Управление химико-технологическим процессом

Цель управления химико-технологическим процессом

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЧЕСКОМ УПРАВЛЕНИИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Химико-технологическая система (ХТС) функционирует нормально, если ее режимные параметры (температура, давление, расход, состав и т.п.) не отклоняются существенным образом от расчетных значений. Для обеспечения нормального функционирования технологической системы ею надо управлять.

Управление – процесс, обеспечивающий необходимое, в соответствии с целевым назначением, протекание химико-технологического процесса (ХТП) путем изменения материальных и энергетических потоков. Технологический процесс, с точки зрения управления, называется объектом управления.

Система управления – это система, объединяющая объект управления и, собственно, управляющую систему.

Управляющая система осуществляет сбор информации о состоянии объекта управления, возмущающих воздействий и состояния внешней среды (рис. 4).

На основе полученной информации принимаются решения по управлению и вырабатываются управляющие воздействия.

Рисунок 4 – Система управления

2.2 Технологические объекты управления

Управляемый технологический процесс вместе с оборудованием, в котором он осуществляется, называется технологическим объектом управления (ТОУ).

К ТОУ относятся как отдельные технологические агрегаты и установки, реализующие локальный технологический процесс, так и целые производства (цехи, участки) промышленного предприятия. Существуют супер-ТОУ (например, установка ЛК-6У на нефтеперерабатывающем заводе), включающие сотни технологических аппаратов.

ТОУ должен удовлетворять следующим требованиям:

1. оборудование ТОУ должно быть полностью механизировано и безотказно работать в установленный межремонтный период,

2. желательно, чтобы реализуемый процесс был непрерывным,

3. технологическая схема ТОУ должна быть составлена таким образом, чтобы он был управляемым т.е.:

а. разбит на определенные зоны с возможностью воздействия на технологический режим в каждой из них изменением материальных или энергетических потоков,

б. чтобы была возможность воздействия на характеристики оборудования,

в. чтобы был обеспечен доступ человека к местам установки датчиков, регулирующих органов,

г. чтобы число возмущающих воздействий, поступающих в основные аппараты схемы, технологический режим в которых обуславливает количество и качество выпускаемых целевых продуктов, было сведено к минимуму. Последнее достигается установкой промежуточных аппаратов- ресиверов, емкостей с мешалками, теплообменников, уменьшающих амплитуду и частоту изменения таких параметров как давление, состав, температуру.

Сложность управления ТОУ заключается в том, что они постоянно подвергаются возмущающим воздействиям, нарушающих технологический режим.

Возмущения условно можно разбить на два вида:

а. Внешние - проникающие в ТОУ извне при изменении всех входных и некоторых выходных параметров, а также параметров окружающей среды. Так изменение давления греющего пара нарушает теплообмен в нагревателе, а значит и температуру продукта на его выходе; изменение расхода кубового остатка повлияет на уровень в ректификационной колонне.

б. Внутренние - возникающие в самом ТОУ при изменении характеристик технологического оборудования (изменение активности катализатора, отключение отдельных аппаратов, коррозия внутренних поверхностей аппаратов).

Технологический процесс как объект управления характеризуется входными и выходными переменными (рис. 5).

Рисунок 5 - Группы переменных, входящих в описание объекта управления

U – вектор входных переменных, характеризует состояние процесса и называют управляемыми (регулируемыми) параметрами. Это такие параметры, как температура, давление, состав, концентрация, расход и т.п.

X – вектор входных переменных, называемых управляющими (регулирующими) воздействиями. К ним относятся параметры, с помощью которых можно изменять материальные и энергетические потоки, в основном расход, давление, температура и т.п.

F – вектор входных переменных, называемых возмущающими воздействиями, являющихся внешними воздействиями по отношению к объекту. Это параметры, связанные с изменением режимов работы процесса и внешней среды такие, как изменение расходов, температур, давлений, состава сырья и т.п.

Переменные процесса связаны между собой функциональными зависимостями, и рассматриваются их изменения во времени.

Соответственно, должна быть решена задача анализа системы, определено состояние объекта как функция регулирования, возмущающих параметров и времени

X=G(U,F,t)

Давая определение автоматизированному производству, мы говорим, что оно характеризуется передачей функций управления от человека автоматическим устройствам. Что же это за функции? Из чего складывается процесс управления?

Процесс управления складывается из следующих операций, которые можно объединить в три группы:

1.получение и обработка информации о состоянии управляемого технологического процесса,

2.анализ полученной информации и принятие решения о целесообразном воздействии на процесс,

3.осуществление принятого решения, т.е. непосредственное воздействие на процесс путем изменения материальных или энергетических потоков.

Дата добавления: 2015-04-29