Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системный анализ и особенности управления типовыми объектами химической технологии. Учебное пособие
.pdf
31
– при расчёте снизу вверх для каждой тарелке вычисляется
*
i
x
i
l
ilii
xxkxx
NKi 1
()
d d d NK d
y y k y y
dNKNK
yyx
11
1
()
w w w w
x x k x x
0x
w
xy
0
idwwi
x)TT(TT
NKi 1
равновесная концентрация
по формуле (9);
– с учётом инерции состава жидкости на тарелках вычисляется её
состав паров по формуле (10) и фактический состав по формуле
,
. (11)
После окончания расчёта вычисляется состав дистиллята с
учётом инерции во флегмовой ёмкости
, при этом
. (12)
Аналогично при расчете сверху вниз по (9) и (10) вычисляются
составы на тарелках. Состав кубового продукта с учётом инерции в
кубе и кипятильнике:
, при этом
. (13)
В заключение рассчитываются температуры на тарелках
колонны
для
. (14)
После этого весь расчёт повторяется снова и т.д.
Следует отметить, что такая модель будет работать только тогда,
когда перед её выполнением будут определены все переменные
модели.
Для их определения в данном тренажёре используется обычная
процедура потарелочного расчёта при заданных составах на концах
колонны.
Расчёт ведётся от концов колонны к тарелке питания до
совпадения составов при расчётах с верху и с низу. Варьируемыми
переменными при этом являются потоки жидкости и пара с учётом
принятых ранее допущений.
32
В качестве примера работы динамической модели рассмотрим
модель действующей колонны на газофракционирующей установке
ОАО «Нижнекамскнефтехим».
На рис. 12 представлена мнемосхема ректификационной
установки для разделения бинарной смеси изобутан–бутан, которая
содержит:
– ректификационную колонну К-3;
– выносной кипятильник Т-1;
– конденсатор Т-2;
– сборник конденсата (дистиллята);
– холодильник Т-3;
– насосы Н-1 и Н-2 (один рабочий и один резервный).
Рис. 12. Ректификационная установка для разделения смеси
изобутан–бутан
33
Установка снабжена контролирующей и регулирующей
аппаратурой.
При щелчке по идентификатору на изображении
контролирующего прибора (рис. 12) на экран будет выведена панель
рис. 13.
Используя эту панель можно изменить настройки данного
параметра (рис. 14), или вывести его график (рис. 15).
Кнопка «тренды» на панели любого параметра или регулятора, а
также на схеме рис. 12 позволяет вызвать сводную панель
контролируемых и регулируемых параметров, удобную при
управлении колонной, о чём будет сказано дальше.
Рис. 13. Панель контролируемого параметра
34
Рис. 14. Панель настройки параметров контроля
Рис. 15. Панель вывода графика изменения параметра
На рис. 15 представлен график на текущий момент, который
непрерывно обновляется.
35
В правом верхнем углу графика имеется указатель в виде
треугольника. Если ухватить этот указатель, используя левую клавишу
мыши, и двигать его горизонтально, установив над интересующий
точкой графика, то в окошечке параметра будет выведена его
величина в указанный момент.
На схеме рис. 12 имеются точки контроля составов потоков:
питания колонны Q-001, дистиллята Q-002 и кубового продукта Q-003.
Поскольку измерения составов производится с помощью
хроматографов, то эти параметры не могут иметь непрерывный
график, и они отображаются, как это показано на рис. 16.
Высота столбика соответствует концентрации примеси (в
данном случае в кубе колонны). Чем ниже столбик, тем выше чистота
продукта.
Рис. 16. Содержание примеси изобутана в кубе колонны
36
Регулируемые параметры на рис. 12 заметны как размером, так и
содержанием. На них изображаются величины: регулируемого
параметра, заданного значения и сигнала на клапан. Кроме того, они
содержат идентификатор параметра и информацию о режиме работы
регулятора Р – ручной, А – автоматический, К – каскадный. При
щелчке по надписи идентификатора на экран будет выведена панель
рис. 17.
Рис. 17. Панель управления регулятором
Кнопкой «настройка» (рис. 17) вызывается панель рис. 18.
При нажатии кнопки «настройка объекта» на мнемосхеме
рис. 12 на экран будет вызвана панель настройки динамических
свойств объекта (рис. 19), которая позволяет подстраивать модель под
свойства конкретной колонны.
37
Рис. 18. Панель настройки регулятора
Рис. 19. Панель настройки динамических свойств объекта
Наиболее востребованной при эксплуатации является сводная
панель контролируемых регулируемых параметров, представленная на
рис. 20.
38
Рис. 20. Сводная панель контролируемых и регулируемых параметров
Панель содержит два графика: на верхний выводятся
температуры во всех точках, где производятся замеры, а на нижний
величины параметров наиболее востребованных при управлении
колонной.
При щелчке по любому окошку с текущей величиной параметра
(правая колонка) на экран будет вызвана панель контроля
соответствующего параметра (рис. 13).
Слева от указанной колонки находятся метки разных цветов с
надписью, которая определяет принадлежность её к определенному
параметру. Цвет метки совпадает с цветом кривой на графике этого
параметра. При щелчке по любой метке нижнего графика на график
будет выведена шкала соответствующая указанному параметру.
39
Некоторые метки помещены в рамки. При щелчке по ним, на
экран будет выведена панель регулятора этого параметра (рис. 17).
Если регулятор находится в режиме «РУЧ», рамка имеет синий цвет, а
если регулятор включен в режим «АВТ» или «КАС», то рамка будет
иметь красный цвет.
Задание 3
Цель: Изучить особенности управления процессом
ректификации, добившись выпуска продуктов надлежащего качества
при минимальных энергозатратах на подогрев куба колонны.
1. Вызовите на выполнение программу «Трен_3». Программа
настраивается в автоматическом режиме в течении 5 – 6 сек.
(Решается задача начального приближения) После этого,
также автоматически, все регуляторы устанавливаются в
режим «АВТ».
2. Вызовите на экран регулятор температуры на 24 контрольной
тарелке. Когда температура «успокоится», щёлкните по
надписи «Р» на изображении этого регулятора (см. рис. 12).
Переведите его в режим «АВТ» (см. рис. 17). При этом
регулятор расхода флегмы будет автоматически переведён в
режим «КАС».
3. Вызовите на экран сводную панель контролируемых и
регулируемых параметров и ждите, пока хроматограф,
анализирующий дистиллят, не выполнит как минимум одно
измерение. На это может уйти до 2 минут.
4. Включите генераторы шума на панели рис. 12. Наберитесь
терпения и наблюдайте за изменением параметров, используя
панель рис. 20. Тренажер работает медленно, но на реальном
объекте все изменения происходят ещё медленнее.
5. После получения последующих пиков на хроматографе
дистиллята можно оценить тенденцию изменения содержания
примеси в дистилляте. Если содержание примеси велико, то
необходимо снижать заданное значение температуры. Шаг
изменения задания для данного объекта не должен превышать
0,2°С. При слишком малом содержании примеси следует
увеличивать задание этому регулятору.
40
6. После получения нескольких пиков на хроматографе
концентрации примеси в кубовом продукте можно оценить
тенденцию изменения примеси. Если содержание примеси
велико, то следует увеличить подачу греющего пара в
кипятильник колонны, если содержание мало, уменьшить
подачу пара. Шаг изменения подачи не должен превышать
принятого для данного объекта управления. Это связано с тем,
что при резких изменениях подачи пара возникают огромные
тепловые напряжения в конструкции кипятильника, что
может привести к его разгерметизации. Поэтому подачу пара
следует изменять постепенно, двигаясь небольшими шагами. В
рассматриваемом примере она не должна превышать 0,5 т/ч.
7. Выполняя последовательно или одновременно п. 5 и п. 6
добейтесь выпуска качественных продуктов при минимальных
расходах пара.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]