Оптимальное управление технологическим процессом синтеза аммиака

• Автор: Ангелов, Чавдар Миланов
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 246 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

Глава 1. Основные сведения об управления процессом

синтеза ашдака

1.1. Состояние я перспективы развития производства аммиака.

1.2. Технологические особенности процесса

синтеза аммиака, как объекта управления соотношением водородазот.

1.3. Эффективность управления соотношением

водородазот

1.4. Анализ существующих методов и систем

управления соотношением водородазот . .

1.5. Опыт создания АСУТП производства аммиака
Выводы.
Глава 2. математическое описание технологического
процесса синтеза аммиака при управлений соотношением водородазот .
2.1. Постановка задачи.
2.2. Описание статических режимов объекта управления .
2.3. Динамические характеристики объекта управления
2.4. Анализ свойств объекта
3
Глава 3. Синтез и исследование алгоритмов управления
соотношением водородазот
3.1. Основные требования к системе управления я к
методам синтеза алгоритмов управленая
3.2. Синтез я исследование оптимального регулятора полной размерности
3.3. Синтез я исследование дискретного регулятора .
3.4. Синтез и исследование оптимального нелинейного регулятора
3.5. Синтез и исследование оптимального ПИ регулятора .
3.6. Синтез и исследование адаптивных регуляторов
3.7. Синтез и исследование регуляторов неполной
размерности.
3.8. Исследование регулятора для АСУТП
Выводы.
Глава 4. Алгоритмическое и программное обеспечение для
идентификации, синтеза и исследования систем управления.
4.1. Программа идентификации динамических харак
теристик промышленных технологических процессов.
4.2. Программы синтеза оптимальных и субоптималъных регуляторов по критерию обобщенной
работы.
4.3. Программная система цифрового моделирования непрерывных и дискретнонепрерывных систем
автоматического регулирования.
Выводы.
Глава 5. Система цифрового управления АСУТП ХК г.
5.1. Общая характеристика АСУТП ХК г. Враца . . . .
5.2. Система цифрового управления СцУ . . . Г . .
Заключение.
Литература


Ряд возмущений действует в каждой линии синтеза аммиака. Основные из них: температура в колонне синтеза, расходы циркуляционного и продувочного газа, температура смеси после конденсатора, давление в циркуляционном контуре и др. В динамическом отношении объект характеризуется большой инерционностью из-за наличия циркуляционного контура. Переходный процесс по каналу воздух-концентрация водорода на входе колонны затухает за 0-0 мин. V ^ »мин. Т- мин. П.2. Все эти особенности объекта затрудняют работу операторов при ручном управлении, приводят к непрерывным колебаниям соотношения водород/азот. Рассмотренные особенности процесса характерны и для одномерных объектов. При них, однако, отсутствуют взаимосвязи между линиями. Эффективность управления соотношением водород/азот. Диапазон соотношения водород/азот ограничен снизу значениями 2. При более низких соотношениях плотность газа повышается, увеличиваются перепад давления в контуре и потребляемая электроэнергия, что может привести к аварийному останову компрессора. Верхний предел соотношения четко не задан, но из экономических соображений (увеличиваются потери ценного сырья - водорода) допустимый предел значений достигает 3. Соотношение водород/азот оказывает влияние на ряд параметров аммиачного цикла. Как показывают исследования статических режимов в /1/, отклонения соотношения водород/азот в обе стороны изменяют диапазон устойчивости автотермического режима колонны синтеза. Большие отклонения могут привести к потере устойчивости или значительному спаду производительности. При этом, зависимость расхода циркуляционного газа от скорости компрессора имеет минимум при соотношении около 2. Этот минимум объясняется повышенной активностью компонентов смеси при таких соотношениях. При этом благоприятно и то, что скорость компрессора минимальна и расход водорода низкий. Единственные ограничения - допустимая мощность и стоимость электроэнергии компрессора. Аналогичные результаты получены и другими исследователями /,0,1/. В работе К. Пегкова /0/ исследовались возможности интенсификации существующих колонн синтеза аммиака на ХК г. Враца, показано, что оптимальная производительность колонны достигается при соотношении 2. На этой основе предложено, с учетом вариации соотношения, понизить заданное соотношение водород/азот 3:1 до около 2. При этом ожидается 3-4 %-ное повышение производительности установки. Ь отчете // предложена методика определения эффективности управления соотношением водород/азот. Эффективность управления прямо связывается с уменьшением дисперсии регулируемой переменной при соотношении 3:1. Такой подход не оправдан полностью поскольку соотношение 3 : 1 не всегда является оптимальным. Отклонения выше 3 : 1 нецелесообразны, но обратные отклонения до определенного значения могут быть и благоприятными. Эффект только от стабилизации соотношения связан, в основном, с обеспечением более благоприятного режима эксплуатации всего производства и с уменьшением аварийных остановов. И.В. Костюка и В. При вычислении составляющей эффективности из-за уменьшения потерь уже учитывается тот факт, что оптимальное соотношение не 3 : 1, а 2. В итоге от уменьшения потерь рассчитано снижение себестоимости на 1. В условиях ХК г. Враца составляющая экономической эффективности, связанная с потерями, меньше, поскольку основная часть продувочных газов идет на дальнейшую обработку. Из них отделяют в дополнительных установках аммиак, аргон, метан, а остающуюся азотоводородную смесь подают обратно вместе со свежей смесью. Поэтому основная составляющая связана с увеличением производительности. Стабилизация заданного соотношения приводит в конечном счете к уменьшению дисперсии этого соотношения. Экономический эффект можно получить за счет возможности приблизить задание соотношения водород/азот к оптимальному. Оценим эти возможности на базе данных, приводимых в /0/ для ХК г. Враца. В табл. То = 8. С/ о = %. У/Л//-=/-//Л/ зад = 2. Н//V зад - задание соотношения. Обозначим среднеквадратичные отклонения при ручном и автоматическом управление @р и ба.