Фафурин В.А., Терюшов И.Н. Автоматизация технологических процессов и производств
Подождите немного. Документ загружается.
Рис.2.15. Области допустимых управлений процесса
ректификации (система 3)
Зная меру неоптимальности для рассмотренных выше систем,
можно посчитать годовую экономию (экономический эффект) от
применения предлагаемой для автоматизации методики.
Обычно, в проектных организациях для автоматизации объектов
и, в частности, ректификационных установок применяют типовые
схемные решения, а анализ применимости различных вариантов схем
исходя из математической модели процессов проводят довольно
редко.
Из приведенных выше 3-х вариантов схем типовой является
схема, приведенная на рис.2.4. Ее, скорее всего, и применят для
автоматизации установки. Исследования же по предлагаемой
методике показали, что оптимальной в данном случае будет система,
приведенная на рис.2.6.
Увеличение производительности по дистилляту с применением
системы 3 по сравнению с системой 1 составит
ч
м
D
3
55,065,020,1
.
Пусть установка работает 8000 часов в год, стоимость продукта
равна 600 руб/м
3
. Тогда годовая экономия от применения системы 3
будет равна
рубDЭ 2640000600800055,0ЦТ
П
Более строгий расчет по определению годового экономического
эффекта от внедрения предлагаемой методики и выбираемой системы
автоматизации может быть сделан в рамках курсовой работы по
экономике или при технико-экономическом обосновании выпускных
квалификационных работ.
7. Содержание отчета
1.Краткое описание цели работы и основных теоретических
положений по моделированию и выбору оптимальных структур АСР
процесса ректификации.
2.Программа и результаты расчета областей допустимых
управлений при различных значениях F и x
F
т.е. нагрузки на колонну
(при выполнению работы по 1-му варианту).
Результаты расчетов представить графически с изображением
областей допустимых управлений в плоскости параметров
1n
FD
,
V.
3.Результаты расчетов по выбору оптимальной структуры АСР и
рисунок выбранной АСР, выполненный по ГОСТ.
4.Выводы по работе.
8. Контрольные вопросы
1.Постановка задачи исследования. Пояснить суть задачи и ее
практическое значение для производства.
2.Алгоритмы процедуры STAT B 05 и STAT В 06. Пояснить их
сущность и применение для построения областей допустимых
управлений процессом ректификации.
Физический смысл областей допустимых управлений.
3.Методика выбора оптимальных структур АСР процесса
ректификации на основе использования процедур STAT B 05 и STAT
В 06. Пояснить на конкретном примере.
4.Пояснить структуры компьютерных программ STAT B 05 и
STAT В 06, программную организацию потарельчатого
многоитерационного расчета.
Приложение 2
“ STAT BIN 05” – расчет областей допустимых управлений
процесса ректификации по процедуре STAT B 05
screen 9
print "**************************************************"
print "* *"
print "* STAT BIN 05 *"
print "* *"
print "**************************************************"
print
dim X(19)
read Vmin, Vmax, dV, F, Xf, Xn1
print using "Количество исходной смеси F: ### . # "; F ;: print" кмоль в час"
print using "Минимальное значение парового потока в колонне V min:
### . # "; Vmin; :print" кмоль в час"
print using"Максимальное значение парового потока в колонне V max:
### . # "; Vmax ; :print" кмоль в час"
print using "Шаг изменения расхода парового потока delta V:
## . # "; dV ; :print" кмоль в час"
print using "Состав питания Xf: # . ### "; Xf; :print" мольные доли"
print using "Концентрация легколетучего компонента в дистиляте
Xn1: # . ### "; Xn1 ; :print" мольные доли"
print
print
print "*----------------------------------------------------------------------------*"
print "Паровой поток в Выход дистиллята с Состав дистиллята, Состав кубового "
print "колонне, V установки, D Xn+1 мольные доли продукта, X0
"
print " кмоль в час кмоль в час мольные доли "
print "*----------------------------------------------------------------------------*"
FOR Vi = Vmin TO Vmax STEP dV
rem PRINT Vi,
Flev = 0
Fprav = F
N=0
M8:
N=N+1
if N>32 goto MA1
D = (Flev + Fprav) / 2
bettaVi = 1.6 * Vi + 47.6
W = F - D
X(1) = (F * Xf - Xn1 * D) / W
Y = X(1)
J = 2
IF Y <= 0 GOTO M1
X(11) = 1
X(10) = 0
M5:
IF J <= 10 GOTO M2
GOTO M3
M2:
P = X(1) * W
Li = Vi + W
GOTO M4
M3:
P = -D * Xn1
Li = Vi - D
M4:
X(J) = (Vi * Y + P) / Li
Ai = 6.0625 * X(J) ^ 2 - 10.975 * X(J) + 7.501
IF X(J) < 0 GOTO M1
IF X(11) < X(10) GOTO M1
G = 1 + (Ai - 1) * X(J)
Yravn = Ai * X(J) / G
Kvi = 1.06 / (1 / bettaVi + (Ai / (G ^ 2)) / 380.5)
Y = (Y - Yravn) * EXP(-Kvi / Vi) + Yravn
J = J + 1
IF J <= 19 GOTO M5
R = Y - Xn1
mR = ABS(R)
IF mR <= .001 GOTO M6
IF R <= 0 GOTO M1
GOTO M7
M1:
Fprav = D
GOTO M8
M7:
Flev = D
GOTO M8
M6:
print using" ### ##.### #.#### #.##### "; Vi, D, Y, X(1)
MA1:
NEXT Vi
DATA 150, 550,10
DATA 229.3,.232,.973
END
“ STAT BIN 06’’ – расчет областей допустимых управлений
процесса ректификации по процедуре STAT B 06
print "**************************************************"
print "* *"
print "* STAT BIN 06 *"
print "* *"
print "**************************************************"
print
print
dim X(19)
read Vmin, Vmax, dV, F, Xf, X0
print using "Количество исходной смеси F: ### . # "; F ;: print" кмоль в час"
print using "Минимальное значение парового потока в колонне V min:
### . # "; Vmin; :print" кмоль в час"
print using"Максимальное значение парового потока в колонне V max:
### . # "; Vmax ; :print" кмоль в час"
print using "Шаг изменения расхода парового потока delta V:
## . # "; dV ; :print" кмоль в час"
print using "Состав питания Xf: # . ### "; Xf; :print" мольные доли"
print using "Концентрация легколетучего компонента в дистиляте X0:
# . ### "; X0 ; :print" мольные доли"
print
print
print "*----------------------------------------------------------------------------*"
print "Паровой поток в Выход дистиллята с Состав дистиллята, Состав кубового "
print "колонне, V установки, D Xn+1 мольные доли продукта, X0
"
print " кмоль в час кмоль в час мольные доли "
print "*----------------------------------------------------------------------------*"
FOR Vi = Vmin TO Vmax STEP dV
Flev = 0
Fprav = F
N = 0
M9:
N = N + 1
IF N > 32 THEN GOTO MA2
D = (Flev + Fprav) / 2
betta Vi = 1.6 * Vi + 47.6
W = F - D
X(1) = X0
Y = X0
Xn1 = (F * Xf - W * X0) / D
IF Xn1 <= 1 GOTO M1
GOTO M2
M1:
IF Y <= 0 GOTO M3
J = 2
X(11) = 1
X(10) = 0
M7:
IF J <= 10 GOTO M4
GOTO M5
M4:
P = X(1) * W
Li = Vi + W
GOTO M6
M5:
P = -D * Xn1
Li = Vi - D
M6:
X(J) = (Vi * Y + P) / Li
Ai = 6.0625 * X(J) ^ 2 - 10.975 * X(J) + 7.501
IF X(J) < 0 GOTO M3
IF X(11) < X(10) GOTO M3
G = 1 + (Ai - 1) * X(J)
Yravn = Ai * X(J) / G
Kvi = 1.06 / (1 / bettaVi + (Ai / (G ^ 2)) / 380.5)
Y = (Y - Yravn) * EXP(-Kvi / Vi) + Yravn
J = J + 1
IF J <= 19 GOTO M7
R = Y - Xn1
mR = ABS(R)
IF mR <= .001 GOTO M8
IF R <= 0 GOTO M2
M3:
Fprav = D
GOTO M9
M2:
Flev = D
GOTO M9
M8:
print using" ### ##.### #.#### #.##### "; Vi, D, Y, X(1)
MA2:
NEXT Vi
DATA 150, 550, 10
DATA 229.3,.232,8.5E-3
END
Литература
1.Анисимов И.В. Математическое моделирование и
оптимизация ректификационных установок / И.В. Анисимов, В.И.
Бодров, В.Б. Покровский. – М.: Химия, 1975. – 216с.
2.Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в
химической промышленности / В.В.Шувалов, Г.А. Огаджаков, В.А.
Голубятников. – 3-е изд. – М.: Химия, 1991. – 478 с.
3.Автоматическое управление в химической промышленности:
Учебник для ВУЗов / под ред. Е.Г. Дудникова. – М.: Химия, 1987. –
368 с.
4.Федоров Ю.А. Основы построения АСУТП взрывоопасных
производств. В 2-х томах. Т.1. Методология. – М.: Синтег, 2006. – 710
с.
5.Бородин И.Ф. Автоматизация технологических процессов /
И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник. – М.: Колос, 2004. – 344 с.
Лабораторная работа 3
РАЗРАБОТКА СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ХИМИКО-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Цель работы:
1. Научиться анализировать технологические процессы как
объекты управления, выявлять их свойства и характеристики, важные
с точки зрения задач автоматизации.
2. Ознакомиться с основными этапами построения систем
автоматизации, их содержанием и методами решения задач,
определяемых этими этапами.
3. На конкретных примерах научиться решать задачи
автоматизации технологических объектов.
4. Закрепить и углубить знания по выбору и расчету
автоматических систем регулирования, которые являются типовыми и
используются при автоматизации объектов.
1. Этапы построения систем автоматизации и их содержание
Разработка (построение) систем автоматизации включает в себя
следующие этапы [1,2,3]:
1.Анализ технологического объекта с точки зрения задач
автоматизации. При этом выясняются его следующие характеристики.
1.1. Пожаро – и взрывоопасность процесса; агрессивность и
токсичность рабочих сред; господствующие в объекте давление и
температура.
1.2. Характер (амплитуда и форма) действующих на объект
возмущений, место их приложения и частота появления.
1.3. Параметры контроля, регулирования, сигнализации, защиты
и блокировки, в существующей схеме автоматизации этого объекта
(если такая схема есть).
1.4. Распределенность или сосредоточенность параметров
объекта или его отдельных каналов.
1.5. Число динамических емкостей в объекте, инерционность
основных каналов передачи воздействий и запаздывания по этим
каналам.
1.6. Свойства самовыравнивания объекта или его отдельных
каналов.
1.7. Управляемость объекта с учетом действующих на него
возмущений и динамики каналов.
2. Выбор технической структуры системы автоматизации
(централизованная, распределенная, одно-, двух- или
многоуровневая). Определение перечня функций, возлагаемых на
систему.