Способ автоматического управления трубчатымреактором

Способ автоматического управления трубчатымреактором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

29532!

Союз Советскнв

Социалиотичвскив

Республик

Зависимое от авт. свидетельства _#_

Заявлено 06.III.1969 (J6 1317584/23-26) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 26.V11.1971. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 12.Х.1971

МПК В 011 9/04

С 01с 1/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 661.53-52(088.8) Авторы изобретения

Б. В. Ильин, Д. Бальцер и Г. Райниг

Ленинградский технологический институт им. ЛенсоветаЗаявитель

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫМ

РЕАКТОРОМ

Х, (t) j Т (1,1) g „. (1) dt; к = 1,2 о

ЗО

Изобретение относится к области управления химическими производственными процессами и может быть использовано для управления трубчатым реактором синтеза аммиака, а также другими трубчатыми химическими реакторами с существенной инерционностью процессов химических превращений.

Известен способ автоматического управления трубчатым реактором регулированием подачи смеси в зависимости от температуры в зоне химической реакции.

Однако он снижает производительность аппарата и качество регулирования процесса.

Предлагаемый способ устраняет указанные недостатки. Для этого смесь подают по температурному полю зоны химической реакции.

На чертеже дана схема автоматического управления трубчатым реактором синтеза аммиака.

Реактор состоит из катализаторных коробок 1 и 2, нижних теплообменников 3 и 4 и котла-утилизатора б. Свежая азотоводородная смесь поступает в реактор по трубопроводу б. Поток свежего газа разветвляется на три части. Часть газа поступает в межтрубное пространство нижнего теплообменника, в котором нагревается, охлаждая горячие продукты реакции, поступающие из котла-утилизатора.

После нижнего теплообменника нагретая смесь смешивается с холодным газом, который поступает через нижний байпас 7. Далее газ проходит охлаждающие трубки катализаторной коробки 2, после чего смешивается с холодным газом, поступающим через верхний байпас 8. Затем газ идет в межтрубное пространство катализаторной коробки 1 (в реакционную зону), где находится железный катализатор. Здесь протекает реакция образования аммиака из азотоводородной смеси. Это равновесная реакция с выделением тепла. Горячие газы из зоны реакции проходят котелутилизатор, в котором отдают часть своего тепла для образования пара и поступают в

15 трубки нижнего теплообменника 4.

Измерение температур в нескольких точках, например в пяти, температурного поля реакционной зоны осуществляется с помощью термопар, помещенных в чехол; э.д.с. каждой термопары умножается в устройствах 9 и 10 на постоянный во времени коэффициент g, После этого преобразованные э.д.с. складываются в сумматорах 11 и 12 и подаются па элементы сравнения 18 и 14. Таким образом, на элементы сравнения информация об объекте поступает в виде оценок состояния процесса, которые получаются следующим образом:

295321

Предмет изобретения

Заказ 277619 Изд. № 1173 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ

Типография, пр, Сапунова, 2 где Х„(/) — оценки состояния процесса;

T — рабочее температурное поле в зоне реакции;

g„(l) — весовые коэффициенты;

1. — длина катализаторной коробки; ! — длина;

1 — время, Регулятором на элементы сравнения 18 и 14 подаются задания У„, которые рассчитываются по формуле

У„=Х„„„= J T*(l)ga(l)dl, к = 1,2, (11) о где Т" (1) — оптимальное температурное поле.

Уравнение II показывает, что задания регуляторам формируются для установления оптимального температурного поля, которое определяется в ходе статистической оптимизации процесса. Ошибки регулирования определяются е„() = У, — Х„(/); к = 1,2. (111)

Ошибки регулирования е> и е> подаются на

ПИ-регуляторы 1э и 16, которые вырабатывают регулирующие воздействия р< и р, поступающие на клапаны нижнего и верхнего байпасов, 11ри работе системы управления необходимо рассматривать два случая: отработку контролируемых (измеряемых) и неконтролируемых (неизмеряемых) возмущений.

11ри измерении контролируемых возмущений, можно рассчитать новый оптимальный температурныи профиль. Тогда определяются новые задания У„регуляторам в соответствии с формулой II, которые подаются на элементы сравнения 18 и 14. При этом возникают ошибки регулирования e«(i), поступающие на входы регуляторов 15 и 16. Последние вырабатывают новые управляющие воздействия и> и ир, изменяющие положение байпасов 7 и 8, что приводит к изменению температурного поля в зоне реакции. Оценки состояния (1) при этом меняются в сторону уменьшения ошибки регулирования (111). Переходный процесс заканчивается, когда регулирующие органы занимают положения, при которых все

Он=О.

Допустим, что на систему подействовало неконтролируемое возмущение. При этом задание регуляторам не меняется. Появляются ошибки регулирования из-за того, что рабочее температурное поле вследствие воздействия

15 неконтролируемых возмущений не соответствует заданному оптимальному температурному полю. Система управления реагирует на такие возмущения аналогично, и переходный процесс заканчивается, если все в„=О. Одна20 ко при этом рабочее температурноеполеотличается от оптимального.

Задача синтеза системы автоматического управления по температурному полю заключается в выборе весовых коэффициентов и настроек регуляторов по определенному критерию качества управления.

3о Способ автоматического управления трубчатым реактором синтеза аммиака путем регулирования подачи смеси в зависимости от температуры в зоне химической реакции, отличиюи1ийся тем, что, с целью повышения произ35 водительности аппарата и улучшения качества регулирования, подачу смеси осуществляют по температурному полю зоны химической реакции.