1.4. Складання структурної схеми взаємозвязку між технологічними параметрами об’єкта

Проаналізуємо технологічні параметри верху ректифікаційної колони як об’єкта керування. Можливими керуючими впливами є витрати дистиляту G_д, флегми на зрошення G_фл, холодоносія G_хл та витрата низькокиплячого компоненту на останній тарілці колони G_yn. Проте витрата дистиляту визначається наступним технологічним процесом, тому не може бути використана в якості керуючого впливу та само як і витрата потоку живлення. Контрольованими збуреннями є температура флегми θ_фл. Неконтрольованими збуреннями є питомі теплоємності води С_рх і етилового спирту C_ру. Вихідними параметрами є концентрація етилового спирту в дистиляті С_д, температура верху колони θ_в, тиск вверху колони P_в, рівень флегми у флегмовій ємності.

Структурна схема взаємозв’язку між технологічними параметрами об’єкту відображена на рис.2.

Рис. 2. Структурна схема взаємозв’язку між технологічними

параметрами об’єкту.

2. Розробка системи автоматичного управління технологічним процесом

2.1. Аналіз структурної схеми взаємозв’язку між технологічними параметрами об’єкта

Зі структурної схеми (рис. 2) бачимо, що на процес впливає багато параметрів. При розробці системи керування процесом деякі параметри можна опустити. Геометричні розміри установки визначаються з її продуктивності та енергозатрат на етапі проектування та не підлягають зміні. Температурна залежність питомих теплоємностей є незначною, тому при розробці системи керування їх не враховуємо. Оскільки згідно правила фаз при ректифікації бінарної суміші температура верху колони однозначно залежить від концентрації НКК в дистиляті, тому за координату, що підлягає регулюванню, приймаємо саме температуру верха колони θ_в, а регулюючим впливом вибираємо витрату флегми на зрошення колони G_фл.

Виходячи з наведеного вище, виберемо величини, що підлягають контролю, сигналізації, регулюванню:

1. Регулювання

• Регулювання температури верху колони θ_в=f(c_д) по подачі флегми - опосередковане регулювання показника ефективності процесу c_д.

• Регулювання тиску вгорі колони P_в по подачі холодоагенту G_хл - забезпечує матеріальний баланс по паровій фазі.

• Регулювання рівня рідини у флегмовій ємності h_фл по відбору флегми G_фл – забезпечує матеріальний баланс по рідкій фазі верха колони.

• Регулювання рівня кубового залишку в колоні h_к по відбору кубового продукту G_к - забезпечує матеріальний баланс по рідкій фазі низу колони.

• Стабілізація витрати живлення G_п - забезпечує:

• матеріальний баланс по всій речовині

• зняття найбільш істотних збурень

• задане положення робочої області колони;

• стабілізацію продуктивності установки.

• Стабілізація витрати гріючої пари G_гр - забезпечує:

• тепловий баланс установки;

• стабілізацію G_y0 .

• Регулювання температури в кубі θ_п⁰ по подачі G_т забезпечує:

• задане положення робочої лінії;

• ефективність процесу разділення;

• тепловий баланс.

2. Контролю підлягають:

• Температури та витрати всіх вихідних потоків: потоку живлення θ_{п ,}G_п теплоносія в нагрівник потоку живлення θ_{т ,}G_т , гріючої пари в кип’ятильник θ_{гр ,}G_гр , холодоагенту в дефлегматор θ_{хл ,}G_хл .

• Температури - верху колони θ_в, низу колони θ_н, потоку живлення на вході в колону θ_п0.

• Тиски – вгорі та внизу колони Р_в, Р_н.

• Рівні флегми в флегмовій ємності h_фл, кубового продукту в колоні h_к.

• Концентрація етилового спирту в дистиляті с_д.

3. Сигналізація

• Суттєві відхилення рівнів флегми в флегмовій ємності h_фл, кубового продукту в колоні h_к та температури верху колони θ_в від заданих;

• Підвищення тиску в колоні більше гранично допустимого;

• різке зниження або припинення подачі потоку живлення .

4. Захист і блокування: система захисту повинна забезпечити відключення магістралі подачі теплоносіїв, гріючої пари при різкому зменшенні або припиненні подачі вихідноїї суміші.