«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»
жүктеу/скачать 1.23 Mb.
|
| «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 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 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
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
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:
жүктеу/скачать 1.23 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
– установившееся значение выходной величины, 
– значение выходной величины в текущий момент времени, 
– время регулирования.
