Анализ структуры и состава системы управления технологическими параметрами в процессе рекуперации бензина
Принцип действия горизонтального адсорбера с неподвижным слоем поглотителя. Функциональная схема двухконтурной каскадной системы автоматизированного управления. Система регулирования температуры в абсорбере путем изменения расхода паровоздушной смеси.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.05.2017 |
Размер файла | 303,6 K |
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/
Анализ структуры и состава системы управления технологическими параметрами в процессе рекуперации бензина
И.А. Семенова, Л.И. Медведева
На промышленном предприятии ОАО «Волжский завод асбестовых технических изделий» (ОАО «ВАТИ») процессы адсорбции и рекуперации позволяют получать из паровоздушной смеси (ПВС) и вторично использовать бензин. Возврат бензина в производство составляет 71%, что позволяет снижать себестоимость продукции а, следовательно, за счет оптимальной цены предприятие занимает ведущее место в отрасли по общему объёму производства, отгрузке и реализации продукции. В процессе рекуперации бензина на стадии адсорбции отработанный воздух сбрасывается в атмосферу. Предельно допустимая концентрация паров бензина в воздухе должна быть безопасна для окружающей среды (не более 100 мг/м3) [1]. Процесс должен быть непрерывным, безопасным, с заданной производительностью 2500 м3/ч при минимальных материальных и энергетических затратах. Следовательно, возникает необходимость разработки системы управления температурой в адсорбере.
Широкое распространение получили одноконтурные системы управления, которые обеспечивают стабилизацию регулируемой величины и обработку простейших типов воздействий. Но одноконтурная система регулирования температуры в адсорбере обладает низким качеством и большим запаздыванием, поэтому необходимо рассматривать многоконтурные системы регулирования.
В настоящее время с развитием микропроцессорных систем управления, с применением программируемых логических контроллеров (ПЛК), появилась возможность организовывать гибкое управление объектом [2], что, в свою очередь, позволяет реализовывать сложные законы управления на базе сложных многоконтурных систем.
В работе рекуперационной установки центральное место занимает процесс адсорбции. Объектом исследования является цилиндрический адсорбер горизонтального типа рис 1.
Рис. 1 Горизонтальный адсорбер с неподвижным слоем поглотителя: 1 - корпус, 2 - штуцер для подачи паровоздушной смеси (ПВС), 3 - штуцер для отвода отработанного воздуха, 4 - барботер для подачи острого пара при десорбции, 5 - штуцер для отвода паров при десорбции,6 - штуцер для отвода конденсата, 7 - люки для загрузки поглотителя, 8 - люки для выгрузки поглотителя
адсорбер каскадный паровоздушный смесь
Структурная схема объекта управления (ОУ) приведена на рис. 2.
Рис. 2 Структурная схема ОУ
ПВС, содержащая пары бензина при t=32°C поступает в адсорбер через штуцер 2 рис.1. Средний расход подаваемой ПВС в адсорбер составляет 57,7 м3/мин. Уголь активированный рекуперационный АР-В, АР-Б является адсорбирующим веществом. Отработанный воздух (t=40-42°C), очищенный от паров бензина отводится через выхлопную трубу 3 в атмосферу рис.1. Средний расход отводимого воздуха составляет 17,31 м3/мин.
Важно поддержание следующих показателей эффективности [3, 4]: температуры внутри адсорбера, производительности адсорбера, материальных затрат на процесс. Вывод об эффективности системы управления формулируется на основании значения среднеквадратичного критерия качества (1) [5, 6].
, (1)
где - установившееся значение выходной величины, - значение выходной величины в текущий момент времени, - время регулирования.
При разработке системы рассматривается контур управления температурой в адсорбере. Основным возмущением в процессе является расход подаваемой ПВС, который необходимо стабилизировать. Следовательно, исследуются показатели двухконтурной каскадной [7, 8] системы: регулирование расхода подаваемой ПВС на входе в адсорбер по температуре в адсорбере. При этом обеспечивается поддержание основного показателя эффективности на заданном уровне 40 °С. В такой системе внутренний контур регулирования обеспечивает стабилизацию расхода ПВС, устраняя тем самым основное из возмущений, а регулятор внешнего контура поддерживает температуру на заданном значении [4].
Функциональная схема имеет вид:
Рис. 3 Функциональная схема двухконтурной каскадной САУ
В результате проведенного анализа эффективности двухконтурной каскадной системы с использованием П, ПИ, ПИД регуляторов наиболее качественной оказалась система автоматического управления (САУ) с ПИ регулятором (таблица №1).
Таблица № 1
Значения среднеквадратичного критерия качества с применением П, ПИ, ПИД регуляторов в двухконтурной каскадной САУ
Параметры САУ |
П |
ПИ |
ПИД |
|
передаточная функция |
||||
значение среднеквадратичного критерия качества, |
18657,2 |
17361,5 |
29404,4 |
В программном средстве VisSim моделируется процесс и находится минимальное значение среднеквадратичного критерия качества при оптимальных настроечных параметрах ПИ-регулятора.
Рис. 4 Схема двухконтурной каскадной САУ с ПИ-регулятором
Следующей системой является система регулирования температуры в адсорбере путем изменения расхода ПВС с компенсацией [8] возмущения в виде концентрации паров бензина ПВС, поступающей из холодильника.
Вместе с изменением расхода ПВС по этому же каналу приходит и другое возмущение - температура исходной ПВС, поступающей из холодильника и влияющей на процесс адсорбции в целом. Если исходная ПВС поступает в адсорбер при температуре выше требуемой, то ее необходимо охладить до требуемой. При нарушении температурного режима может произойти воспламенение и нарушение технологического процесса.
Функциональная схема имеет вид:
Рис. 5 Функциональная схема двухконтурной САУ с компенсацией возмущения
Для проведения анализа эффективности САУ с динамической компенсацией были использованы П, ПИ, ПИД регуляторы. При построении систем управления были получены значения среднеквадратичного критерия.
Таблица № 2
Значения среднеквадратичного критерия качества с применением П, ПИ, ПИД регуляторов в двухконтурной САУ с компенсацией возмущения
Параметры САУ |
П |
ПИ |
ПИД |
|
передаточная функция |
||||
значение среднеквадратичного критерия качества, |
200473 |
15055,6 |
14991,2 |
В программном средстве VisSim моделируется процесс и находится минимальное значение среднеквадратичного критерия качества при оптимальных настроечных параметрах регуляторов [9,10].
Рис. 6 Схема двухконтурной САУ с компенсацией возмущения с П-регулятором
При исследовании двухконтурной САУ с компенсацией возмущения при оптимальных настроечных параметрах П-регулятора значение среднеквадратичного критерия качества оказалось высоким, что не отвечает требованиям эффективности, поэтому были построены системы управления с ПИ и ПИД-регуляторами, наиболее эффективной из которых является САУ с ПИД-регулятором.
Рис. 7 Схема двухконтурной САУ с компенсацией возмущения с ПИД-регулятором
По результатам моделирования исследованных систем управления можно сделать вывод, что более эффективной является система регулирования температуры в адсорбере путем изменения расхода ПВС с компенсацией возмущения в виде концентрации паров бензина в ПВС, поступающей из холодильника. Минимального значения среднеквадратичный критерий достигает при значениях настроечных коэффициентов ПИД-регулятора.
Литература
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны [Текст]: постановление о введении в действие ГН 2.2.5.1313-03 от 30 апреля 2003 г. №76 // Собрание законодательства Российской Федерации.2003. 2000. № 31. Ст. 3295.
Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т. 1: Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 656 с.
Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологичеких процессов / Т.Н. Гартман. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. 416 с.
Бесекерский, В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. Спб.: Профессия, 2003. 757 с.
Шишмарев, В.Ю. Основы автоматического управления / В.Ю. Шишмарев. М.: Издательский центр «Академия», 2008. 352 с.
Костоглотов А.А., Костоглотов А.И., Лазаренко С.В., Андрашитов Д.С. Многопараметрическая идентификация конструктивных параметров методом объединенного принципа максимума [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №1. Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2011/348 (доступ свободный) - Загл. с экрана. Яз. рус.
Ganchev I. Auto-tuning of cascade systems with auxiliary corrector // Proc. of the 18th Intern. Conf. on SAER. Varna, 2004. Sofia, 2004. P. 46-50.
Астрахан В.Д. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / В.Д. Астрахан. М.: Энергоиздат, 1982. 416 с.
Astrom K.J. Advanced PID control.ISA. Triangle Park, 2006. P. 446.
Абрамов К.В. Методика определения коэффициентов ПИД-контроллера при моделировании автоматизированных систем управления ректификационной колонной с применением пакета ChemCAD [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №2. Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2011/444 (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структурная схема двухконтурной каскадной системы. Выбор типов стабилизирующего и корректирующего регуляторов каскадных АСР, определение оптимальных значений их настроечных параметров. Комбинированные АСР с комбинированным принципом регулирования.
реферат [70,1 K], добавлен 26.01.2009Функциональная схема системы автоматического регулирования температуры приточного воздуха в картофелехранилище. Определение закона регулирования системы. Анализ устойчивости по критериям Гурвица и Найквиста. Качество управления по переходным функциям.
курсовая работа [366,2 K], добавлен 13.09.2010Выбор, разработка технологической схемы процесса улавливания этилового спирта. Описание технологической схемы улавливания. Технологический расчет вертикального кольцевого адсорбера. Схема общего вида, устройство и принцип действия адсорбционной установки.
курсовая работа [131,9 K], добавлен 15.11.2009Функциональная и структурная схемы автоматизированной системы. Выбор датчика температуры, преобразователя расхода, исполнительного механизма, программируемого логического контроллера. Расчёт конфигурации устройства управления. Тестирование системы.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 19.01.2017Устройство, особенности работы, функциональная схема и анализ системы автоматического регулирования температуры теплоносителя в агрегате витаминизированной муки (АВМ). Оценка зависимости статической ошибки от изменения управляющего воздействия на АВМ.
курсовая работа [431,8 K], добавлен 16.09.2010Ознакомление с принципами действия автоматических регуляторов температуры для теплицы. Составление математической модели системы автоматизированного управления. Описание и характеристика системы автоматического управления в пространстве состояний.
курсовая работа [806,1 K], добавлен 24.01.2023Функциональная схема системы автоматической стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока. Принцип и описание динамического режима работы системы. Функция и объект регулирования. Придаточная функция двигателя и анализ устойчивости системы.
контрольная работа [254,6 K], добавлен 12.01.2011Описание абсорбционных, каталитических, термических методов очистки отходящих газов. Физико-химические свойства Н-бутанола и бензола. Расчет адсорбера системы ВТР периодического действия с неподвижным слоем адсорбента для улавливания паров н-бутанола.
курсовая работа [174,5 K], добавлен 16.12.2012Характеристика объекта управления, описание устройства и работы САР, составление ее функциональной схемы. Принцип автоматического управления и вид системы. Составление структурной схемы системы автоматического регулирования температуры воздуха в птичнике.
курсовая работа [598,8 K], добавлен 15.09.2010Анализ динамических характеристик и показателей качества автоматического регулирования для одноконтурной автоматической системы регулирования с оптимальными параметрами настройки П, ПИ и ПИД регуляторов. Оптимизация двухконтурной АСР с дифференциатором.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 14.10.2013Понятия управления технологическими процессами. Иерархия управления промышленным предприятием. Автоматические системы регулирования и особенности обратной связи в них. Метрологические понятия, элементы измерительной цепи. Анализ методов измерений.
курсовая работа [6,4 M], добавлен 28.05.2013Расчет тепловой нагрузки и выбор технологического оборудования котельной. Тепловой расчет котла ПК-39-II M (1050 т/ч) при сжигании смеси углей. Расчет тяги и дутья. Обоснование и выбор аппаратуры учета, контроля, регулирования и диспетчеризации котельной.
дипломная работа [1011,5 K], добавлен 13.10.2017Описание технологического процесса и принцип работы системы регулирования. Составление и описание функциональной структуры САР. Свойства объекта регулирования по каналам управления и возмущения по его математической модели в виде передаточной функции.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 17.07.2012Особенности системы автоматического управления температуры печи, распространенной в современном производстве. Алгоритм системы управления температуры печи. Устойчивость исходной системы автоматического управления и синтез корректирующих устройств.
курсовая работа [850,0 K], добавлен 18.04.2011Автоматизация тепловых процессов. Схема многоконтурного регулирования процесса абсорбции. Стабилизация рабочей линии. Материальный баланс отгонной части колонны. Регулирование состава дистиллята с учетом изменения расхода и состава исходной смеси.
реферат [82,2 K], добавлен 26.01.2009Система регулирования и контроля температуры в реакторе-автоклаве при производстве поливинилхлорида. Структурная схема автоматизации технологического процесса фильтрования. Принцип действия приборов системы регулирования. Конструкция шлангового клапана.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.02.2014Анализ технологического процесса как объекта управления. Определение структуры основного контура системы. Определение математической модели ОУ. Выбор класса и алгоритма адаптивной системы управления. Разработка структурной и функциональной схемы АдСУ.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.04.2010Назначение и технологическая схема установки гидроочистки У-1.732. Разработка и особенности расчета ее каскадной АСР регулирования температуры куба стабилизационной колонны К-201 с коррекцией по концентрации общей серы в стабильном гидрогенизате.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 16.01.2015Характеристика объекта управления, описание устройства и работы САР, составление её функциональной схемы. Изучение принципа работы системы автоматического регулирования температуры воздуха. Определение передаточных функций системы и запасов устойчивости.
курсовая работа [633,3 K], добавлен 10.09.2010Конструктивная и функциональная схемы системы автоматического регулирования, предназначенной для стабилизации силы резания при фрезеровании за счет управления приводом подач. Анализ устойчивости, качества и точности САУ. Синтез корректирующего устройства.
курсовая работа [871,4 K], добавлен 30.04.2011