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

Варианты изменения характеристик входного потока смеси

Входной поток	Вариант 1 (консерва- тивный)	Вариант 2 (минимальный расход)	Вариант 3 (максимальный расход)
Входной расход смеси (м^3/ч)	265	132,5	331,2
C3 (массовая доля единицы)	0,05	0,01	0,12
iC4 (массовая доля единицы)	0,4	0,44	0,33
nC4 (массовая доля единицы)	0,4	0,45	0,37
iC5 (массовая доля)	0,15	0,1	0,18

Таблица 2
Выбор системы управления колонной стабилизации с помощью статической модели

Регулируемые параметры					Задачи управления
					Вариант 1 (консерва- тивный)		Вариант 2 (мини- мальный расход)		Вариант 3 (макси- мальный расход)
№	Основной регулиру- емый па- раметр	SP1	Вторичный регулируе- мый пара- метр	SP2	MV1^3	MV2^4	MV1	MV2	MV1	MV2
1	Темпера- тура на 3 тарелке (°С)	51,3	Расход флегмы (кгмоль/ч)	507	0,01	1	0,0022	8,89	0,0012	0,345
…

регулирующие параметры MV (показатели качества колонны ста- билизации). Для этого изменим характеристики входного потока в соответствии с вариантами 2, 3 из табл. 1 и заполним столбцы MV1, MV2 в табл. 2 для соответствующих вариантов.

³MV1 – содержание пропана в кубовом остатке.
⁴MV2 – флегмовое число.

3. 
   Изменим уставки или выберем другие регулируемые пара- метры, проделаем шаги, начиная с первого, с целью определения уставок и комбинаций регулируемых параметров, обеспечиваю- щих наилучшее качество регулирования при различных вариан- тах входного потока смеси (табл. 1). В результате найдем регули- руемые параметры и их уставки, обеспечивающие:
   

• 
  содержание пропана в кубовом остатке меньше или равное заданной спецификации;
  
• 
  флегмовое число меньше или равное заданной специфика- ции.
  

После определения регулируемых параметров, характеризу- ющих две статические степени свободы  разделение потоков и фракционирование – выберем параметры для регулирования дав- ления и уровней в колонне стабилизации с помощью следующих рекомендаций:

1. 
   регулирование давления в колонне осуществлять с помо- щью тепловой нагрузки конденсатора;
   
2. 
   регулирование уровней в накопителе и рибойлере осу- ществлять с помощью расхода на выходе ёмкостей или тепловой нагрузки рибойелера;
   
3. 
   если доступно два потока для регулирования параметра колонны, то выбирать поток с бо_̀льшим расходом.
   

2. Разработка динамической модели колонны стабилизации

На базе статической модели колонны стабилизации разрабо- таем динамическую модель.

• 
  Для выбранных с помощью статической модели регулируе- мых параметров определяем регулирующие параметры на основе следующих принципов:
  

• 
  для колонны стабилизации имеется всего пять степеней сво- боды, которые можно использовать в качестве регулирующих па- раметров (тепловая нагрузка конденсатора Q_конд, тепловая нагруз- ка рибойлера Q_риб, расход флегмы R, расход дистиллята D, расход кубового остатка B);
  
• 
  тепловая нагрузка конденсатора Q_конд зарезервирована для регулирования давления в колонне, поэтому для синтеза системы управления колонной остаётся четыре степени свободы (Q_риб, R, B, D);
  
• 
  в результате анализа статики определяем два регулируемых параметра качества (например, температура на определённой та- релке и флегмовое число). Из анализа технологической схемы видно, что для регулирования температуры тарелки можно ис- пользовать тепловую нагрузку рибойлера Q_риб, а для регули- ро-вания флегмового числа – расход флегмы R. Тогда для регу- лирования уровня в накопителе остаётся расход дистиллята D, а для регулирования уровня в рибойлере – расход кубового остатка B;
  
• 
  при проектировании схемы системы управления задаются двумя регулирующими параметрами, используемыми для регу- лирования параметров качества (см. табл. 3, например, Q_рибR). Для остальных двух регулируемых параметров (в данном случае D, B) выбирают регулирующие параметры исходя из соображе- ний по технологии;
  
• 
  возможные схемы системы управления параметрами колон- ны стабилизации приведены в табл. 3 (Q_рибR, Q_рибD, BR). Запол- ним таблицу регулирующими параметрами для соответствующих регулируемых параметров, указанных в шапке таблицы;
  
• 
  выберем одну из возможных схем системы управления для динамической модели.
  

Таблица 3