Автоматизация колонны отгонки бензола в процессе производства изопропилбензола

Анализ технологического процесса как объекта автоматизации. Общие особенности ректификационных колонн отделения. Разработка функциональной схемы отделения ректификации производства изопропилбензола. Переходная характеристика астатического объекта.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.05.2013
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)»

Специальность 220301 Автоматизация технологических процессов и производств

Квалификация Бакалавр

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина

Автоматизация процессов химической промышленности

Тема

Автоматизация колонны отгонки бензола в процессе производства изопропилбензола

Студентка Калиниченко Е.А.

Руководитель

Доцент Ремизова О.А.

Санкт-Петербург 2012

1. Задание на курсовой проект по АТП и ПХП N 5б

Автоматизация колонны отгонки бензола в процессе производства изопропилбензола (к.N 50)

1. Исследование процесса ректификации как объекта автоматизации

Объект автоматизации - ректификационная установка для отгонки бензола в процессе производства изопропилбензола (файл texnipb.doc).

Составить схему автоматизации ректификационной установки для получения в качестве целевого - кубового продукта, обеспечив косвенное регулирование показателя эффективности - по (н), материальный баланс по жидкой фазе верха и низа колонны ( hфл, hк ); материальный баланс по паровой фазе верха колонны; тепловой баланс верха колонны (в ); стабилизацию параметров потока питания: температуры (п) и расхода (Gп).

2. Исследование процесса ректификации как объекта управления уровнем кубового продукта (hк) с каналом возмущения по расходу греющего пара (Gгр):

архив rekt.rar;

архив МЕТw(p).zip;

файл для расчета параметров объекта - «RK_KUB_B.doc»

3. Синтез и исследование одноконтурной АСР концентрации кубового продукта (Ск).

файл Alg_SYNT.doc

методические указания - dcontasr.zip.

пакет SYNTEZ;

4. Синтез и исследование комбинированной АСР уровня кубового продукта (hк) c динамическим компенсатором по расходу греющего пара (Gгр).

файл Иссл.ASRK.doc

методические указания - dasrk11.zip или dasrk12.zip,

проекты в среде MVW - ASR_Zd5b\ASRK11, ASRK12;

Конструктивные и технологические параметры процесса в ректификационной колонне № 50 в производстве изопропилбензола (зд.№5).

п.п.

Наименование

Параметра

Обозначение

Параметра

Идентификатор

в rk_kub.exe

Величина

параметра

1

Диаметр колонны

dk

dk

2,9м

2

Высота колонны

H

H

43м

3

Число тарелок

n

n

67

4

Номер тарелки питания

nf

nf

41

5

Расстояние между тарелками

h

h

0,5м

6

Расход:

потока питания

потока дистиллята

парового потока

Gп.

Gд.

Gy0.

Gf.

Gd.

Gy0.

162,026кмоль/ч

97,75кмоль/ч

163,6 кмоль/ч

8

Давление в колонне

Pv

7.84*Е4 Па

9

Температура:

в кубе

потока питания

верха колонны

к

п

в

Tk

Tf

Tv

180C

120C

90C

10

Плотность:

кубового продукта

греющего пара

?гр

Ro_k

Ro_gr

745 кг/м^3

4,113 кг/м^3

11

Молекулярный вес:

кубового продукта

дистиллята

М.к

Mk

Md

78,11 кг/кмоль

67,00 кг/кмоль

12

Теплота:

конденсации греющ. пара

испарения куб. продукта

rгр

r_gr

r_k

2056 Кдж/кг

1028 Кдж/кг

13

Скорость потока Gгр

vгр

v_gr

10м/с

Модель для расчетов «rk_kub.exe». Файл установок «zd5.stt».

Пересчет размерностей «Razm2».

Расчетное время по модели - часы перевести в мин.

Принять запаздывания и постоянные времени по каналам управления:

2 =0.3*Т2(мин);

1 =Т1 = 0.5(мин);

Описание технологической схемы отделения ректификации производства изопропилбензола.

Отделение включает в себя 4 колонны:

к. 50 - колонна отгонки бензола;

к. 59 - колонна выделения технического изопропилбензола:

к. 66 - колонна выделения технического этилбензола:

к. 83 - колонна выделения товарного изопропилбензола.

Конструктивные параметры ректификационных колонн.

№ п.п.

Параметр

№ колонны

50

59

66

83

1

Число тарелок, шт.

67

69

82

76

2

Диаметр колонны, мм.

2900

2900

2000

1800

3

Расстояние между тарелками, мм.

500

500

250

300

4

Высота колонны, м.

43

43

28

26

5

Номер тарелки питания.

41

40

18

28

Общие особенности ректификационных колонн отделения:

Колонны являются простыми колоннами многокомпонентной ректификации.

Наличие в питании колонн компонентов значительно различающихся по величине концентрации.

Наличие большого количества тарелок во всех рассматриваемых колоннах.

Технологическая схема отделения ректификации представлена на рис.1.

Работа колонны к 50.

В первой по ходу движения алкилата колонне 50 из исходной смеси, состоящей из этилбензола (ЭБ), изопропилбензола (ИПБ), бутилбензола (ББ), полиалкилбензола (ПАБ) и бензола (Б), отгоняется бензол. Обогрев колонны осуществляется паром высокого давления.

Сверху колонны отбирается бензол, который возвращается в реактор. Из куба колонны отбирается укрепленная реакционная масса, состоящая из ЭБ,ИПБ,ПАБ и ББ.

Параметры режима работы колонны № 50.

Питание - до 165кмоль/ч;

Температура верха - до 96 С;

Температура куба - 170 С - 180 С;

Давление в кубе - 7,84*104 Па.

Работа колонны к 59.

Далее укрепленная реакционная масса, состоящая из ЭБ,ИПБ,ПАБ и ББ, подается насосом на питание колонны к 59, предназначенной для выделения технического изопропилбензола (ИПБ),состоящего из фракций ЭБ, ИПБ и ББ. Колонна работает под вакуумом; обогревается паром высокого давления. Из верхней части колонны отбирается технический изопропилбензол, а из куба колонны отбирается полиалкилбензол (ПАБ), который направляется для приготовления катализаторного комплекса, а затем его направляют в алкилатор вместе с исходным сырьем.

Параметры режима работы колонны № 59.

Питание - до 65 кмоль/ч;

Температура верха - до 80 - 95 С;

Температура куба - 160 - 170 С;

Давление в кубе - 7,84*104 Па.

Работа колонны № 66.

Технический изопропилбензол (ИПБ), состоящий из фракций ЭБ, ИПБ и ББ, подается на колонну 66, предназначенную для выделения технического этилбензола (ЭБ). Технический этилбензол выводится из верха колонны, конденсируется, собирается в емкость и реализуется как побочный продукт, а фракции ИПБ и ББ выводятся из куба колонны.

Параметры режима работы колонны № 66.

Питание - до 55 кмоль/ч;

Температура верха - 155 С;

Температура куба - 180 С;

Давление в кубе - 5,99*104 Па.

Работа колонны № 83.

Укрепленный технический изопропилбензол (ИПБ), состоящий из ИПБ и ББ, подается на колонну 83 для выделения товарного изопропилбензола. Обогрев колонны осуществляется паром высокого давления. Вверху колонны отбирается товарный изопропилбензол, который поступает на склад готовой продукции. Кубовый продукт (бутилбензольная фракция - ББ) реализуется как побочный продукт.

Параметры режима работы колонны № 83.

Питание - до 55 кмоль/ч;

Температура верха - до 160 С;

Температура куба - 170 С - 180 С;

Давление в кубе -5,94*104 Па.

Рисунок 1 - Технологическая схема отделения ректификации изопропилбензола (ИПБ).

2. Анализ технологического процесса как объекта управления

Объект управления

Схема ректификационной установки.

- ректификационная колонна; 2 - подогреватель потока питания; 3- кипятильник; 4 - конденсатор (дефлегматор); 5 - флегмовая емкость.

Рисунок 2- Схема ректификационной установки

Описание установки.

Объект управления - ректификационная установка для выделения из исходной жидкой смеси целевого компонента в составе дистиллята.

Процесс массопередачи происходит на тарелках укрепляющей (верхней) и исчерпывающей (нижней) частей колонны в результате взаимодействия жидкой и паровой фаз, движущихся в колонне противотоком. Движущая сила - разность между равновесной и рабочей концентрациями целевого компонента в жидкой или паровой фазе: и соответственно.

Работа установки.

Исходная смесь Gп (Gxf) нагревается в подогревателе потока питания 2 до температуры кипения ип0 и подается в колонну 1 на тарелку питания (i=f).

Исходная смесь стекает по тарелкам нижней части колонны в виде жидкостного потока Gx в куб колонны, участвуя в массообменном процессе с паровым потоком Gy.

Из куба колонны выводится кубовый продукт Gкуб. Часть кубового продукта подается в кипятильник 3, где испаряется с образованием парового потока Gy0 , который подается в низ колонны.

Паровой поток поднимается вверх колонны, контактируя с жидким потоком и обогащаясь целевым компонентом.

Обогащенный целевым компонентом паровой поток Gyn выводится из верха колонны и подается в дефлегматор 4, где конденсируется.

Конденсат собирается во флегмовой емкости 5. Из сборника флегмы отбирается два потока:

поток дистиллята Gд - целевой продукт;

поток флегмы Gфл - жидкая фаза, используемая для орошения верха колонны.

Показатель эффективности процесса сд - концентрация дистиллята.

Цель управления процессом - обеспечение сд.=сдзд.

Математическое описание процесса ректификации

Структурная схема ректификационной установки.

Рисунок 3- Структурная схема ректификационной установки.

Математическое описание низа колонны

Структурная схема куба и кипятильника.

Рисунок 4- Структурная схема куба и кипятильника

Тепловой баланс низа колонны ( н = 0 ). (с кипятильником)

Уравнение динамики:

Уравнение статики:

Gгр*rгр + Gх1*Cрх1*?х1 = Gy0*Cpy0*?н + Gk*Cpk*?н (6).

На основании (1) и (2) можно считать:

н = f (Gгр, Gк ).

Предпочтительное управляющее воздействие Gгр .

Тепловой баланс с учетом затрат тепла на испарение - Gy0 rk

где (5в);

Так как

,

то выражение (5б) с учетом (5в) адекватно выражению (5)}.

Материальный баланс по всему веществу.

Уравнение динамики

Уравнение статики

G x1 = G k + G y0

где с k - плотность кубовой жидкости , кг/м3;

S k - сечение куба колонны, м2 ;

h k - уровень кубовой жидкости, м;

G x1 , G k , G y0 - массовые расходы потоков в кубе колонны.

На основании (1) и (2) можно считать:

h k = f(G k ,G y0 )

Предпочтительное управляющее воздействие Gk .

Материальный баланс по легколетучему компоненту.

Уравнение динамики:

Уравнение статики:

G x1 C x1 = G k C к + G y0 C y0

Основные допущения:

Кипятильник с полным испарением, т.е. C y0=C x0;

Тепловой баланс кипятильника:

Обозначения:

М0 - масса жидкости в нижней части колонны, кг;

r гр - удельная теплота конденсации пара, дж/кг;

r k - удельная теплота испарения кубовой жидкости, дж/кг.

На основании (3) и (4) можно записать:

.

Предпочтительное управляющее воздействие Gгр .

Информационная схема низа колонны.

Рисунок 5- Информационная схема низа колонны

Информационная схема низа колонны как многосвязного объекта по hk, или hk, Ck .

Рисунок 6- Информационная схема низа колонны как многосвязного объекта по hk, или hk, Ck

Математическое описание верха колонны.

Структурная схема дефлегматора с флегмовой емкостью.

Рисунок 7- Структурная схема дефлегматора с флегмовой емкостью

Материальный баланс по всему веществу.

Уравнение динамики:

где фл - плотность флегмы , кг/м3 ;

Sфл - сечение флегмовой емкости , м2 ;

hфл - уровень флегмы , м;

Gyn, Gфл, Gдист - массовые расходы, кг/с.

Уравнение статики:

Gyn = Gфл + Gдист

На основании (7) и (8) можно считать:

hфл=f(Gyn, Gфл, Gд )

Предпочтительное управляющее воздействие Gдист .

Материальный баланс по целевому компоненту.

Уравнение динамики:

Уравнение статики:

Gyn Cyn = Gдист Cx n+1 + Gфл Cx n+1 (10).

На основании (9) и (10) можно считать:

Cдист=f(Gyn, Gфл, Gд )

Предпочтительное управляющее воздействие Gфл .

Тепловой баланс верха колонны ( ?в = ?н ).

Структурная схема n-ой тарелки

Рисунок 8- Структурная схема n-ой тарелки

Уравнение динамики:

Уравнение статики

Gyn-1*Cpyn-1 *?yn-1 + Gфл*Cрфл *?фл =

Gyn *Cpyn *?в + Gxn *Cpxn *?в (12).

Обозначения:

Мxn - масса паровой фазы наверху колонны;

Cpyn, Cpy,n-1, Cрфл, Cpxn - удельные теплоемкости паровой и жидкой фазы на n-ой тарелке;

Gyn-1, Gyn, Gxn - расходы паровой и жидкой фазы на n-ой тарелке.

На основании (11) и (12) можно считать

Предпочтительное управляющее воздействие Gфл .

Баланс по паровой фазе.

Структурная схема конденсатора без флегмовой емкости.

Рисунок 9- Структурная схема конденсатора без флегмовой емкости

Уравнение динамики

Уравнение статики

Особенности:

Решение уравнения динамики для pв дает выражение для интегрального звена.

Если учесть выражение Gyn = f (pв ), то звено получается апериодическим 1 порядка.

Gyк = f (Gхл ), можно получить на основании теплового баланса конденсатора

На основании (13), (14) и (15) можно принять:Pв =f(Gхл).

Информационная схема верха колонны.

Рисунок 10- Информационная схема верха колонны

Информационная схема верха колонны как многосвязного объекта по в и pв

Рисунок 11- Информационная схема верха колонны как многосвязного объекта по в и pв

Информационная схема верха колонны как многосвязного объекта по hфл и в

Рисунок 12- Информационная схема верха колонны как многосвязного объекта по hфл и в

Информационная схема колонны как многосвязного объекта по в и н.

Рисунок 13- Информационная схема колонны как многосвязного объекта по в и н.

Математическое описание подогревателя потока питания.

Тепловой баланс

Уравнение динамики.

Уравнение статики.

Gт Cрт твх - Gт Cрт твых = Gп Cpп n0 - Gп Cpп n

Обозначения:

т вх ,?т вых ,n 0 ,n - температуры потоков теплоносителя и питания на входе и выходе из теплообменника;

Vn - объем потока питания в трубах теплообменника;

Cpп, Срт - удельные теплоемкости потоков питания и теплоносителя;

Gт, Gп - массовые расходы теплоносителя и питания, кг/ч.

На основании (16) и (17) можно считать:

.

Предпочтительное управляющее воздействие Gт.

Информационная схема подогревателя потока питания как объекта управления ?п0

Рисунок 14- Информационная схема подогревателя потока питания как объекта управления п0

Типовая схема автоматизации процесса ректификации.

Рисунок 15- Типовая схема автоматизации процесса ректификации.

Типовое решение автоматизации процесса ректификации.

Регулирование.

Регулирование ив=f(cд) по подаче флегмы - косвенное регулирование показателя эффективности процесса cд.

Регулирование Pв по подаче хладоагента Gхл - обеспечивает материальный баланс по паровой фазе.

Регулирование hфл по отбору флегмы Gфл - обеспечивает материальный баланс по жидкой фазе верха колонны.

Регулирование hк по отбору кубового продукта Gк - обеспечивает материальный баланс по жидкой фазе низа колонны.

Стабилизация расхода питания Gп - обеспечивает:

материальный баланс по всему веществу,

снятие наиболее существенных возмущений,

заданное положение рабочей области колонны;

стабилизацию производительности установки.

Стабилизация расхода греющего пара Gгр - обеспечивает:

тепловой баланс установки;

стабилизацию Gy0 .

Регулирование ип0 по подаче Gт обеспечивает:

заданное положение рабочей линии;

эффективность процесса разделения;

тепловой баланс

Контроль.

Температуры и расходы всех исходных потоков.

Температуры - ив, ин, икв, икн, ип0.

Давление - Рв, Рн.

Уровень - hфл, hк.

Концентрации - сд или ск .

Сигнализация.

существенные отклонения hфл, hк, ив от заданий:

повышение ;

резкое снижение или прекращение подачи потока питания .

3. Исследование технологического процесса как объекта управления

Математическое описание астатического объекта на основе материального баланса по жидкой фазе.

Уравнение динамики:

Уравнение статики при :

Информационная схема астатического объекта.

Рисунок 16- Информационная схема астатического объекта.

Вывод передаточной функции астатического объекта методом безразмерных переменных.

Принимаем канал управления - Qпр - Н.

Обозначим

(

.

Подставим обозначения в уравнение:

Вычтем из уравнения уравнение статики и получим уравнение динамики в приращениях для канала :

Введем безразмерные переменные

;

Подставим в уравнение выражения для и на основании

Выполним нормализацию выражения (3.8) делением на постоянную при входной переменной :

где - время разгона объекта.

Выражение можно записать в виде

Представим Нб из (3.10) в явном виде с учетом того, что уравнение динамики является характеристикой объекта в области действительного переменного t

откуда

Выполним линеаризацию выражения (3.11б) на основе преобразования Лапласа

На основании (3.12) получим выражение для передаточной функции объекта

где .

Переходная характеристика астатического объекта.

Переходная характеристика h(t) на основании решения уравнения динамики при :

График h(t) для астатического объекта 1-го порядка.

Рисунок 17- График h(t) для астатического объекта 1-го порядка

Структурная схема астатического объекта.

Рисунок 18- Структурная схема астатического объекта

где ;

Найдем численные значения для постоянной времени T1:

Gгр = 163,6*1028/2056= 81,8 кмоль/ч

10,36 ч

Передаточная функция объекта будет иметь следующий вид:

Обозначим

Из уравнения динамики вычтем уравнение статики, получим выражение вида:

Введем безразмерные переменные:

С учетом безразмерных переменных:

Выполним линеаризацию выражения на основе преобразования Лапласа:

где ;

Найдем численные значения для коэффициента усиления K2 и постоянной времени T2:

м3

мин

Передаточная функция регулятора будет иметь следующий вид:

4. Синтез и исследование одноконтурных АСР концентрации и уровня в кубе колонны.

Рисунок 19 - Структурная схема одноконтурной АСР

4.1 Расчет настроек регуляторов методами Циглера-Никольса, РЧХ и ВТИ

С помощью пакета «SYNTEZ» получим настройки регуляторов тремя методами: методом Циглера-Никольса, методом расширенных частотных характеристик, и формулами ВТИ. Из этих настроек выберем лучшие.

Таблица 1 - Параметры настройки регулятора АСР

Метод

Закон регулирования

Параметры настройки регулятора

S1

S0

S2

Ц - Н

П

0,4997

-

-

ПИ

0,4498

0,0871

-

ПИД

0,5997

0,1945

0,4645

РЧХ

И

-

3,0165

-

П

0,5062

-

-

ПИ

0,4863

0,3999

-

ВТИ

П

0,5

-

-

ПИ

0,5

0,0804

-

ПИД

0,4423

0,0548

0,4421

В пакете <SYNTEZ> приняты следующие обозначения параметров настройки регуляторов:

S1 = Кр - коэффициент усиления регулятора;

S0 = 1/ Tи, где Tи - время интегрирования;

S2 = Тд - время дифференцирования.

Для дальнейших исследований выбираем ПИ-регулятор для АСР.

4.2 Построение переходных характеристик для АСР

Построим переходные характеристики с использованием полученных настроек в пакете <MATLAB> по основному каналу управления. Результаты приведены в таблице 3. Ниже приводим графики исследований.

Переходные характеристики для АСР с передаточной функцией объекта

:

Метод Циглера-Никольса

ПИ-регулятор

Показатели качества

tр, ч

500

J2

35

Метод РЧХ

ПИ-регулятор

Показатели качества

tр, ч

500

J2

40

Метод ВТИ

ПИ-регулятор

Показатели качества

tр, ч

350

Yдин

26

Данные исследования одноконтурных систем показали, что лучшим регулятором для первой АСР является ПИ-регулятор, настройки которого рассчитаны методом ВТИ.(J2=26, tp = 350), т.к. в данном случае минимальное время регулирование, максимальное динамическое отклонение минимально:

5. Основы синтеза комбинированных АСР с динамическим компенсатором, подключенным на вход объекта

Основы синтеза комбинированных АСР с динамическим компенсатором, подключенным на вход объекта, рассмотрим на примере проектирования комбинированной системы регулирования уровня в испарителе.

Функциональная схема комбинированной АСР с динамическим компенсатором, подключенным на вход объекта.

На рис.1. представлена АСР уровня в испарителе. Уровень регулируется по подаче греющего пара Gгр. По входной температуре жидкого технологического потока Твх.ж. действует сильное возмущение.

Функциональная схема комбинированной АСР уровня с динамическим компенсатором ,подключенным на вход объекта.

Рисунок 20- Функциональная схема комбинированной АСР уровня с динамическим компенсатором ,подключенным на вход объекта

Инвариантность уровня h по отношению к возмущению по температуре Твх. ж. обеспечивается с помощью динамического компенсатора Rк.

Структурная схема комбинированной АСР с динамическим компенсатором, подключенным на вход объекта.

Рисунок 21- Структурная схема комбинированной АСР с динамическим компенсатором, подключенным на вход объекта

Методика расчета компенсатора Rк, подключенного на вход объекта.

Применим к схеме, приведенной на рис.2, условие инвариантности выходной величины Y по отношению к возмущающему воздействию Xв:

Y = Xв*Wв(p) - Xв*Rк(p)*Wоб(p) = 0

Где Wв(p) - передаточная функция по каналу возмущения;

Rк(p) - передаточная функция компенсатора;

Wоб(p) - передаточная функция объекта.

Произведя преобразование, получаем:

Wв(p)

Rк(p) = Wоб(p

Обозначим : Wв=Wв*exp(-p*?в )

Wоб=Wоб*exp(-p*об )

Тогда с учетом запаздываний в объекте по каналам возмущения и управления получим:

Wв(p)*exp(-p*в ) Wв(p) *exp(-p*к )

Rк(p) = Wоб(p)*exp(-p*об ) = Wоб(p)

Проверяем выражение (2) на физическую реализуемость компенсатора.

Компенсатор физически реализуем, если

1) к > 0, что возможно при ?в > ?об

2) mк nк, т.е. если порядок полинома числителя Rк(p) меньше или равен порядку полинома знаменателя.

Структурная схема комбинированной АСР типа <ASRK11> по отношению к воздействию Xв.

Когда сигнал от компенсатора подается на вход объекта, структурная схема комбинированной АСР типа <ASRK11> преобразуется к последовательному соединению разомкнутой системы и замкнутого контура (рис.3).

Структурная схема комбинированной АСР типа <ASRK11> по отношению к воздействию Xв.

Рисунок 22- Структурная схема комбинированной АСР типа <ASRK11> по отношению к воздействию Xв.

Передаточная функция АСР W АСР (p) в соответствии со структурой, приведенной на рис.3:

ректификация автоматизация изопропилбензол астатический

XB

W АСР(p) = Wр.с.(p)*Wз.c.(p)

Где Wр.с. - передаточная функция разомкнутой системы;

Wз.с. - передаточная функция замкнутой системы.

Математическое описание структуры разомкнутой системы, на основании рис.3., будет иметь вид:

Wp.c.(p) = Wв(p)-Rк(p)*R(p)*Wоб(p)

Математическое описание замкнутой системы, на основании рис.3.будет:

1 Wз.с.(р) = 1+Wоб(p)*R(p) (5)

XB

Подставив (4) и (5) в (3) получим выражение W АСР в развернутом виде:

XB

W АСР(р) = [Wв(p) - Rк(p)*R(p)*Wоб(p)]*[1/{1+Wоб(p)*R(p)}]

Анализ выражения (6) показывает, что если в системе будет использован теоретический компенсатор типа (1), то

XB

W АСР(р) =0,

что и обеспечит инвариантность Y по отношению к Xв.

5.2 Результаты исследования комбинированной АСР при независимом расчете настроек регуляторов

Исследование комбинированной АСР выполнено с помощью моделей, разработанных в среде «MATLAB» (см. Приложение 1). Мы получили переходные процессы комбинированной АСР с настройками регуляторов, полученными при исследовании одноконтурной АСР.

№ п.п.

Вх. возд.

Комп.

АСР

Y1

tp1

J2_Y1

1

XB=1

RK11 Выкл

1

350

24

2

XB=1

RK11Вкл

1

300

9

3

XB=1

RK12 Выкл

1

350

24

4

XB=1

RK12Вкл

1

300

9

Лучшей принимаем систему RK11.
Выполняем исследования при следующих комбинациях входных воздействий:
X1 Yzd X1XB YzdXB
X1_K Yzd_K X1XB_K YzdXB_K
Таблица 3

№ п.п.

Вх. возд.

Комп.

АСР

Y1

tp1

J2_Y1

1

X1=1

Выкл

1

350

27

2

X1=1

Вкл

1

350

27

3

Yzd=1

Выкл.

1,75

350

25

4

Yzd=1

Вкл

1,75

350

25

5

X1=1

XB=1

Выкл

1,25

350

44

6

X1=1

XB=1

Вкл

1,25

350

22

7

Yzd=1

XB=1

Выкл.

1,1

350

1,5

8

Yzd=1

XB=1

Вкл

1,25

350

7,5

Рисунок 23- Переходная характеристика при входном воздействии х1=1 и включенном компенсаторе
Рисунок 24 - Переходная характеристика при входном воздействии х1=1
Рисунок 25- Переходная характеристика при входном воздействии Узд=1 и включенном компенсаторе
Рисунок 26- Переходная характеристика при входном воздействии Узд=1 и выключенном компенсаторе
Рисунок 27- Переходная характеристика при входном воздействии х1=1 И хв=1и включенном компенсаторе
Рисунок 28 - Переходная характеристика при входном воздействии х1=1 и хв=1и выключенном компенсаторе
Рисунок 29 - Переходная характеристика при входном воздействии Узд=1 хв=1и включенном компенсаторе
Рисунок 30- Переходная характеристика при входном воздействии Узд=1 хв=1 и выключенном компенсаторе
6. Разработка упрощенной функциональной схемы автоматизации процесса

Составить схему автоматизации ректификационной установки для получения в качестве целевого продукта - дистиллята, обеспечив баланс по паровой фазе верха колонны с учетом наличия хвостовых газов; тепловой баланс верха колонны; материальный баланс по жидкой фазе верха и низа колонны (hфл, hк); тепловой баланс для подогревателя потока питания (п) при условии высокой инерционности канала управления; минимизацию энергозатрат при наличии возмущений по расходу питания (Gп).

Функциональное решение автоматизации процесса ректификации:

Регулирование.

Регулирование Pв по подаче хладоагента Gхл - обеспечивает материальный баланс по паровой фазе.

Регулирование hфл по отбору флегмы Gфл - обеспечивает материальный баланс по жидкой фазе верха колонны.

Регулирование hк по отбору флегмы Gфл - обеспечивает материальный баланс по жидкой фазе верха колонны

Стабилизация расхода питания Gп - обеспечивает:

- материальный баланс по всему веществу,

- снятие наиболее существенных возмущений,

- заданное положение рабочей области колонны;

- стабилизацию производительности установки.

Регулирование ип по подаче Gт обеспечивает:

- заданное положение рабочей линии;

- эффективность процесса разделения;

- тепловой баланс

Контроль.

Температуры и расходы исходных потоков.

Температуры - ит, ип

Давление - Рв.

Уровень - hфл, hк.

Сигнализация.

существенные отклонения hфл, от задания;

повышение ;

Выводы по работе

В данном курсовом проекте была автоматизирована ректификационная установка для выделения товарного пергидроля в производстве перекиси водорода:

Был исследован объект автоматизации и получены его передаточные функции.

С помощью программного продукта «SYNTEZ» и «MATLAB» получены настройки регуляторов для одноконтурных систем регулирования и после исследования этих АСР выбраны наилучшие настройки.

Для первой передаточной функции

S1 = 0,5; S0 = 0,0804

Была исследована каскадная АСР температуры потока питания со вспомогательным контуром стабилизации расхода теплоносителя

После проведенных исследований была разработана функциональная схема автоматизации, которая включает в себя подсистемы регулирования, контроля, сигнализации и защиты.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Анализ технологического объекта как объекта автоматизации. Выбор датчиков для измерения температуры, давления, расхода, уровня. Привязка параметров процесса к модулям аналогового и дискретного вводов. Расчет основных параметров настройки регулятора.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 04.09.2013

  • Анализ колонны К-302 как объекта управления. Общие требования к микропроцессорной системе. Разработка автоматизированной система управления технологическим процессом колонны К-302 установки "Стирола". Привязка информационных сигналов к клеммам модулей.

    курсовая работа [608,5 K], добавлен 17.03.2012

  • Анализ технологического процесса. Уровень автоматизации работы смесительной установки. Алгоритм производственного процесса. Описание функциональной схемы автоматизации дозаторного отделения, принципиальной электрической схемы надбункерного отделения.

    контрольная работа [14,2 K], добавлен 04.04.2014

  • Разработка системы блокировки подачи пара Т-303 при превышении давления в кубе колонны более 24,2 кПа и ее программная реализация. Расчет срока окупаемости затрат на внедрение системы управления процессом отделения ректификации производства стирола.

    дипломная работа [4,2 M], добавлен 07.09.2013

  • Общая характеристика и принцип действия сушилки Т-4721D, предназначенной для сушки ПВХ. Теплообменные процессы в сушилке. Инженерный анализ технологического процесса как объекта автоматизации. Разработка функциональной схемы автоматизации процесса сушки.

    курсовая работа [52,7 K], добавлен 22.11.2011

  • Анализ технологического процесса производства краски как объекта управления. Особенности системы фасовки краски и дозирования жидкостного сырья. Химический состав краски. Выбор приборов и средств автоматизации. Описание технологической схемы установки.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.09.2014

  • Краткая характеристика объекта автоматизации, основные технические решения, схемы технологических процессов. Структурная схема системы регулирования. Выбор параметров сигнализации. Регулирование расхода мононитронафталина в линии подачи его в нитратор.

    контрольная работа [39,5 K], добавлен 22.09.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.