Программное управление температурой питания н а входе в колонну при пуске установки дебутанизации углеводородов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 66.011

А. В. Мущинин, В. В. Елизаров, В. И. Елизаров ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПИТАНИЯ Н А ВХОДЕ В КОЛОННУ ПРИ ПУСКЕ УСТАНОВКИ ДЕБУТАНИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Ключевые слова: программное управление, алгоритм, управляющее воздействие.

Рассматривается программное управление температурой питания колонны за счет изменения расхода закалочной воды в подогреватель питания. Приводится алгоритм управления температурой питания колонны в период пуска установки дебутанизации.

Keywords: management software, algorithm, manipulated.

We consider the temperature of the power management software of the column by changing the flow of water to quench heater power . An algorithm for controlling the temperature of the power of the column during the start-up debutanization.

Программа управления температурой питания колонны от времени пуска

Для получения характерных значений параметров пуска в различные моменты времени проведена обработка экспериментальных данных в процессе пуска установки. На основании экспериментально-статистических методов

моделирования получены уравнения регрессии и определены их параметры.

Выборка экспериментальных данных по температуре питания колонны в процессе пуска приведена в таблице 1 и на рис. 1. Экспериментальные данные аппроксимированы уравнением логарифмической регрессии: y = a + bln x

Таблица 1 - Дополнительные величины для

определения параметров уравнения Рис. 1 - Зависимость температуры питания на

выходе из подогревателя поз. E-EA-132 от времени в период пуска: 1 -уравнение регрессии; 2 - экспериментальные данные

Искомое уравнение регрессии имеет вид: y = 35.445 + 12.527 In t

Проверим адекватность полученного уравнения регрессии, для чего найдём среднее значение измеряемой величины: - 1 ^ 393.987

y = -V y¡ =•

Ж

ми

/о

GO

'■J 50

О

Н 10

30

20

10

0

—1

•

эд t,4

i x¡ y¡ In x¡ In2 x¡ y¡ In x¡

1 0.1 10 -2.302 5.301 -23.025

2 1 30 0 0 0

3 5 51.90 1.609 2.590 83.544

4 8 64.08 2.079 4.324 133.256

5 11 68.02 2.397 5.749 163.104

6 48 85.16 3.871 14.986 329.6869

7 54 84.81 3.988 15.911 338.309

I 127.1 393.98 11.644 48.864 1024.876

n

7

• = 56.284

Здесь ж, - время измерения температуры (ч), у, -температура питания колонны в 1-й момент времени (°С).

Производится расчет параметров уравнения регрессии:

ПЕ(У;|ПХ|)"Е|пх -XУ, _

Таблица 2 - Дополнительные величины для анализа уравнения

b =

n£ In2 x¡—( InXi)2

7-1024.877-11.644-393.987 7-48.864-11.6442

12.527 12.527

a = iy y¡ — bV Inx¡ = 1 - 393.987 -n^ 1 n^ ¡ 7 7

-11.644 « 35.445

i x¡ y¡ y¡ y¡ — y (y¡ — y )2 y¡ — y¡ (y ¡ — y¡)2

1 0.1 10 6.59 -46.283 2142.195 3.400 11.566

2 1 30 35.44 -26.283 690.841 -5.445 29.644

3 5 51.90 55.60 -4.374 19.139 -3.698 13.674

4 8 64.08 61.49 7.799 60.827 2.588 6.699

5 11 68.02 65.48 11.736 137.737 2.536 6.430

6 48 85.16 83.94 28.880 834.062 1.224 1.496

7 54 84.81 85.41 28.527 813.797 -0.605 0.367

I — — — — 4698.6 — 69.876

Рассчитываем индекс корреляции:

R = Jl-£M£ Л-®*™ «„.992

Тзк

- температура закалочной воды на выходе

1 Е(У: - У;) * 46986

Рассчитываем индекс детерминации: Р 2 « 0. 993 2 = 0. 985

Проверяем параметры уравнения регрессии по 1;-критерию Стьюдента: все параметры уравнения регрессии являются значимыми.

Рассчитываем критический (табличный) и фактический Б-критерии Фишера: Р1аЫ = р(а,к1,к2)= Р(0.05,1,5)« 6.608

Р2 к 2

Ff

„.985 5 ^ ^ •-«33! .21,

1- R2 k 1 1 - „.985 1

где k 1 = m = 1,k2 = n-m-1 = 7-1-1 = 5 ,

а = „.„5 , m - число параметров при переменных уравнения регрессии.

Сравнивая найденное (фактическое) значение критерия Фишера с критическим определяем адекватность данного уравнения регрессии -уравнение адекватно.

Уравнение температуры питания колонны в процессе пуска от времени принимает вид: Т = 35.445 +12.527 In t (1)

где t - время (ч), Т - температура питания колонны

(°С).

Программное управление температурой питания колонны

Уравнение программы подогрева питания в теплообменнике E-EA-132 в период пуска принимаем в виде полученного ранее уравнения регрессии (1):

Тр (t) = 35.445 + 12.527 Int (2)

и программы расхода питания Gp = 1.89651 -„.„14912 (3)

Рассмотрим систему программного управления с обратной связью. Температура питания изменяется по программе (2) путем изменения расхода закалочной воды в теплообменник E-EA-132. В виде блок-схемы алгоритма (рис. 2) представим программное управление температурой питания в колонну в период пуск.

Параметрами алгоритма (входными) являются: x 3Bi - значение степени открытия регулирующего органа в i-й момент времени.

Тн - температура питания на входе в теплообменник;

т - время вывода параметра на режим (т = 7„ч); XЗВ„ - начальное положение регулирующего

органа на трубопроводе подачи закалочной воды TCV2;

At - период опроса датчика температуры TIC2 (квантования сигнала);

n - количество итераций; | | - начало отсчета времени;

Тзн - температура закалочной воды на входе в теплообменник, величина заданная;

теплообменника, величина заданная.

Начале»)

'Т = 7„ ч, А t,n = т / А t,

x ЗВ „ , t „ , Tз , Tзн ,

Тзк = TH +2°С

i = 1

I

ti=i,-1+At

\ . I

T(ti) = Ti,GF(ti) = Gf,

1

Tp(ti) = Tip

1

Qp(ti) = GFiOp(T,p - Tн )

G" = зв = QP(t1)/Cpзв(Tзн - T»)

i

Q(ti) = G^Ti - Tн )

Gзвi = Q^/C^ - T»)

AG» = GL - Gзвi

Ax*=AGзвi/k3в

X звi = X звi-1 + A X з

Исполнительный механизм TCV2

Автоматическое регулирование TIC2

Рис. 2 - Блок-схема алгоритма программного управления температурой питания колонны поз. Е-БЛ-105

Температура закалочной воды на выходе из теплообменника принимается больше температуры поступающего питания на величину ДТ: Тзк = Тн + ДТ , где Тзк - конечная температура

закалочной воды.

Программный расход тепла определяется из уравнения теплового баланса в момент времени 1 :

О Р (1;) = СР;Орр(ТР - Тн ), (4)

где СР; - программное значение расхода питания,

определяемое по уравнению (3); Т,р,Тн -программное значение температуры по уравнению

(2) и начальная температура питания; 0Рр -теплоемкость питания при средней температуре и давлении; Ор (1:,) - количество тепла по программе на подогрев питания от Тн до программного Т,р.

Программное значение расхода закалочной воды О Р, выражается через программный расход тепла

ОР

в виде:

G3= OP /c (Тзн - Тзк).

(5)

воды

Текущее значение расхода закалочной определяется из уравнения теплового баланса:

Оз,_ О,/0рз (Тзн - Тзк ) , (6)

где О, - текущее количество тепла (наблюдаемое) О, _ СР ¡/0Рр(Т - Тн), (7)

где , - текущее измеренное значение расхода питания; Т, - измеренное (наблюдаемое) значение температуры питания; Тн - температура питания на входе теплообменника; 0Рр - теплоемкость питания

при постоянном давлении.

Теплоемкость питания определяется как теплоемкость многокомпонентной смеси углеводородов по известным корреляциям [1]. Все параметры, приведенные в уравнениях (4)-(7), принимаются постоянными на конкретном интервале времени Л1.

В момент времени : измеряются значения температуры питания на выходе теплообменника Т , расхода ОР,, определяется программное значение температуры питания Тр .

Определяется программный расход закалочной воды из уравнения теплового баланса при программном значении расхода питания в р , и

температуре Тр . Определяется текущий расход

тепла О, и расход закалочной воды в зв , .

Далее происходит расчет отклонения текущего расхода закалочной воды от программного значения Лвзв , и степень открытия регулирующего органа по отклонению расхода закалочной воды Л ж зв , . Пропорционально отклонению Л ж зв , формируется электрический сигнал, под воздействием которого изменяется степень открытия регулирующего органа.

По окончании времени вывода процесса на режим (I > п) управление передается на ПИД-регулятор температуры питания, который поддерживает температуру питания на заданном значении Тз _ 85°С .

Программное управление реализуется в непрерывной функциональной схеме

математической модели установки дебутанизации [2, 3].

Заключение

В работе рассмотрен алгоритм программного управления температурой питания колонны на выходе из подогревателя. На основе экспериментальных данных получена зависимость температуры питания колонны на выходе из подогревателя. Представленный алгоритм программного управления температурой питания колонны поз. Б-БЛ-105 на выходе из подогревателя исходной смеси позволяет реализовать обратную связь в процессе пуска установки дебутанизации.

Литература

1. Р. Рид Свойства газов и жидкостей: справочное пособие / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. - Л.: Химия, 1982, 592 с.

2. В.И. Елизаров, Э.Р. Галеев, А.В. Мущинин, Н.Г. Смолин, И.М. Валеев, Вестник Казан. технол. ун-та, 16. 20. 288-290 (2013).

3. В.В. Гетман, Н.В. Лежнева, Вестник Казан. технол. унта, 16. 12. 104-107 (2013).

© А. В. Мущинин - инженер кафедры АТПП КНИТУ», [email protected]; В. В. Елизаров - д. т. н., заведующий кафедрой АТПП НХТИ КНИТУ; В. И. Елизаров - д. т. н., профессор кафедры АТПП НХТИ КНИТУ.

© A. V. Muschinin - engineer of the department of automation of technological processes and productions Kazan national research technological university", [email protected]; V. V. Elizarov - doctor technical sciences, head of the Department of automation of technological processes and productions "Kazan national research technological university"; V. I. Elizarov - doctor technical sciences, Professor of the Department of automation of technological processes and productions "Kazan national research technological university".