Подобные работы
Проектирование технологии производства земляных работ
echo "Новосибирск 2003 г. Содержание TOC o '1-2' h z Содержание Исходные данные Анализ ситуационного плана площадки. Определение натурных, проектных и рабочих отметок. Построение линии нулевых рабо
Паровые котлы ДКВР (двухбарабанные водотрубные реконструированные)
echo "Немалой проблемой так же являются достаточно суровые климатические условия. Проблемы экологии стояли перед человечеством давно, но обращать внимание на них стали только во второй половине ХХ ве
Печные изразцы
echo "Основным сырьём для производства печных изразцов служат высокопластичные (жирные), хорошо формующиеся лёгкоплавкие гончарные глины. При затворении водой они образуют пластичное тесто, сохраняюще
Автоматизация технологических процессов основных химических производств
echo "Утверждено на заседании методической комиссии факультета Информатики и управления 23 июня 2003г., протокол № 6. 1. Материалы к лекции №1 Введение. Общие подходы к автоматизации ХТП. Предметом из
Расчет на ЭВМ шпиндельного узла
echo "Принимаем следующую конструкцию данного узла: шпиндель располагается на двух опорах состоящих из подшипников качения. Переднюю опору выполняем комплексной, состоящей из трех радиально-упорных ш
Шпаргалки по деревообработке
echo "Работа с ножовкой Ручка закреплена ВЫпалнена разводка Пилить в упоре При работе со стамеской без трещин Из твердой породы малоток Без трещин из твердых пород Плотно насажена Рубанок Ручка не дол
История сверления
echo "Сверло состоит из стержня и микролита, прикрепленного с помощью жил или дранки Технология сверления с применением абразивных порошков и трубчатых костей стала великим открытием в производстве ин
История токарного станка
echo "Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокр
Автоматизация процесса нитрованияПроцесс нитрования пиридона протекает при температуре q 1 , давлении Р и уровне жидкости h 1 . Азотная кислота является ключевым компонентом. Расход уксусного ангидрида с пиридоном определяется производительностью предыдущего аппарата и по нему действует возмущение.
Рисунок 1 - Технологическая схема процесса нитрования пиридона . Задание на курсовой проект по АТП ОХП. Автоматизация процесса нитрования пиридона. 1. Исследование процесса нитрования пиридона как объекта автоматизации. Объект автоматизации - химический реактор смешения для получения нитромассы. Составить функциональную схему автоматизации реакторного процесса для приготовления смеси нитромассы с водой, обеспечив регулирование показателя эффективности процесса (С к к ). 2. Исследование технологического процесса как объекта управления концентрацией азотной кислоты (С к к ) с учетом канала возмущения « G п - С к к ». 3. Синтез и исследование одноконтурной АСР концентрации готового раствора с каналом возмущения по G п . 4. Синтез и исследование комбинированной АСР концентрации азотной кислоты (С к к ) с компенсацией возмущений по расходу уксусного ангидрида с пиридоном (G п ). Конструктивные и технологические параметры процесса. 1 Расходы (объёмные): 1.1 хладоагента G хл = 3,8 м 3 /час 1.2 кислоты G к = 0,3 м 3 /час 1.3 на выходе из реактора G вых = 1,3 м 3 /час 1.4 пиридона G п = 10 м 3 /час 2 Концентрации азотной кислоты 2.1 на входе в реактор С к н = 0,6 кмоль/м 3 2.2 на выходе из реактора С к к = 0,132 кмоль/м 3 3 Объёмы 3.1 реактора V = 6 м 3 3.2 жидкой фазы в реакторе с коэффициентом заполнения 0,8 V ж = 0,8*6 = 4,8 м 3 4 Порядок реакции n = 1 5 Энергия активации Е = 83500 Дж/моль 6 Предэкспоненциальный множитель k 0 = 1.6*10 11 1/ мин 7 Коэффициент перевода температуры из о С в К Т 0 = 273 К 8 Универсальная газовая постоянная R = 8 , 31 Дж/моль*К 2. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации. 2.1. Критерии эффективности В качестве объекта управления при автоматизации приготовления пиридона примем реактор полного смешения (1). Показателем эффективности данного процесса является концентрация азотной кислоты в нитромассе на выходе из реактора (С к к ). 2.2 Цели управления Целью управления является поддержание постоянного равного заданному, значения концентрации готового продукта, то есть обеспечение С к к = (С к к ) зд . 2.3. Информационная схема процесса. На Рисунке 2 представлена информационная схема процесса, где показаны возможные управляемые переменные, возможные управляющие воздействия и возможные контролируемые возмущения.
Переходная характеристика для системы с ПИ-регулятором, рассчитанным по методу Циглера-Никольса, представлена на Рисунке 4. Теперь сравним системы с П-, ПИи ПИД-регуляторами, рассчитанными по методу Циглера-Никольса. Переходная характеристика для системы с П-регулятором, рассчитанным по методу Циглера-Никольса, представлена на Рисунке 7.
Комбинированная АСР - это многоконтурная система регулирования, состоящая из одноконтурной АСР и динамического компенсатора, обеспечивающая инвариантность регулируемого параметра по отношению к основному возмущению. Комбинированные системы регулирования применяют при автоматизации объектов, подверженных действию существенных контролируемых возмущений. Существуют два типа структур комбинированных АСР: · системы с компенсатором, подключенным на вход объекта (Рисунок 9); · системы с компенсатором, подключенным на вход регулятора (Рисунок 10). Основой расчета подобных систем являются принцип инвариантности системы по отношению к основному возмущению и условия физической реализуемости компенсатора. Принцип инвариантности заключается в том, что при любых значениях возмущающего воздействия Xв, при равновесии системы Y(t)=0. Методика расчета компенсатора Rк, подключённого на вход объекта. Применим к схеме, приведённой на Рисунке 9, условие инвариантности выходной величины Y по отношению к возмущающему воздействию X в : Произведя преобразование, получаем: Компенсатор физически реализуем, если: 1) t к ³ 0 , что возможно при t в ³ t об 2) m к n к , т.е. если порядок полинома числителя R к ( P ) меньше или равен порядку полинома знаменателя. В нашем случае: 1) t в ³ t об (6,64 > 4.26) 2) т.к. и передаточная функция по каналу возмущения и передаточная функция объекта являются апериодическими звеньями, то m к = n к = 1 Следовательно, наш компенсатор физически реализуем. Методика расчета компенсатора R к , подключённого на вход регулятора. Применим к схеме, приведённой на Рисунке 10, условие инвариантности выходной величины Y по отношению к возмущающему воздействию X в : Произведя преобразование, получаем: Компенсатор физически реализуем, если: 1) t к ³ 0 , что возможно при t в ³ t об 2) m к n к , т.е. если порядок полинома числителя R к (p) меньше или равен порядку полинома знаменателя. Для комбинированной АСР с компенсатором, подключенным на вход объекта имеем:
Составить функциональную схему автоматизации реакторного процесса нитрования пиридона, обеспечив: регулирование показателя эффективности процесса (С к к = С к к зд ) по подаче азотной кислоты G к с учётом возмущений по расходу уксусного ангидрида с пиридоном G п ; материальный баланс; тепловой баланс; стабилизацию уровня воды в сбросной ёмкости готовой смеси в стабилизаторе и нитромассы в реакторе; стабилизацию расхода готовой смеси. 6.2. Описание и обоснование функциональной схемы разработанной системы автоматизации. В процессе нитрования пиридона показателем эффективности является концентрация азотной кислоты в реакторе, и целью управления является её поддержание на заданном урорвне (С к к = С к кзд ). Рсаход пиридона на входе в реактор определяется предыдущим технологическим процессом и по нему действуют возмущения, а, следовательно, по нему нельзя регулироовать концентрацию С к к , поэтому изменяют расход азотной кислоты. Для выполнения материального баланса по жидкой фазе, определяемого уровнем нитромассы в реакторе, изменяют расход нитромассы в реаторе. Для выполнения теплового баланса регулируются температуры в реакторе и в стабилизаторе путём изменения расхода охлаждающей воды на выходе из рубашки реатора и стабилизатора. Для обеспечения соотношения перемешивания нитромассы с водой в стабилизаторе 1:2 используется регулятор соотношения расходов, использующий в качестве канала управления расход воды на входе в стабилизатор. Уровень смеси в стабилизаторе поддерживается постоянным путём изменения расхода готовой смеси на выходе стабилизатора. При недостаточном разряжении в линии отвода окислов азота (что может быть вызвано повышением давления в реакторе или неисправностью вакуум-насоса в линии разряжения) нитромасса из реатора сбрасывается в сбросную ёмкость. Система регулирования состоит из 4-х подсистем: · подсистема контроля контроллируются: концентрация азотной кислоты в нитромассе, температуры охлаждающей воды на выходах реактора и стабилизатора, уровни нитромассы в реакторе и смеси в стабилизаторе, соотношение расходов воды и нитромассы в стабилизаторе, давление в линии отвода окислов, · подсистема контроля регулируются: концентрация азотной кислоты в нитромассе, температуры в реакторе и в стабилизаторе, уровни нитромассы в реакторе и смеси в стабилизаторе, соотношение расходов воды и нитромассы в стабилизаторе. · подсистема сигнализации сигнализируются: отклонение концентрации азотной кислоты в нитромассе, отклонение температур в реакторе и в стабилизаторе от заданных, аварийно-опасная ситуация (повышение давления в реакторе либо отсутствие разряжения в линии отвода окислов азота) · подсистема защиты при отсутствии подачи одного из компонентов прекращается подача и второго, при возникновении опасности взрыва реатора нитромасса сбрасывается в сбросную ёмкость, при недостаточном разряжении в линии отвода окислов азота нитромасса сбрасывается в сбросную ёмкость (во избежание попадания окислов азота в цех) Контур 1 – регистрация концентрации азотной кислоты в нитромассе С к к по расходу азотной кислоты G к , сигнализация существенных отклонений; регулирование по расходу азотной кислоты компенсация возмущений по G п . Контур 2 – регулирование температуры q 1 в реакторе по подаче охлаждающей воды G хл1 и сигнализация существенных отклонений. Контур 3 – регулирование уровня h в реакторе по отбору нитромассы. Контур 4 – регулирование уровня воды h в в сбросной ёмкости по подаче воды G в1 . Контур 5 – регулирование концентрации готовой смеси в стабилизаторе по подаче воды G в2 . Контур 6 – регулирование и регистрация уровня в стабилизаторе h см по отбору готовой смеси G см . Контур 7 – регулирование температуры q 2 в стабилизаторе по подаче охлаждающей воды G хл2 и сигнализация существенных отклонений. Контур 8 – защита, контроль и сигнализация разряжения в линии отвода окислов азота P . Контур 9 – контроль температуры охлаждающей воды после реактора q хл1 . Контур 10 – контроль температуры охлаждающей воды после стабилизатора q хл2 . Выводы по работе. В данном курсовом проекте был исследован реакторный процесс нитрования пиридона как объект управления концентрацией готового раствора (С к к ) с учетом канала возмущения « G п - С к к ». Был проведён синтез и исследование одноконтурной АСР концентрации без учёта возмущений по расходу G п . Чтобы учесть эти возмущения необходимо применить комбинированную АСР концентрации азотной кислоты в нитромассе с компенсацией возмущений по расходу G п . Выяснено, что компенсатор в данном случае физически реализуем и разработана упрощенная функциональная схема автоматизации процесса. Литература. 1. Курс лекций по дисциплине: Автоматизация технологических процессов основных химических производств. |