Система автоматического управления блоком регенеративных кристаллизаторов в производстве парафинов Советский патент 1985 года по МПК B01D9/02 G05D27/00 

Изобретение относится к адаптивным системам автоматического цифрового управления регенеративными криталлизаторами в производстве парафинов и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в частности, в установках AJIH обезмасливания парафинов и депарафинизации масел.

Цель изобретения - повышение выхода парафина и выхода масла.

На чертеже представлена .принципиальная схема предлагаемой системы

Система содержит блок регенеративных кристаллизаторов 1-8, линию 9 подачи сырья с расходомером Ю , линию 11 подачи растворителя с расходомером 12 и задвижкой 13, блок 14 вычисления степени разбавления сырья .на входе в кристаллизаторы 2 и 6, регулятор 15 расхода растворителя, блок 16 адаптации параметров динамической модели кристаллизаторов, регулятор 17, минимизирующий отклонение температуры сырья на выходе кристаллизаторов от заданной, блок 18 вычисления заданий на расходы растворителя, и депмасла, задвижки 19 на линиях 20 подачи холодного депмасла (хладагента) в кристаллизаторы, датчик 21 температуры сьфья на выходе блока кристаллизаторов, фильтровальное отделение 22, датчик 23 содержания масла в готовом парафине.

Система работает следующим образом.

На вход технологической установки подают сьфье (парафинисто-масляный дистиллат) по линии 9, которое двумя потоками поступает в кристаллизаторы 1-8, представляющее собой трубчатые теплообменники, сконструированные по принципу труба в трубе На входе кристаллизаторов 2 и 6 сьфье дополнительно смешивают с растворителем с целью обеспечения прокачиваемости сырья через кристаллизаторы и создания требуемых условий кристаллообразования. В кристаллизаторах 1-8 сьфьевая смесь охлаждается встречньгм потоком холодного депарафинированного масла, поступающего из фильтровального отделения 22 по линиям 20. Регенеративные кристзллизаторрл представляют собой обт.ект с и:чм«ияющимися во вp мoIlи па(i.:1M074p.J4M , :; 1:КсЧ.1ЬКЛ по ВрСМР pa6iv

ты установки на внутренних стенках труб, по которым перекачивают сьфье, оседают кристаллы парафина,что уменьшает их пропускную способность и ухудшает условия кристаллообразования. Пропускная способность кристаллизаторов увеличивается при увеличении степени разбавления сырья растворителем, подаваемым в кристаллизаторы 2, 6. Состав сырья, подаваемого в кристаллизаторы, также переменный. Изменение состава сьфья требует изменение перепада температур на кристаллизаторах, поскольку данньй

перепад перестает обеспечивать требуемую скорость охлаждения сырья, что приводит к изменению кристаллической структуры парафина. Кристаллы парафина становятся мелкими, быстро

забивают сетки вакуумных фильтров, слой парафина ухудшает свою фильтруемость. Все указанные факторы приводят к увеличению содержания масла в парафине.

Система управления из двух независимых контуров регулирования с автоматическим вычислением заданий регуляторам. Контур регулирования

степени разбавления сьфья на выходе кристаллизаторов содержит расходомеры 10 и 12 на линиях 9 и 11 подачи сьфья и растворителя, блок 14 вьгаисления степени разбавления сьфья, подаваемого в кристаллизаторы 2 и 6, стандартный ПИ-регулятор 15 расхода растворителя и задвижку 13 на линии 11 подачи растворителя. Контур регулирования температуры сырья на выходе кристаллизаторов содержит датчик 21 температуры сьфья, блок 16 адаптации, регулятор 17 и задвижки-19 на линиях 20 подачи депмасла.

На первый и второй входы блока

14 поступают сигналы, пропорциональные расходам сьфья и растворителя, с выходов расходомеров 10 и 12. Блок 14 вычисляет текущее значение степени разбавления сырья в соответстВИИ с выражением

Get

(1)

G,, -. Gp,

где G , - текущее значение расучзда г-.рья;

Gpf - текуцос чияюние ,i

|1;л| ,фИ If 1;Я ; t - IIf i-.) 3Значение степени разбавления поступает на первый вход ПИ-регулятора 15, на второй вход которого поступа ет задание на разбавление из блока 18 вычисления задания регуляторам. Таким образом, регулятор 15 не прос то стабилизирует расход растворителя, а осуществляет регулирование степени разбавления сьфья с учетом состояния кристаллизатора, влияющего на содержание масла в парафине. В свою очередь содержание масла в парафине измеряется датчиком 23 и является определяющим фактором при вычисл:ении заданий регуляторам в блоке 18. Сигнал, пропорциональный текущем значению температуры сырья, на выходе блока кристаллизаторов поступает в блок 16 адаптации параметров динамической модели кристаллизаторов. Динамическая модель блока кристаллизаторов аппроксимируется линейным разностным уравнением вида A(q - 1)y(t) B(q)U(t-k) + + C(q-)e (t) , . (2) где y(t) - текущие измерения температуры сырья на выходе блока кристаллизаторов; U(t-k) - выходные сигналы регулятора 17, задержанные на k тактов; k - величина транспортной за держки, определяемая через дпину трубы кристалли затора и скорость перемещения сырья, - оператор задержки на период дискретизации qy(t) y(t - 1) : А, В, С - по линомы п-й степени относительно q,гдe п - порядок разностного уравнения аппроксимирующего модель объекта; (t) - последовательность ошибок предсказания выхода объек та y(t). Коэффициенты полиномов А, В, С пересчитываются в блоке 16 на каждом периоде дискретизации в соответствии с новыми измерениями температуры и адаптируются благодаря зтому к изменяющимся параметрам объекта. Уточнение коэффициентов полиномов производится по рекуррентному методу наименьших квадратов, который не тре744бует больших вычислительных затрат и пригоден для реализации ъ режиме реального времени. Непрерывная адаптация параметров модели позволяет использовать линейное разностное уравнение для моделирования нелинейного блока кристаллизаторов. Исходя из условия минимизации отклонения температуры сырья на выходе кристаллизаторов от заданного значения и минимизации колебаний управляющего сигнала, получено выражение для.дискретного регулятора 17 U(t) - (1 - i)+ -ьГ G;U(t - if +r и W(t - i)1 , (3) сгЛ-J где Fj , G , H - - полиномы, коэффициенты которых выражаются через коэффициенты полиномов А, В, С, которые вычисляются в блоке 16 по РМНК; WCt) - задание по расходу депмасла, получаемое из блока 18. Вьфажение (3) представляет собой алгоритм дискретного регулятора, коэффициенты которого (F; , С-, U;) подстраийаются на каждом периоде дискретизации в соответствии с изменением параметров объекта. Таким образом, контур.регулирования температуры сьфья на выходе кристаллизаторов является адаптивным относительно переменных параметров объекта, что способствует повышению динамической точности стабилизации требуемой температуры. Задания на степень разбавления сырья и расход масла определяются в вычислительном блоке 18 с помощью таблицы решений, в которой каждому значению массового содержания масла в парафине поставлены в соответствии конкретные значения заданий. Эти задания представляют собой те значения разбавления сырья и расхода депмасла, которые необходимы для того, чтобы довести качество пйрафина по содержанию масла до требуемого при данном состоянии технологического процесса. Конкретные значения заданий определяются заранее экспериментальным путем на установке. В процессе функционирования системы управления на вход блока 18 поступают от датчика 23 сигналы, пропорциональные содержанию масла в парафине. В блоке 18 принятое значение сравнивается с записанными в памяти значениями содержания масла, т.е. определяется принадлежность готового парафина к определяемому сорту путем анализа ряда условий вида: если R(,GS, , то G а,, С„ - Ь если , то Gp а, G b , где М. - текущее содержание масла в

парафине;

S - сорт парафина, b, - искомые задания на разбава;ление сырья и расход дбпмасла, определенные заранее опытным путем. Такая процедура легко реализуется на цифровой ЭВМ с помощью операторов перехода по условиям типа IF...THEN ... ELSE. Константы а j, b | удобно хранить в постоянном запоминающем устройстве.

Найденные таким методом значения заданий на разбавление сырья и депмасла передаются регуляторам 15 и 17, где используются при вычислении текущих управляющих воздействий по обоим каналам.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЛОКОМ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ КРИСТАЛЛИЗАТОРОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ .ПАРАФИНОВ, содержащая контуры стабилизации расходарастворителя на входе и температуры сырья на выходе блока кристаллизаторов, расходомер сырья и датчик содержания масла в готовом парафине, исполнительные механизмы задвижек, отличающаяс я - - ......:. тем,что,с целью повышения выхода парафина и выхода масла, система дополнительно содержит блок клчисления степени разбавления сырья, блок адаптации параметров динамической модели кристаллизаторов, регулятор расхода масла, блок вычисления заданий для регуляторов расхода растворителя и масла, при этом первый я второй . входы блока вычисления степени разбавления сырья связаны с выхода расходомеров на- линиях подачи сырья и растворителя, его выход связан с первым входом регулятора расхода растворителя, второй вход которого 9 соединен с первым выходом блока вычисления заданий, а выход связан с исполнительным механизмом Задвижки на линии подачи растворитеяя, вы S ход датчика температуры сырья через блок адаптации соеда1нен с первым входом регулятора расхода масла, . второй 6ХОД которого связан с вторым выходом блока вычисления задаX ний, ВЫХ09 регулятора соединен с иссо полнительными механизмами задвижек 4 VI на линиях подачи масла, а вход блока вычисления заданий связан с вы ходомдатчика содержания масла.