Автоматизация процесса стабилизации бензина

                                          F_ор      θ_б    θ_о    Р      q     K_т

    

                          F_{остр.ор.}                                                                          θ_к 

    Рисунок 3 – Структурная схема стабилизационной колонны

    как объекта управления температурой

    При постоянстве всех выше перечисленных  возмущающих воздействий температура  в верхней части стабилизационной колонны будет практически постоянной.

    В нижней части стабилизационной колонны  регулируется уровень кубового остатка, регулирующий клапан которого находится  на линии вывода стабильного бензина  из стабилизирующей колонны.

    Регулирование осуществляется в пределах 770-850 мм с  классом точности, равным 0,2.

    Целью управления является поддержание уровня кубового остатка, а изменение положения  клапана в трубопроводе представляет собой процесс управления.

    Возмущения, влияющие на уровень кубового остатка  в колонне:

1. Давление в колонне (Р)
2. Расход острого орошения (F_о.о)
3. Расход нестабильного балансового бензина (F_н.б)
4. Расход головки стабилизации (F_г.ст)

                                                 F_г.ст        F_н.б      F_о.о         Р

    

                           клапан                                                         L_{куб.остатка} 

    Рисунок 4 – Структурная схема стабилизационной колонны

    как объекта управления уровнем

    При постоянстве всех выше перечисленных возмущающих воздействий уровень кубового остатка будет практически постоянным.

    2.2.2 Емкость орошения как объект управления

    В емкости орошения регулируется уровень  отстоявшегося водяного конденсата регулятором, регулирующий клапан которого находится на лини вывода воды из емкости орошения. Регулирование осуществляется в пределах 250-350 мм, с классом точности 0,2.

    

    Рисунок 5 – Принципиальная схема емкости  орошения

    Целью управления является обеспечение требуемого уровня водяного конденсата в емкости орошения, процесс управления которым осуществляется за счет изменения положения клапана.

    Возмущения, влияющие на уровень водяного конденсата в емкости орошения:

1. Давление в емкости (Р)
2. Расход конденсатной смеси (F_к)
3. Расход рефлюкса (F_р)
4. Расход газовой фазы (F_г.ф)

                                   F_г.ф      F_р      F_к        Р

    

                  клапан                                                       L_{вод.конденсата} 

    Рисунок 6 – Структурная схема емкости  орошения

      как объекта управления уровня

    При постоянстве всех выше перечисленных возмущающих воздействий уровень водяного конденсата в емкости орошения будет практически постоянным.

    2.2.3 Конденсатор-холодильник  как объект управления

    Регулятором регулируется температура конденсатной смеси на выходе из конденсатора-холодильника путем изменения частоты вращения электродвигателя вентилятора конденсатора.

    

    Рисунок 7 – Принципиальная схема конденсатора-холодильника

    Регулятор должен поддерживать температуру, не превышающую 54⁰С.

    Целью управления является поддержание температуры  конденсатной смеси на заданном значении, а изменение частоты вращения электродвигателя вентилятора конденсатора представляет собой процесс управления.

    Возмущения, влияющие на температуру конденсатной смеси:

1. Температура углеводородного газа с частью бензина (θ_г)
2. Температура водяного пара (θ_п)
3. Давление на входе (Р)
4. Скорость вращения двигателя вентилятора (υ_вращ)
5. Теплопотери, зависящие от температуры окружающей среды (q)
6. Коэффициент теплопередачи, изменяющиеся со временем (K_т)

    Последние два пункта можно отнести к  неконтролируемым возмущениям.

                                    υ_вращ    θ_г    θ_п   Р      q     K_т

    

                              f_вращ                                                                                 θ_{конд.смеси} 

    Рисунок 8 – Структурная схема конденсатора-холодильника

      как объекта управления температурой

    При постоянстве всех выше перечисленных  возмущающих воздействий температура конденсатной смеси на выходе будет практически постоянной.

 

    

     3 ОПИСАНИЕ АСР,  ВЫБОР ЗАКОНОВ  РЕГУЛИРОВАНИЯ

     3.1 АСР температуры  верха стабилизационной  колонны

     Температура верха стабилизационной колонны  регулируется расходом острого орошения. Температура измеряется термопреобразователем  сопротивления платиновым ТСП Метран-255, выходной сигнал которого 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 П, выходной сигнал которого 4-20 мА. Электрический сигнал 4-20 мА подается на электропневмопреобразователь ЭП1324, который преобразует его в пневматический сигнал 20-100 кПа. Преобразованный сигнал подается на пневматический регулирующий клапан SAMSON, тип 3266-1, который регулирует расход острого орошения.

     Выбор закона регулирования зависит от свойств объекта управления и  требуемого качества регулирования. В  АСР температуры верхней части  стабилизационной колонны выбираем ПИД-регулятор, реализующий ПИД-закон  регулирования, так как регулирование данного параметра производится в аппарате, имеющем большой объем, и возможна большая инерционность выходного сигнала.

     3.2 АСР температуры  конденсатной смеси

     Температура конденсатной смеси регулируется путем  изменения частоты вращения электродвигателя вентилятора. Температура измеряется термопреобразователем сопротивления платиновым ТСП Метран-255, выходной сигнал которого 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 П, выходной сигнал которого 4-20 мА. Этот сигнал подается на пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М, который регулирует температуру путем изменения частоты вращения электродвигателя вентилятора.

     В АСР температуры конденсатной смеси выбираем ПИ-регулятор, реализующий ПИ-закон регулирования, так как необходимо поддерживать регулируемый параметр с высокой точностью, а у ПИ-регулятора отсутствует статическая ошибка и незначительна динамическая ошибка.

     3.3 АСР уровня кубового остатка

     Уровень кубового остатка в стабилизационной колонне регулируется изменением положения клапана в трубопроводе. Уровень измеряется емкостным уровнемером ДУЕ-1В, выходной сигнал которого 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 П, выходной сигнал которого 4-20 мА. Электрический сигнал 4-20 мА подается на электропневмопреобразователь ЭП1324, который преобразует его в пневматический сигнал 20-100 кПа. Преобразованный сигнал подается на пневматический регулирующий клапан SAMSON, тип 3266-1, который регулирует уровень кубового остатка в колонне.

     В АСР уровня кубового остатка выбираем ПИД-регулятор, реализующий ПИД-закон  регулирования, так как регулирование данного параметра производится в аппарате, имеющем большой объем, поэтому реакция системы на управляющее воздействие проявляется через большой интервал времени.

     3.4АСР уровня в емкости орошения

     Уровень в емкости орошения регулируется изменением положения клапана в трубопроводе. Уровень измеряется емкостным уровнемером ДУЕ-1В, выходной сигнал которого 4-20 мА. Этот сигнал подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250 П, выходной сигнал которого 4-20 мА. Электрический сигнал 4-20 мА подается на электропневмопреобразователь ЭП1324, который преобразует его в пневматический сигнал 20-100 кПа. Преобразованный сигнал подается на пневматический регулирующий клапан SAMSON, тип 3266-1, который регулирует уровень кубового остатка в колонне.

     В АСР уровня в емкости орошения выбираем ПИ-регулятор, реализующий  ПИ-закон регулирования, так как  необходимо с высокой 

точностью поддерживать регулируемый параметр, а у ПИ-регулятора отсутствует статическая ошибка и незначительна динамическая ошибка.

 

     

     3.5 Описание схемы  автоматизации 

     Функциональная  схема автоматизации технологического процесса стабилизации бензина представлена на листе 031 графической части проекта, где указаны все выбранные  выше приборы.

    В процессе стабилизации бензина задачей системы автоматического контроля является контроль температуры и уровня куба стабилизационной колонны, давление верха колонны, балансовый расход «головки стабилизации». Задачей автоматического регулирования является регулирование температуры верха стабилизационной колонны и температуры конденсатной смеси в конденсаторе-холодильнике, а так же регулирование уровня кубового остатка в стабилизационной колонне и регулирование уровня в емкости орошения.

    В стабилизационной колонне контролируется температура кубового остатка термопреобразователем  сопротивления платиновым ТСП Метран-255 с номинальной статической характеристикой – 50П и диапазоном измеряемых температур: -50…200^оС (поз. 1а), выходной сигнал с которого поступает на вторичный показывающий и регистрирующий прибор А-100Н (поз.1б).

    Давление верха стабилизационной колонны контролируется интеллектуальным датчиком давления Метран 150-TG (поз. 2а), выходной сигнал с которого поступает на вторичный показывающий и регистрирующий прибор А-100Н (поз.2б).

    В стабилизационной колонне необходимо контролировать уровень кубового остатка  датчиком уровня емкостным ДУЕ-1В (поз .3а), диапазон измерения 0-10 м, выходной сигнал с которого, 4-20 мА, поступает  на вторичный показывающий и регистрирующий прибор А-100Н (поз.3б).

     Так же контролю подвергается балансовый расход «головки стабилизации» электромагнитным расходомером Метран 370 (поз. 4а), предел измерения 1,5-45 м³/ч, выходной сигнал с которого, 4-20 мА, поступает на вторичный показывающий и регистрирующий прибор А-100Н (поз.4б).

     Уровень кубового остатка в стабилизационной колонне регулируется изменением положения клапана в трубопроводе. Уровень измеряется емкостным уровнемером ДУЕ-1В (поз. 5а), диапазон измерения 0-10 м, выходной сигнал с которого 4-20 мА подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250П (поз.5б) в комплекте с электропневмопреобразователем ЭП-1324 (поз.5в) с сигналом на регулирующий пневматический клапан SAMSON (поз.5г).

    В верхней части стабилизационной колонны температура регулируется расходом острого орошения. Температура измеряется термо-преобразователем сопротивления платиновым ТСП Метран-255 (поз. 6а), диапазон измеряемых температур: -50…200^оС, выходной сигнал с которого, 4-20 мА, подается на регулирующий, регистрирующий и показывающий прибор - Диск-250П (поз.6б) в комплекте с электропневмопреобразователем ЭП-1324 (поз.6в) с сигналом на регулирующий пневматический клапан SAMSON (поз.6г).