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

Рис. 2.Выбор списка компонентов

Входной поток колонны стабилизации F состоит из смеси пропана C3 (5% по массе), изобутана C4 (40%), н-бутана C4 (40%) и изопентана C5 (15%). Входной расход смеси 265 м³/ч при 720 кПа и 30 °С. Колонна состоит из 20 тарелок и конденсатора полной конденсации. Тарелка питания 10. Давление верха колон- ны 700 кПа, давление низа колонны 720 кПа.

Характеристики тарелок задаём в Column Environment: диа- метр 2 м, высота перегородки 0,10 м, длина перегородки 1,6 м (рис. 20).

Рис. 20. Задание характеристик тарелок
Спецификация кубового остатка по содержанию пропана (Column Component Fraction) 0,01 и флегмовое число (Column Re- flux Ratio) 1.0 (рис. 21).


Рис. 21. Задание спецификаций колонны стабилизации

Рассмотрим, почему в качестве спецификаций выбраны со- держание пропана в кубовом остатке и флегмовое число. Проана- лизируем работу колонны стабилизации в рамках показателей ка- чества, приведённых в разделе 4. Спецификация по содержанию пропана в кубовом остатке задаёт разделение потоков (чем меньше расход кубового остатка, тем меньше в нём пропана), а спецификация по флегмовому числу (затраты энергии) задаёт фракционирование (чем больше флегмовое число, тем лучше осуществляется фракционирование, но с большими затратами энергии).

Аналогичным образом для исследования режимов работы ко- лонны стабилизации, реакций на возмущения и синтеза системы управления выбираются иные спецификации колонны, задающие разделение потоков и фракционирование. При выборе специфи- кации необходимо, чтобы выбранный технологический параметр колонны был измеряемым с помощью технических средств, и
была возможность включения его в контур регулирования. Как правило, в качестве измеряемых технологических параметров ис- пользуется расход, температура, давление и уровень. Также с по- мощью поточных анализаторов может измеряться компонентный состав, но они дóроги и обладают большим запаздыванием, по- этому их не включают в контуры регулирования.
Выберем систему управления колонны стабилизации с ис- пользованием разработанной статической модели.

1. 
   Выберем в качестве спецификаций колонны два исследуе- мых регулируемых параметра (например, температуру на 3 та- релке и расход флегмы). Для варианта 1 (табл. 1) входного пото- ка смеси рассчитываем колонну в Unisim Design и записываем текущие значения этих параметров (Specifications/Current Value) в табл. 2, в столбцы SP1 и SP2 соответственно, и регулирующие параметры в MV1, MV2 (см. пример в табл. 2 строка №1). В дан- ном случае регулирующими параметрами MV1, MV2 будут пока- затели качества  содержание пропана в кубовом остатке и флег- мовое число соответственно. Так как равенство регулируемого параметра CV уставке SP может быть достигнуто при соответ- ствующем регулирующем параметре MV, то используя в качестве регулирующих параметров показатели качества, мы можем оце- нить выбранную схему регулирования, с точки зрения основных целей регулирования, сравнивая значения полученных MV с за- данными. Если найденные уставки обеспечивают достижение це- лей регулирования, то при синтезе реальной системы регулиро- вания для выбранных регулируемых параметров необходимо бу- дет определить связанные регулирующие параметры с соответ- ствующими клапанами.
   
2. 
   Зададим уставки регулируемых параметров и определим, как изменение характеристик входного потока смеси влияет на
   

Таблица 1