Устройство для автоматического управления процессом приготовления и подачи углеводородной шихты для полимеризации диеновых углеводородов и блок сравнения Советский патент 1982 года по МПК G05D27/00 C08F2/06 

ления процессом. Это объясняется тем, что оно выполняет только одну функцию по автоматизации процесса приготовления и подачи шихты, т.е. .учитывает одну ситуацию - ограничение производительности технологичес кого процесса, в то время как в реальном технологическом процессе полимеризации диеновых мономеров кром этого возникают ситуации ограничения подачи мономера и ограничения, накладывающиеся со стороны процессов выделения полимера. Цель изобретения - улучшение качества управления процессом. Указанная цель достигается тем, что устройство автоматического управления процессом приготовления и подачи углеводородной шихты для полимеризации диеновых углеводородов, содержащее регулятор расхода мономе ра, вход и выход которого соединены соответственно с расходомером мономера и регулирующим клапаном на тру бопроводе подачи мономера, регулято концентрации мономера в шихте, вход которого соединен с датчиком концен рации мономера в шихте, регулятор расхода возвратного растворителя, вход и выход которого соединены соо ветственно с расходомером возвратно го растворителя и регулирующим клап ном на трубопроводе подачи возвратного растворителя, и регулирующий клапан на трубопроводе подачи шихты снабжено дополнительным регулятором концентрации мономера в шихте, вход которого соединен с датчиком концен рации мономера в шихте,а выход чер первый ключ соединен с входом регул тора расхода возвратного растворите ля, задатчиком расхода мономера, вы ход которого через второй ключ соединен с регулятором расхода мономе ра, задатчиком расхода возвратного растворителя, выход которого через третий ключ соединен с регулятором расхода возвратного растворителя, датчиком уровня в сборнике шихты, двумя регуляторами уровня в сборник шихты и регулирующим клапаном на тр бопроводе подачи шихты, причем вхо-,ды регуляторов уровня г соединены с датчиком уровня в сборнике шихты, а выход одного регулятора уровня в сборнике шихты через четвертый ключ соединен с входом регулятора расхода возвратного растворителя, а другого - через пятый ключ с регу лирующим клапаном .на трубопроводе по дачй шихты, датчиком и регулятором уровня в сборнике полимеризата на выходе полимеризационной батареи, при этом вход регулятора уровня в сборнике полимеризата соединен с датчиком уровня в сборнике полимери эата, а выход через шестой ключ соединен с регулирующим клапаном на трубопроБоде подачи шихты, первым элементом ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа, соединяющего выход основного регулятора концентрации мономера в .шихте с входом регулятора расхода мономера в шихте, вторым элементом ИЛИ,- выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа, блоком сравнения, первый вход которого соединен с датчиком уровня в сборнике полимеризата, второй вход - ,с задатчиком уровня в сборнике полимеризата, третий вход - с выходом основного- регулятбра концентрации мономера в шихте, четвертый вход - с вхоДом задатчика расхода мономера, пятый вход - с выходом дополнительного регулятора концентрации мономера в шихте, шестой вход - с входом задатчика расхода возвратного растворителя, а первый выход соединен с управляющими входами четвертого и шестого ключей, а также первым входом первого элемента ИЛИ, второй выход с управляющим входом третьего ключа и вторыми входами элементов ИЛИ, третий выход - с управляющими входами первого и второго ключей и первым входом второго элемента ИЛИ. Известен также блок сравнения, содержащий четыре элемента сравнения и четыре триггера, в котором выход каждого элемента сравнения соединен с входом соответствующего триггера 31. Недостатком данного блока является то, что он вырабатывает независимые друг от друга управляющие сигналы, что ограничивает сферу применения данного блока в системах управле ВИЯ технологическими процессами. Цель изобретения - расширение функций управления устройством автоматического управления технологическим процессом. Для достижения этой дели блок сравнения, содержащий четыре элемента сравнения и четыре триггера, причем выход каждого элемента сравнения соединен с входом соответствующего триггера, снабжен тремя ключами, причем первый и второй входы первого элемента сравнения являются соответственно первым и вторым входом блока сравнения, прямой выход первого триггера является первым выходом блока сравнения и соединен с инверсным выходом четвертого триггера, прямой выход которого является вторым выходом блока сравнения и соединен с прямым выходом третьего триггера, инверсный выход первого триггера соединен с управляющим входом первого ключа, вход которого является третьим входом блока сравнения. а выход соединен с первы входом второго элемента сравнения, второй вход которого является четвертым входом блока сравнения, прямой и инверсный выходы второго триггера соединены соответственно с управля;ющими входами второго и третьего клю чей, входы которых соединены и явля- ются пятым входом блока сравнения, а выходы соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов сравнения, вторые входы которых соединены и являются шестым входом блока сравнения, при этом инверсный выход третьего триггера является третьим выходом блока сравнения. Блок сравнения может быть использован также, например, для устройства автоматического управления процессом полимеризации диеновых мономеров, так как в этом технологическом процессе возникают различные про изводственные ситуации, связанные с ограничением подачи компонентов на полимеризацию, в частности, компонентов катализатора, шихты, а так же с ограничением связанным с процес сом выделения готового продукта. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства автоматического управления процессом приготовления и подачи углеводородной гиихты для поли меризации диеновых мономеров} на фиг, 2 - схема блока сравнения. Устройство автоматического управлегля процессом приготовления и подачи углеводородной шихты для полимеризаций диеновых мономеров содержит ключи 1-7, элемент ИЛИ 8, задатчик 9 расхода мономера, датчик 10 концентрации мономера в шихте, основной регулятор 11 концентрации мономера в шихте, регулятор 12 расхода мономера расходомер 13 мономера, регулирующий клапан 14 на трубопроводе 15 по;цачи мономера, сборник 16 шихты, расходомер 17 возвратного растворителя, регулирующий клапан 18 на трубопроводе 19 подачи возвратного растворителя, регулятор 20 расхода возвратного растворителя, дополнительный регулятор 21 концентрации мономера в ших те, задатчик 22 расхода возвратного растворителя, регулятор 23 уровня в сборнике шихты, датчик 24 уровня в сборнике шихты, регулятор 25 уров ня в сборнике шихты, регулирующий клапан 26 на трубопроводе 27 подачи шихты, элемент ИЛИ 28, регулятор 29 уровня в сборнике полимеризатора 30, датчик 31 уровня в сборнике полимери зата 30, задатчик 32 уровня в сборнике полимеризата 30 и блок 33 сравнени Блок сравнения содержит ключи 3436, элементы сравнения 37-40, триггеры 41-44. Вход и выход регулятора расхода мономера 12 соединен соответственно с расходомером 13 мономера и регулирующим клапаном 14, установленными на трубопроводе 15 подачи мономера, выходы первого и второго регуляторов 11 и 21 концентрации мономера в ших1те соединены с датчиком 10 концентрации мономера в шихте, вход и выход регулятора 20 расхода возвратного растворителя соединены соответствен- но с расходомером 17 возвратного растворителя и регулирующим клапаном 18 на трубопроводе 19 подачи возвратного растворителя, выход второго регулятора 21 концентрации мономера в шихте через первый ключ 1 соединен с входом регулятора 20 расхода возвратного растворителя, выход задатчика 9 расхода мономера через второй ключ 2 соединен с регулятором 12 расхода мономера, выход задатчика 22 расхода возвратного растворителя через третий ключ 3 соеди ен с входом регулятора 20 расхода возвратного растворителя, датчик 24 уровня в сборнике шихты соединен с входами первого и второго регуляторов 23 и 25 гфовня в сборнике шихты, выходы которых соединяют соответственно через четвертый ключ 4 с входом регулятора 20 расхода возвратного растворителя и через пятый ключ 5 с регулирующим клапаном 26 на трубопроводе 27 подачи шихты, датчик 31 уровня з сборнике полимеризата на выходе полимеризационной батареи через регулятор 29 уровня в сборнике полимеризата и шестой ключ 6 соединен с регулирующим клапаном 26 на трубопроводе 27 подачи шихты, выход первого элемента ИЛИ 8 соединен с входом седьмого ключа 7, соединяющего выход первого регулятора 11 концентрации мономера в шихте с входом регулятора 12 расхода мономера в шихте, выход второго элемента ИЛИ 28 соединен с управляющим входом шестого ключа 6, первый вход блока 33 сравнения соединен с датчиком 31 уровня в сборнике полимеризата, второй вход блока 33 сравнения соединен с задатчиком 32 уровня в сборнике полимеризата 30, третий вход с выходом первого регулятора 11концентрации мономера в шихте, четвертый . вход - с входом, задатчика 9 расхода мономера, пятни вход - с выходом второго регулятора 21 концентрации мономера в шихте, шестой вход - с входом задатчика 22 расхода возвратного растворителя, первый выход блока 33 сравнения соединен с управляющими-- входами четвертого 4 и шестого 6 ключей и первым входом первого элемента ИЛИ 8, второй выход - с управляющим входом третьего 3 ключа и вторыми входами первого 8 и второго 28

элементов ИЛИ, третий вход - с управляющими входами первого 1 и второго 2 ключей и первым входом второго элемента ИЛИ 28,

Первый и в горюй входдг первого элемента 37 сравнения являются первыг-i и вторым входами блока 33 сраЕНения .и соединены соотБетственно с выходом датчика 21 уровня в сборнике полимер зата и с выходом задатчика 32 уровня в сборнике, полимеризата, первые выходы четырех элементов 37-40 сравнения соединены соответственно о выходами четырех триггеров 41-44, прямой вход первого триггера 41 является первыгч выходом блока сравнения и соединен с управляющими входами четвертого и шестого ключей 4 и б, первым входом первого элемента ИЛИ 8 и с инверокым выходом четвертого триггера 4 4, прямой выход которого является вторыгл выходом блока, сравнения и соединен с управляй1чим входом третьего ключа,- вторь1ми входами первого 8 и второго 28 элементов ИЛИ и с прямым выходом третьего тркггера 43, инверсный выход первого триггера 41 соединен с управл.яклпим входом ключ.а 34, вход которого является Третьим входом блока сравнения и соединен с выходом первого регулятора 11 концентрации мономера в шихте, а выход соединен с первым входом второго элемента сравнения 38 второй вход которого является четвертым входом блока сравнения и соединен с входом задатчика 9 расхода мономера, прямой и инверсный вькоды второго тр1-:ггера 42 ооедиизны соответственно с управляющим;- входами ключей 35 и 36, входы которых соединены и являются пятым входом блока сравнения, который соединен с выходом второго регулятора 21 конце/тграции мономера в шихте, а вькоды ключей 35 и 36 соедикенЕЛ соответственно с пepвы tи входами третьего 39 и четвертого 40 элементов сра.-знегзия, вторые входы которых соединены и являются шестым входом блока сравнения который сое данен с входом задатчика 22-расхода возвратного растворителя, инверсный выход третьего триггера 43 является выходом блока сравнения и соединен с входами первого 1 и второго 2 ключей и входом второго элемента ИЛИ 28.

Основным элементом устройства автоматического управления является блок сравнения, которЕл по уровню в сборнике полимеризата, а также по отношению текущих и номинальных расходов мономера и возвратного растворителя к заданным расходам этих же продуктов вырабатывает сигналы, включающие ту или иную часть системы управления процессом приготовления и

подачи ПИХТЫ в зависимости от того, какой из факторов (ограничения процесса подачи мономера и возвратного растворителя; ограничения, наютадываe.f.bie процессом переработки полимеризата) лимитирует производство.

Условием переключения является достижение управляющим воздействием предельного значения. Для обеспече. устойчивости работы блока сравнения, условия переключения, осуществляемые элементами сравнения этого блока имеют внд;

G JXdi7G3,

где t3i

номинальное значение расHIхода J

Jxd-fc

интегральная составляющая действующей системы управоления/

G., - заданное предельное значение расхода.

Устройство работает следующим образом.

По трубопроводам 15 и 19 в сборник шихты 16 подают мономер и возвратный растворитель, расход мономера регистрирует расходомер 13 мономера, а расход возвратного растворителя расходомер 17 возвратного рс1створителя. Далее шихту из сборника шихты 16 по трубопроводу 26 подачи шихты подают па полимеризацию. Датчиком 31 уровня измеряют уровень полимеризата в сборнике 30 полимеризата на выходе полимеризационной батареи. Данные об этом уровне подают на первый вход блока 33 сравнения, т.е. на первый вход элемента 37 сравнения, на второй вход которого подают значение допустимого уровня полимеризата от задатчика 32 уровня в сборнике полимеризата, Ири превышении уровня поЛ1 меризата заданного значения элемент 37 сравнения вырабатывает переключаю л1ий сигнал,- снимаемый с прямого зыхода первого триггера 41. По этому сигналу происходит замыкание ключа 4 через элемент ИЛИ 8 - ключа 7 и через элемент ИЛИ 28 - ключа 5. При этом осуществляется управление процессом приготовления и подачи шихты при условии ограничения процесса выделения полимеризата и включается следующая система управления.

Сигна.п о концентрации мономера D шихте с датчика 10 концентрации моEiOMepa ,в шихте поступает на регулятс-р 11 концентрации мономера в шихте Управляющее воздействие, вырабатываемое этим регулятором, через ключ 7 поступает на регулятор 12 расхода мономера. Туда же поступают данные о расходе мономера с расходомера 13 мономера. Регулятор 12 изменяет раскод мономера через регулирующий клапан 14 на трубопроводе 15 подачи мономера ,

Уровень в сборнике 16 шихты регулируют изменением расхода возвратного растворителя. Значение.уровня в сборнике 16 шихты, снимаемое с датчика 24 уровня в сборнике шихты, поступает на регулятор 23 уровня в сборнике шихты. Управляющее воздействие с регулятора .23 через ключ 4 подают на вход регулятора 20 рас,хода возвратного растворителя, куда подают также данные о расходе возвратного растворителя с расходомера 17 возвратного растворителя. Управляющее воздействие с регулятора 20 расхода возвратного растворителя передают на регулирующий клапан 18 трубопровода 19 возвратного растворит.еля.

Уровень в сборнике 30 полимеризата регулируют изменением расхода шихты. Для этого его измеряют датчиком 31 уровня в сборнике полкмеризата. Регулятор 29 уровня в сборнике полимеризата в соответствии с измеренными значениями вырабатывает управляющее воздействие, которое через ключ б поступает на регулирующий клапан 26 на трубопроводе 27 подачи шихты. Если уровень г. сборнике полимеризата не превышает допустимого значения, то на инверсном выходе триггера 41 вырабатывается сигнал разрешения, по которому через ключ 34 на первый вход элемента сравнениЯ; 38 поступает управляющее воздействие .регулятора 11 концентрации, снимаемое с выхода его интегратора, а именно

. G.yxdt ,

где G ,..- номинальное значение расхогЛ

. да мономера.

На второй вход элемента 38 сравнения поступает заданное предельное значение расхода мономера GM-J происходит сравнение постудающихсигналов

мн

Xd-fc G,

при условии

мг

на прямом выходе триггера 42 вырабатывается сигнал, который открывает ключ 35. На первый вход элемента 39 сравнения поступает управляющее воздействие регулятора 21 концентрации мономера в шихте, снимаемое с выхода его интегратора, а именно С5рм +

fl

(где Q рн номинальное знаxat

ченйе расхода возвратного растворителя) .

На второй вход элемента 39 сравнения поступает заданное предельное

значение расхода возвратного расуво.рителя Qp и при условии

о yGp-b нз прямом выходе триггера 43

вырабатывается сигнал переключения на систему управления процессом приготовления и подачи шихты для случая ограничения расхода возврат. ного растворителя.

Q Этот сигнал, поступая на управляющий вход ключей 3 и 7 (через элемент vmvi 8) и 5 (через элемент ИЛИ 28) включает следующую систему регулирования .

5 Концентрацию мономера в шихте регулируют изменением расхода мономера, ка,к и в предглдущем случае. Уровень в сборнике 16 шкхты регулнру ют изменением расхода шихты: в зави- ,5:имости от показания датчика 24 уровня в сборнике шихтьт регулятор 25 уровня: в сборнике шихты вырабатыва- ет управляющее возлействие, которое через ключ 5 поступает на регулирующий клапан 26 ка трубопроводе 27

подачи шихты, изменяя расход шихты. Регулирование расхода возвратного растворителя осхцестзлягат от задатчика 22 расхода возвратного растворителк, задание с которого через

ключ 4 поступает на регулятор 20 расхода возвратного растворителя, который БЕ 1рабатьзвает регулирующее воздействие на регулир ющкй клапан 18 на трубопроводе 19 подачи возвратного растворителя. При условии Qpn +

t - . - - .

- прямом выходе триго

гера 43 будет О и ключи 3, 5 и 7 разомкнуть, а на инверсном выходе

триггера 43 будет

кото: нал

рый подают ка упрг вляющие входы ключей 1 и 2 и через элемент ИЛИ 28 на управляющий вход ключа 5. При этом включается система регулирования

процесса приготозле;;пя и подачи шихты для случая ограничен :я расхода мономера.

В этом случае концентрацию мономе ра в шихте регулируют изменением расхода возвратного растворителя. Сигнал с датчика 10 концентрации мономера в шихте поступает на регулятор 21 концентрации мономера в шихте, управляющее воздействие с которого

через ключ 1 псступает на регулятор 20 расхода возвратного растворителя. Туда же поступают данные о расходе возвратного растЕорите.п.я с расходомера 17 возвратного растворителя, управляющее воздействие с регул ятора 20 подают на регулирующий клапан 18 на трубопроводе подачи возвратного растворителя. Уровень в сборнике 16 шихты регул груют изменением расхода

шихты, как и в предыда-щем случае. Регулирование расхода мономера осуществлшот от эаданчика 9 расхола мономера, заданиес которого через клктч 2 поступает на регулятор 12 расхода мономера. Регулятор 12 вырабатывает управляющее воздействие на регулирующий клапан 14 на трубопроводе 15 пода.чи MOHQMepa. При условии Г. Q.... jXd-t Q T, ° . на выходе элемента 38 сравнения будет О, а следовательно, на инверсном выходе триггера - 1. Этот сигнал , поступая на управляющий вход ключа 36 и закрывая его/ пропускает на первый вход элемента 40 сравнения управляющее воздействие с выхода регулятора 21 концентрации мономера в шихте. На второй вход элемента 40 сравнения поступает заданное значе ние расхода возвратного растворителя и при условии Gp Jjtat V 7 G р на выходе элемента 40 сравн ния будет/, Следовательно, на прямом выходе.триггера 44 будет сиг нал, который включает систему упра ления процесса приготовления и подачи шихты для случая ограничения расхода возвратного растворителя. Ч . При условии йрнГ 5бЬ Ор5, на инверсном выходе триггера 44 будет сигнал, который включает систему регулирования процесса приготовления и подачи шихты при условии ограничения процесса выделения полимеризата. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет улучшить качество управления процессом за счет расширения функции системы управления про цесса приготовления и подачи шихты для полимеризации диеновых мономеров , осуществляя управление процесса не в одной, а в трех возможных ситуациях ограничения производительности, возникающих в ходе процесса приготовления и подачи шихты; при ограничении подачи мономера, при ограничении подачи возвратного растворителя и при ограничении процесса выделения полимеризата. Предлагаемое устройство полностью выполняет функции оператора, который включает определенную систему управления в зависимости от производствен ной ситуации. Формула изобретения 1. Устройство автоматического управления процессом приготовления и подачи углеводородной шихты для поли меризации диеновых углеводородов, содержащее регулятор расхода мономера, вход и выход которого соединены соответственно с расходомером мономера и регулирующим клапаном на трубопроводе подачи мономера, регулятор концентрации мономера в шихте, вход которого соединен с датчиком концентрации мономера в шихте, регулятор расхода возвратного растворителя, . вход и выход которого соединены соответственно о- расходомером возвратного растворителя и регулирующий клапаном на трубопроводе подзачи возвратного растворителя, и регулирующий клапан на трубопроводе подачи шихты, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества управления процессом, оно снабжено дополнительным регулятором концентрата ции мономера в шихте, вход которого соединен с датчиком концентрации мономера в шихте, а выход через первый ключ соединен с входом регулятора расхода возвратного растворителя, задатчиком расхода мономера, выход которого через- второй ключ соединен с регулятором расхода мономера, задатчиком расхода возвратного растворителя, выход которого через третий ключ соединен с регулятором расхода возвратного растворителя, датчиком уровня в сборнике шихты, двумя регуляJopaми уровня в сборнике ьшхты и регулирующимКлапаном на трубопроводе подачи шихты, причем входы регуляторов уровня соединены с датчиком уровня в сборнике шихты, а выход одного регулятора уровня в сборнике шихты через четвертый ключ соединен с входом регулятора расхода ного растворителя, а другого -через пятый ключ с регулирующим клапаном на трубопроводе подачи шихты, датчиком и регулятором уровня в. сборнике полимеризата на выходе полинеризационной батареи, при этом вход регулятора уровня в сборнике полимеризата соединен с датчиком уровня в сборнике полимеризата, а выход - через шестой ключ с регулируюгдим клапаном на. трубопроводе подачи шихты, первым элементом ИЛИ, выход которого со€;динен с управляющим входом седьмого ключау соединяющего выход основного регулятора концентрации мономера в шихте с входом регулятора расхода мономера в шихте, вторым элементом ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа, блоком сравнения,, первый вход которого соединен с датчиком уровня в сборнике полимеризата, второй вход - с задатчиком уровня в сборнике полимеризата, третий входс выходом основного регулятора концентрации мономера в шихте, четвертый вход - с входом задатчика расхода мономера, пятый вход - с выходом дополнительного регулятора концентрации мономера в шихте, шестой вход - с входом задатчика расхода возвратного растворителя, а первый выход соединен с управляющими входами четвертого и шестого ключей, а также первым входом первого элемента ИЛИ, второй выход - с управляющим, входом третьего ключа и вторыми входами элементов ИЛИ, третий выход - с .управляющими входами первого и второго ключей и первым входом второго элемента ИЛИ. 2. Блок сравнения, содержащийчетыре элемента сравнения и четыре триг гера, в котором выход каждого элемента сравнения соединен с входом соответствующего триггера, отлича ющийся тем, что, с целью расши рения функций управления устройством автоматического управления технологи ческим процессом, он снабжен тремя ключами, причем первый и второй входы первого элемента сравнения являют ся соответственно первым и вторым входами блока сравнения, прямой выхо первого триггера является первыгл выходом блока сравнения и соединен с инверсным выходом четвертого триггера, прямой выход которого является вторым выходом блока сравнения и соединен с прямым выходом третьего три гера, инверсный, выход первого триггера соединен с управлякяцим входом первого ключа,вход которого является третьим входом блока сравнения, а выход соединен с первым входом втоого элемента сравнения, второй вход KOTopoto является четвертым входом блока сравнения, прямой и инверсный выходы второго триггера соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, входы КОТОЕЯЛХ соединены и являются пятым входом сравнения, а выходы соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого элементов сравнения, вторые входы которых соединены и являются шестым входом блока сравнения, при этом инверсный выход третьего триггера является третьим выходом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.. Кемпбелл Д. П. Динамика процессов химической технологии.. М., Госхимиздат, 1962, с. 310. 2.Варламов М. Л., Подвальный С. Л. и Поляков А. В. Пневматическая САУ процессом полимеризации в производстве. СКИЗ. Сборник Пневмоавтоматика, М., Наука, 1974, с. 58-61 (прототип). 3.Горелик А. Л. и др. Бортовые цифровые вычислительные машины. М., Машиностроение, 1975, с. 3 (прототип) .

/