关键字 |
| 建模、蒸馏塔、控制器、模拟、虚拟仪器。 |
介绍 |
| 分离技术在过程工业中发挥着重要作用。典型的分离技术包括蒸馏、吸收、萃取等,蒸馏是最常用的化学过程工业。蒸馏是分离液体混合物的组成部分或分数基于波动或沸点的差异。广泛应用于石油加工、石油化工生产、天然气加工、煤焦油加工、酿造、液化空气分离、碳氢化合物溶剂生产和其他行业产品的分离液体混合物是必需的;然而其广泛的应用在石油精炼厂。石油的炼油厂原油原料是一种复杂的多组分的混合物,必须分为一组化合物沸点相对较小的范围内或分数。 |
| 原油蒸馏系统,包括蒸馏塔和他们的热回收系统,处理的第一阶段在一个炼油厂。高度能源密集型的过程,消耗燃料在一个相当于1%到2%的原油处理。随着能源价格的增加,已经取得了相当大的努力,以减少原油蒸馏过程的能源需求。同时,增加环境的担忧导致更严格的法规对温室气体的排放。因此,经济和环境问题都是重要的因素在原油蒸馏系统的设计。在原油蒸馏系统,蒸馏塔与相关的热回收系统有很强的相互作用。相比传统的原油蒸馏系统的设计方法,热集成设计方法更有可能和一个更好的解决方案,可以获得最小的能源消耗。更少的能源消耗也意味着更少的气体排放,这对环境是有益的。 |
| 原油蒸馏的分离碳氢化合物在原油进分数基于他们的沸点,在规定的范围内。分离是做在一个大塔,在大气压力。塔中有数量的托盘,碳氢化合物气体和液体相互作用。液体流塔和气体。上升最高的分数列冷凝称为光分数之前,和那些凝结在托盘被称为重分数最低。 |
数学模型和假设 |
| 各种流程参与产业,使其高效,控制这些流程是必须要做到的。各种控制策略用于目的。核电站控制系统、执行机构、反馈装置,传感器,在整个完成过程控制系统。应用程序控制系统的植物是一把双面剑;整个系统可以变得不稳定或低效的如果没有适当的控制系统设计。由于控制系统的组件是非常昂贵的,和设计的控制系统是一个耗费时间的过程,它使实时测试的应用程序的控制系统几乎是不可能的。 |
| 因此另一种技术存在的方程控制植物行为是首先声明,然后传递方程与植物输出和输入是构建。然后控制器设计的数学分析,与根轨迹技术等各种测试工具,奈奎斯特判据,劳思赫维茨方法,波德图分析,为各种性能标准。最重要的任务之一,在控制系统的分析和设计系统的数学建模。最常见的方法,线性系统传递函数的建模方法和状态方程的方法。 |
| 传递函数的方法只适用于线性系统的状态方程的方法是有效的,即,线性以及非线性系统。在现实中,由于所有物理系统都是非线性在某种程度上,为了使用转移函数和线性状态方程系统必须先线性化,或其经营范围仅限于线性范围。虽然线性控制系统的分析和设计都很发达,他们的计数器部分非线性系统通常相当复杂。因此,控制系统工程师通常有确定的任务不仅是如何准确地描述一个数学系统,但更重要的是,如何让正确的假设和近似,在必要时,该系统可以充分表现为一个线性数学模型。 |
汽液平衡方程: |
| 这个系统模型的一些假设已经被使用,比如,双星系统(两个组件)常数相对挥发度在整个列和理论(有效率100%)托盘。100%的效率托盘是一个托盘,蒸汽离开一个托盘与托盘上的液体处于平衡状态。所以,使用简单的汽液平衡, |
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| 在那里, |
| XN =液体成分在第n个托盘(摩尔分数更多挥发性) |
| yn =蒸汽组成第n个托盘(挥发性更多的分数) |
| α=相对挥发度。 |
方程的冷凝器和回流罐: |
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方程n托盘: |
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顶板的方程: |
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进料塔盘的方程: |
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冷凝器的方程: |
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| 盘效率是一个强大的函数的物理性质蒸气和液体流。它也受到影响,在较小程度上,播种率和托盘的布局。在后一种情况下,只有孔直径、孔面积和堰高有一个小inSuence托盘上的效率。优化设计,给出了最大数量的平衡阶段列,通常是获得至少盘间距和最小数量的播种路径满足液压设计标准。基于以上方程,蒸馏塔的数学模型设计了虚拟仪器。前产品(蒸馏)组成和产品组合输出即底部。植物系统的控制变量,和操纵变量是回流率(左)和蒸汽Boilup率(V)。 |
| 模型参数用于原油蒸馏模型 |
使用虚拟仪器建模与控制 |
| 在本文的建模已经完成虚拟仪器软件。虚拟仪器专用软件,只处理不同植物的控制设计和仿真模型和控制系统。这部分虚拟仪器非常类似于由MathWorks公司仿真软件MATLAB的仿真软件包含不同的工具箱处理模拟不同的系统,如液压系统,电气系统等。虚拟仪器也有不同的工具箱,工具箱包括PID模糊控制工具箱,和不同的工具箱处理模拟植物如线性系统、非线性系统、模拟循环等。本章讨论如何不同的方程描述蒸馏塔的行为,以及如何蒸馏塔的控制器设计的虚拟仪器。 |
| 该蒸馏塔模型被划分在六(6)部分。模拟模型中,每个被安排和互联以指定的方式根据微分方程,作为许多方程的输出作为输入其他方程。不同的部件/子系统及其编程框图,如下, |
控制策略 |
| 控制器产生控制信号控制策略的基础上使用和输入变量。控制器的输入变量的误差即区别有各种类型的过程控制策略,如: |
| •反馈控制 |
| •前馈控制器 |
| •级联控制器 |
| •自适应控制器 |
| •基于IMC控制器 |
| •鲁棒控制器等。 |
| 在以上技术反馈控制器是最古老的。上述控制器的组合也用来提高整个控制系统的性能。前馈控制器,反馈控制器,级联控制器通常采用累计拒绝干扰,有效地控制流程变量。反馈控制器有不同的类型,最常用的一个是, |
| 一个¯¶比例积分微分控制器 |
| 顶级产品(蒸馏)组成和产品构成底部输出即植物系统的控制变量,和操纵变量是回流率(L)和蒸汽Boilup率(V)给您的回流鼓方面,我们有两个阀门开度一个用于回流流,另一个用于馏分油流这些在分屏范围控制器用于系统行为的过程。当我们需要和更高的馏分油侧的流量控制阀提出在馏分油,关闭回流。 |
结果和讨论 |
结论 |
| 在本文的数学模型和一个合适的控制策略是适用的。数学模型在目前的工作是基于组件的摩尔浓度的产品流和根据他们的控制器已被使用。目前的工作可以进一步探索领域,如质量摩尔浓度,而是流可以用来开发一个模型为列,因此控制器使蒸馏过程节能和有效的。更先进的控制器,如鲁棒控制器,模糊控制器,神经控制器也可以研究的可行性与蒸馏塔采用动力学。 |
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
- AKPA,杰克逊Gunorubon UMUZE, Omonigho剥夺:多组分的原油蒸馏塔的模拟。
- Zalizawati阿卜杜拉Norashid阿齐兹。艾哈迈德:非线性建模应用于蒸馏塔
- Jiann——Shiou杨”,文中针对PI / PID控制二元蒸馏塔”,美国控制相依,-3655年6月,2005年,页3650。
- Makaremi和b . Labibi控制蒸馏塔——一个分散的方法”,Proc. IEEE Int。Conf.控制应用程序,10月。2006年,页711 - 714。
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- Raji p和Binu L.S.,“Sliding Mode Control of a Binary Distillation Column”.
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