового продукта и давления в колонне.

        Построение алгоритма логического управления

        Для «этан-этиленовой» колоны температура на контрольных тарелках может использоваться только как дополнительный импульс по возмущению в массообменных процессах. Анализ режимных параметров при различных возмущениях показывает, что в любом случае стабилизация состава на контрольных тарелках, применяемых в некоторых ректификационных колоннах, должна привести к изменению составов обоих продуктов. Для продуктовых колонн, то есть на конечных стадиях разделения смеси такие системы регулирования нежелательны.

        Сравнение энергозатрат на разделение при постоянстве состава дистиллята показало неэффективность стабилизации тепловой нагрузки кипятильника на проектном значении: разность между максимумом и минимумом потребления энергонагрузки при ± 20 % возмущения составляет 40 % от расчётного, а при ± 10 % интервале - 20 %. На основании данных таблиц 10-17 и графиков (Рис. 21-24) построен алгоритм логической работы корректирующего устройства (Рис. 27). Тк - температура на контрольной тарелке; iy - расход питания; Cf - состав питания; - увеличение величины; j, - уменьшение величины; const - величина не изменяется.

        Данный алгоритм позволяет определить вариант возмущения в ректификационной колонне по текущему расходу питания и отклонению температуры на контрольной тарелке [80].

        Проведено исследование статических режимов работы ректификационной колонны для трёх вариантов задачи управления и восьми вариантов возмущений по питанию на основе чего разработан алгоритм логического управления и диагностики режимных параметров ректификационной установки на основе текущей информации о расходе питания и отклонениях температуры на контрольной тарелке. Глава 3. Вывод динамической модели ректификационной колонны

        При расчёте корректирующих воздействий в инвариантных системах регулирования верха и низа колонны, необходимо учитывать динамические свойства каналов управления и возмущения. Для этого выводится приближённая динамическая модель ректификационной установки, параметры которой можно рассчитывать на стадии проектирования по конструктивным и режимным параметрам колонны.

        Существуют различные подходы к анализу динамических характеристик ректификационной колонны. В работе Эрриота [94] отмечено, что каждая ступень разделения ректификационной колонны характеризуется тремя основными источниками инерционности. Наибольшая инерция - это инерция изменения концентрации, зависящая от объёма жидкости на тарелке. Изменением концентрации, связанным с изменением объёма паров, можно пренебречь, учитывая её совместно со значительно большей инерцией изменения концентрации жидкой фазы. Наибольшая постоянная времени для всех тарелок при любых возмущениях приблизительно равна полному объёму колонны, делённому на скорость потока питания, и может изменяться от нескольких минут до нескольких часов. Однако начальная часть переходного процесса на любой тарелке зависит главным образом от инерционности потока жидкой фазы и расстояния от источника возмущения.

        Начальная реакция измеряемой переменной на изменение регулируемого потока или нагрузки оказывает большее влияние на поведение системы регулирования, и, следовательно, при анализе контура регулирования необходимо учитывать инерционность потоков, хотя она изменяется от нескольких секунд до долей минуты на тарелку. Факторы, влияющие на инерционность изменения потоков и на инерцию, связанную с изменением концентрации, рассматриваются отдельно, так как взаимодействие между этими двумя видами инерции практически можно пренебречь. В настоящей работе приняты следующие допущения: 1) Для гидродинамической составляющей массообмена на одной тарелке принимается модель идеального смешения; 2) Инерция паров пренебрежимо мала; 3) Масса жидкости на тарелке, расход флегмы и пара через одну тарелку не зависят от времени; 3) Нижняя часть колонны (кипятильник и куб) и верхняя часть (дефлегматор и флегмовая ёмкость) описываются моделью идеального смешения;

        Сравнительный анализ промышленных систем регулирования ректификационных установок

        При решении задач автоматического регулирования ректификационной колонны часто возникают различные требования к процессу. Изучение вопросов автоматического регулирования осложняется наличием многих переменных, которые необходимо учитывать. Из-за большого числа параметров, оказывающих влияние на процесс, становится невозможным создание универсальных схем автоматического регулирования ректификационных установок. Однако можно сформулировать правила, которые должны учитываться при разработке систем автоматического регулирования любой ректификационной колонны.

        1)При проектировании систем автоматического регулирования процесс ректификации в колонне должен быть в известной степени освобожден от воздействия внешних возмущений путем создания систем регулирования ряда общецеховых параметров.

        2) Изучение динамических и статических характеристик объекта, полученных на основе математического описания и моделирования, особенно важно для составления схемы автоматического регулирования ректификационных колонн [94].

        Основной задачей автоматического регулирования процесса ректификации является обеспечение заданной точности разделения смеси жидкостей и максимальной экономичности процесса.

        В работе рассмотрены наиболее часто встречающиеся в промышленности схемы регулирования процесса ректификации [72, 77, 95].

        Принцип построения схем одиночного регулирования заключается в устранении основных возмущающих факторов и в стабилизации основных параметров процесса. Это может быть достигнуто лишь применением большого количества регуляторов, которые оказываются включенными последовательно по направлению материальных и тепловых потоков и вследствие этого связанными между собою через процесс.

        Локальные схемы регулирования параметров процесса ректификации Часто при исследовании ректификации процессы, происходящие в верхней и нижней частях колонн, рассматриваются раздельно. Это дает возможность выявить однозначную связь между чистотой дистиллята и флегмовым числом, с одной стороны и чистотой кубового остатка и коэффициентом испарения - с другой, при данных условиях ввода питания и данном числе тарелок в верхней и нижней частях колонны.

        Существующие схемы регулирования основаны на использовании однозначной зависимости между концентрацией, давлением и температурой. Однако регулирование концентрации посредством вспомогательных величин (температуры и давления) не дает удовлетворительных результатов и может использоваться лишь при больших коэффициентах разделения и невысоких требованиях к чистоте получаемых продуктов. Действительно, регулируемый параметр в данном случае зависит от колебаний, как давления, так и температуры (Рис. 76).

        Схема регулирования ректификационной колонны Приведенная схема должна была бы полностью решать задачу стабилизации составов продуктов бинарных смесей, однако в результате взаимного влияния регуляторов качества целевых продуктов и неблагоприятных динамических свойств объекта, обусловленных большой инерционностью массообмена и теплообмена, практически невозможно добиться стационарного режима.

        Вторым существенным недостатком этой схемы является большое запаздывание переходного процесса в контурах регулирования температуры верха и низа колонны. Устранить влияние инерционности массообмена на переходный процесс регулирования температуры можно путём установки первичных элементов регуляторов температуры на «контрольных» тарелках, на которых наблюдается наиболее сильное изменение температуры с изменением состава продуктов, выводимых из колонны.

        Одним из примеров использования связей между регулируемыми параметрами являются перекрестные схемы регулирования (Рис. 77).

        При изменении подачи греющего пара в кипятильник, прежде всего, изменяется уровень жидкости и лишь через определенное время - температура. Для уменьшения влияния инерционности температуры на процесс регулятором уровня, а клапан на выводе кубового остатка из колонны - с регулятором температуры. Так как колебания уровня в довольно больших пределах не сказываются на качестве целевого продукта, то регулятор уровня может обладать большой степенью неравномерности, что способствует устранению колебаний в системе.

        Если колонна работает при давлении, отличающемся от атмосферного, и если температура служит характеристикой состава получаемого продукта, то давление в колонне необходимо стабилизировать. Во многих колоннах, в которых осуществляется регулирование температуры, колебания температуры, вызванные изменениями давления (величиной не более 1%), превышают ее колебания, вызванные фактическим изменением состава, при изменении давления статические характеристики колонны меняются незначительно. Небольшое количество неконденсирующихся паров Если количество неконденсирующихся паров пренебрежимо мало, то для регулирования давления в колонне можно использовать целый ряд схем. Эти схемы предусматривают регулирование величины и температурного напора поверхности теплообмена в конденсаторе или пропускание части паров в сборник. Наиболее простой метод стабилизации давления — регулирование расхода охлаждающей воды в конденсатор.

        Взаимосвязанное регулирование характеризуется тем, что регуляторы различных параметров одного агрегата осуществляют взаимодействие между собой вне технологического процесса. При правильном подборе взаимных связей регуляторов можно значительно повысить устойчивость регулируемой системы. На рисунках 78 и 79 приведены схемы регулирования верха колонны. Рис. 78. Схема регулирования расхода флегмы с учётом количества исходной смеси и температуры верха колонны Целевым продуктом в этом случае является дистиллят. На рисунке 78 представлена схема регулирования расхода флегмы с учетом потока исходной смеси и температуры верха колонны. При неизменном количестве и составе исходной смеси регулятор расхода флегмы поддерживает постоянное орошение колонны. При изменении потока исходной смеси сигнал от датчика расхода, поступает на регулятор расхода флегмы, который изменяет орошение колонны. Таким образом, колебания количества исходной смеси и флегмы устраняются регулятором FCV прежде, чем они изменят состав пара, выводимого из колонны. Следовательно, основным источником возмущений при регулировании температуры по такой схеме являются колебания состава исходной смеси. Недостатком этой схемы, являются большие запаздывания в контуре регулирования температуры. Поэтому описанную схему можно применять в тех случаях, когда колебания состава исходной смеси незначительны.

        Похожие диссертации на Разработка инвариантных систем управления ректификационными установками