И. М. Губкина кафедра автоматизации технологических процессов Р. Л. Барашкин проектирование систем управления ректификационными колоннами учебное пособие

Рис. 17. Реакция системы на возмущение по расходу смеси:
1 – чистота бензола , 2 – расход смеси на входе, 3 – расход дистиллята, 4 – расход кубового остатка, 5 – расход бензола в боковом погоне

Увеличение расхода смеси на входе в колонну приводит к увеличению в ней жидкой фазы. Так как входная смесь преиму- щественно состоит из бензола, то происходит увеличение расхода бензола в боковом погоне с перерегулированием. Аналогичная

реакция наблюдается для расхода дистиллята и бензола за счет работы регуляторов  соотношения расходов рефлюкса и дистил- лята, и соотношения расходов рефлюкса и бензола.
Обратная реакция на возмущение наблюдается по расходу ку- бового остатка, который сначала уменьшается, а затем увеличи- вается и приходит к установившемуся значению с перерегулиро- ванием. Такая реакция объясняется следующим:

• 
  входная смесь понижает температуру кипения внизу колон- ны, и регулятор температуры закрывает клапан V-7;
  
• 
  уменьшается расход кубового продукта;
  
• 
  уровень в колонне повышается, и регулятор уровня увели- чивает тепловую нагрузку рибойлера;
  
• 
  бензол и пентан испаряются и увеличивают расход бензола в боковом погоне и расход дистиллята;
  
• 
  после того как профиль температур в колонне увеличивает- ся, начинает увеличиваться расход кубового продукта, который стремится к установившемуся значению.
  

Таким образом, система управления колонной при подаче возмущения в виде изменения расхода смеси на входе поддержи- вает чистоту бензола в боковом отгоне практически неизменной.
На современном этапе развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности системы управления техно- логическими объектами входят в состав информационно-управ- ляющей структуры предприятия.

8. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОЛОННОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ В ПАКЕТЕ UNISIM DESIGN КОМПАНИИ HONEYWELL

UniSim Design – пакет для моделирования технологических процессов нефтяной и газовой промышленности. Пакет ориенти- рован на проведение технологических расчетов и создание ими- тационных моделей объектов нефтеперерабатывающей и нефте- химической промышленности. UniSim Design Suite используется для проектирования отдельных аппаратов, крупных производств, оптимизации технологических схем, изучения динамического по- ведения объектов управления, разработки и исследования авто- матизированных систем управления технологическими процес- сами. UniSim Design Suite обеспечивает два режима работы  ста- тический и динамический.

В статическом режиме моделируется распределение энергети- ческих и материальных потоков в установившемся режиме. Моде- лирование в статике используется для расчетов при проектирова- нии оборудования, анализе основных зависимостей параметров процесса, оптимизации экономической составляющей производ- ства.
Поведение переходных процессов изучается с использованием их динамических моделей. С помощью динамического моделиро- вания решаются следующие задачи:

• 
  создание и отработка алгоритмов системы управления;
  
• 
  оценка безопасности ведения технологических процессов;
  
• 
  анализ переходных процессов;
  
• 
  пуск/останов технологических процессов;
  
• 
  создание тренажерных моделей. UniSim Design Suite позволяет:
  
• 
  рассчитать основные технологические элементы, содержа- щие массообменную и теплообменную аппаратуру, реакторы;
  
• 
  рассчитывать ректификационные колонны произвольной конфигурации;
  
• 
  рассчитывать теплообменные аппараты различных типов;
  
• 
  рассчитывать реакторы: идеального вытеснения и идеально- го смешения, равновесные, стехиометрические;
  
• 
  использовать различные методы расчета термодинамиче- ских и физических свойств;
  
• 
  проводить оптимизационные расчеты;
  
• 
  синтезировать системы автоматического регулирования.
  

Рассмотрим пример разработки модели ректификационной колонны и системы управления колонной в Unisim Design. Рек- тификационная колонна (рис. 18) представляет собой колонну

^Е-2Qконд Е-3 R D Е-1 F Nf V ^Q^рибE-4 B