Файл: Федеральное агентство по рыболовству Федеральное государственное бюджетное образовательное.docx
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 115
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2) по манометру 72РI092 и на АРМ оператора прибором 72Р001. Рабочий уровень в аппарате поддерживается регулирующим клапаном 72LV002, установленным на линии 2"Р72.110. Отсепарированный от углеводородного конденсата и влаги газ выходит с верхней части 72В01 и по линии 16"72.102 поступает под первую тарелку абсорбера 72С01. Контроль за температурой отсепарированного газа осуществляется прибором 72Т002 (не более 35 ˚С) на АРМ оператора.
Газ регенерации цеолитов с установки У174 поступает на установку У172 по линии 6"Р72.120 и подается в абсорбер 72С01 под 24-ю тарелку. Данная линия оснащена отсекателем 72UV003 и ручным регулирующим клапаном 72HCV102. Расход газа регенерации цеолитов контролируется прибором 72F004 (не более 8424 нм3 /ч) на АРМ оператора.
Обессеренный газ с температурой (поз. 72 T005) не более 70 ºС *, выходит из верней части абсорбера 72С01 и направляется на установку У174 по линии 12"Р72.123.
На границе установки данная линия оснащена отсекателем 72UV004. Расход обессеренного газа контролируется прибором 72FС030 (57221 - 151275 нм3/ч) на АРМ оператора. Регулирование расхода обессеренного газа осуществляется регулирующим клапаном 72FV002.
Контроль качества обессеренного газа на содержание сероводорода и меркаптанов обеспечивает газоанализатор 72АТ002(72АТ002В). В случае превышения содержания меркаптанов в обессеренном газе выше 300мг/м3 срабатывает сигнализация.
Данный трубопровод оснащён узлом учёта обессеренного газа, который связан с системой автоматического учёта сырья, полупродукции и товарной продукции на АГПЗ. **Узел учёта обессеренного газа состоит из интеллектуального температурного датчика 3144Р (4шт. 172 ТТ1а-5 172 ТТ1а-8 для 1-4У172), манометра Wika 232/50 (4шт. 172РI4-9 172PI4-12 для 1-4У172), масштабируемого датчика давления 3051S (4шт. 172PT3a-5 172PT3a-8 для 1-4У172) и ультразвукового расходомера FLOWSIC600 (4шт. 1У172FT030, 4У172FT030 для 1-4У172).
Регулирование расхода обессеренного газа осуществляется регулирующим клапаном 72FV002. Контроль качества обессеренного газа обеспечивает газоанализатор 72АТ002. Отбор обессеренного газа производится с линии 12"Р72.123 и поступает в анализаторную, которая сбрасывается в линию 6"Р72.125 газа расширения из емкости 72В02. В случае превышения содержания сероводорода в обессеренном газе выше 12 мг/м3 (8 ppm), срабатывает блокировка 72ААН002 и происходит автоматическое закрытие отсекателей 72UV004, 72UV022. Отсекатель 72UV022 расположен на линии отбора обессеренного газа в анализатор 72АТ002. Дополнительный контроль качества процесса аминовой очистки газа от кислых компонентов ведется по контрольным температурным точкам поз.72T064 (23-я тарелка абсорбера 72С01, не более 72 ºС) и поз.72TС012 (температура регенерированного амина не более 70 ºС*), температурный перепад (∆t), между которыми допускается не более 12 °С. Для обеспечения аналитического
контроля качества обессеренного газа, на линии 12"Р72.123 смонтирована пробоотборная точка поз.72SC002. [1]
Целью работы является расчет комбинированной системы автоматического регулирования уровня в абсорбере блока абсорбции установки У-172.
Для разработки системы управления, а также обоснования предварительно принятых предложений по повышению эффективности управления необходимо провести анализ абсорбера блока абсорбции установки У-172 как объекта управления. [4]
Основные входные и выходные величины объекта управления с выделением регулируемых, регулирующих и возмущающих воздействий абсорбера блока абсорбции установки приведены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Анализ абсорбера блока абсорбции установки У-172 как объекта управления
Основные регулируемые параметры:
Основные регулирующие воздействия:
Основные возмущающие воздействия:
Fо.г. - расход отсепарированного газа
Таким образом, в системе автоматизации реализуются следующие основные контуры регулирования:
- комбинированная система регулирования уровня диэтаноламина в колонне абсорбера;
- одноконтурная система регулирования давления диэтаноламина в абсорбере;
- одноконтурная система регулирования концентрации сероводорода в обессеренном газе на выходе из абсорбера;
- одноконтурная система регулирования расхода полурегенерированного диэтаноламина в абсорбер.
Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями - абсорбентами. Этот процесс избирательный и обратимый, что позволяет применять его для получения растворов газов в жидкостях, а также для разделения газовых и паровых смесей. После абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси, как правило проводят десорбцию, то есть выделяют эти компоненты из жидкости.
Показатели абсорбционной очистки: степень очистки (КПД) и коэффициент массопередачи k зависят от растворимости газа в абсорбенте, технологического режима в реакторе (w, Т, р) и от других факторов, например, от равновесия и скорости химических реакций при хемосорбции.
В хемосорбционных процессах, где в жидкой фазе происходят химические реакции, коэффициент массопередачи увеличивается по сравнению с физической абсорбцией. Большинство хемосорбционных процессов газоочистки обратимы, т. е. при повышении температуры поглотительного раствора химические соединения, образовавшиеся при хемосорбции, разлагаются с регенерацией активных компонентов поглотительного раствора и с десорбцией поглощенной из газа примеси. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклических системах газоочистки. Хемосорбция в особенности применима для тонкой очистки газов при сравнительно небольшой начальной концентрации примесей.
Оперативный многокомпонентный количественный анализ состава обессеренного газа в автоматическом режиме невозможен, поэтому в качестве параметра, определяющего коэффициент чистоты газа, используется содержание сероводорода в обессеренном газе на выходе. Сигнал по этому каналу обладает существенным транспортным и емкостным запаздыванием, особенно по сравнению с возможным быстрым изменение расхода регенерированного диэтаноламина от регулятора степени открытия клапана подачи.
Поэтому предлагается использовать комбинированную систему регулирования уровня диэтаноламина в абсорбере, с компенсацией возмущения по каналу изменения расхода регенерированного диэтаноламина, поступающего в абсорбер. Регулирующее воздействие осуществляется за счет изменения положения регулирующего клапана.
В качестве закона регулирования выбираем ПИ-закон, обеспечивающий астатическое регулирование высокого качества.
Динамические характеристики объекта управления по каналу управления и каналу возмущения определяются кривыми разгона, полученными при скачкообразном изменении входной величины.
Кривая разгона по каналу управления (изменение уровня в абсорбере при уменьшении расхода регенерированного диэтаноламина из абсорбера на 100 м3/ч) приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Кривая разгона по каналу управления
Динамические характеристики объекта управления по каналу регулирования:
- коэффициент усиления – 1,6 мм/м3/час;
- чистое запаздывание – 120 с;
- время переходного процесса − 1800 с.
Видно, что объект обладает значительным транспортным (120 секунд) запаздыванием. При этом одноконтурные системы не могут обеспечить требуемое качество регулирования. Коэффициент передачи объекта 0,625 %х.р.о.
Кривая разгона по каналу возмущения (изменение уровня в абсорбере при увеличении расхода полурегенерированного диэтаноламина в абсорбер на 100 м3/час) приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Кривая разгона по каналу возмущения
Динамические характеристики объекта по каналу возмущения:
- коэффициент усиления – 1,85 мм/м3/час;
- чистое запаздывание − 120 с;
- время переходного процесса − 1800 с.
Обработка кривых разгона осуществляется методом интегральных площадей (метод Симою). Расчет выполнялся программой Microsoft Excel. Для аппроксимации используется передаточные функции второго или третьего порядка.
Передаточная функция объекта управления представляется в виде последовательного соединения двух типовых динамических звеньев: апериодического звена второго порядка и звена чистого запаздывания:
- τ – транспортное запаздывание;
- k – коэффициент усиления;
- F2, F1 – постоянные времени, определяющие коэффициенты функции.
Время транспортного запаздывания τ определяется непосредственно по графику кривой разгона, как промежуток времени, за которое отклонение выходной регулируемой величины после нанесения входного воздействия не превышает 1% от установившегося значения уровня.
Газ регенерации цеолитов с установки У174 поступает на установку У172 по линии 6"Р72.120 и подается в абсорбер 72С01 под 24-ю тарелку. Данная линия оснащена отсекателем 72UV003 и ручным регулирующим клапаном 72HCV102. Расход газа регенерации цеолитов контролируется прибором 72F004 (не более 8424 нм3 /ч) на АРМ оператора.
Обессеренный газ с температурой (поз. 72 T005) не более 70 ºС *, выходит из верней части абсорбера 72С01 и направляется на установку У174 по линии 12"Р72.123.
На границе установки данная линия оснащена отсекателем 72UV004. Расход обессеренного газа контролируется прибором 72FС030 (57221 - 151275 нм3/ч) на АРМ оператора. Регулирование расхода обессеренного газа осуществляется регулирующим клапаном 72FV002.
Контроль качества обессеренного газа на содержание сероводорода и меркаптанов обеспечивает газоанализатор 72АТ002(72АТ002В). В случае превышения содержания меркаптанов в обессеренном газе выше 300мг/м3 срабатывает сигнализация.
Данный трубопровод оснащён узлом учёта обессеренного газа, который связан с системой автоматического учёта сырья, полупродукции и товарной продукции на АГПЗ. **Узел учёта обессеренного газа состоит из интеллектуального температурного датчика 3144Р (4шт. 172 ТТ1а-5 172 ТТ1а-8 для 1-4У172), манометра Wika 232/50 (4шт. 172РI4-9 172PI4-12 для 1-4У172), масштабируемого датчика давления 3051S (4шт. 172PT3a-5 172PT3a-8 для 1-4У172) и ультразвукового расходомера FLOWSIC600 (4шт. 1У172FT030, 4У172FT030 для 1-4У172).
Регулирование расхода обессеренного газа осуществляется регулирующим клапаном 72FV002. Контроль качества обессеренного газа обеспечивает газоанализатор 72АТ002. Отбор обессеренного газа производится с линии 12"Р72.123 и поступает в анализаторную, которая сбрасывается в линию 6"Р72.125 газа расширения из емкости 72В02. В случае превышения содержания сероводорода в обессеренном газе выше 12 мг/м3 (8 ppm), срабатывает блокировка 72ААН002 и происходит автоматическое закрытие отсекателей 72UV004, 72UV022. Отсекатель 72UV022 расположен на линии отбора обессеренного газа в анализатор 72АТ002. Дополнительный контроль качества процесса аминовой очистки газа от кислых компонентов ведется по контрольным температурным точкам поз.72T064 (23-я тарелка абсорбера 72С01, не более 72 ºС) и поз.72TС012 (температура регенерированного амина не более 70 ºС*), температурный перепад (∆t), между которыми допускается не более 12 °С. Для обеспечения аналитического
контроля качества обессеренного газа, на линии 12"Р72.123 смонтирована пробоотборная точка поз.72SC002. [1]
2 Комбинированная система автоматического регулирования уровня в абсорбере блока абсорбции установки У-172.
2.1 Анализ технологического процесса как объекта управления
Целью работы является расчет комбинированной системы автоматического регулирования уровня в абсорбере блока абсорбции установки У-172.
Для разработки системы управления, а также обоснования предварительно принятых предложений по повышению эффективности управления необходимо провести анализ абсорбера блока абсорбции установки У-172 как объекта управления. [4]
Основные входные и выходные величины объекта управления с выделением регулируемых, регулирующих и возмущающих воздействий абсорбера блока абсорбции установки приведены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Анализ абсорбера блока абсорбции установки У-172 как объекта управления
Основные регулируемые параметры:
-
Pа – давление в абсорбере; -
Lд.э.а. – уровень диэтаноламина в абсорбере; -
Aс.в. – концентрация сероводорода в обессеренном газе на выходе из абсорбера; -
Fп.р.ДЭА - расход полурегенерированного диэтаноламина.
Основные регулирующие воздействия:
-
Fоб.г. – расход обессеренного газа на выходе из абсорбера. -
Fн.ДЭА – расход насыщенного диэтаноламина из абсорбера. -
Fр.ДЭА – расход регенерированного диэтаноламина в абсорбер; -
X - положение регулирующего клапана подачи полурегенерированного диэтаноламина. -
Fп.р.ДЭА – расход полурегенерированного диэтаноламина в абсорбер. Является регулирующим воздействием для регулирования уровня в кубе абсорбера;
Основные возмущающие воздействия:
Fо.г. - расход отсепарированного газа
Таким образом, в системе автоматизации реализуются следующие основные контуры регулирования:
- комбинированная система регулирования уровня диэтаноламина в колонне абсорбера;
- одноконтурная система регулирования давления диэтаноламина в абсорбере;
- одноконтурная система регулирования концентрации сероводорода в обессеренном газе на выходе из абсорбера;
- одноконтурная система регулирования расхода полурегенерированного диэтаноламина в абсорбер.
2.2 Расчет комбинированной системы автоматического регулирования уровня в абсорбере
2.2.1 Выбор структуры и алгоритма управления системы регулирования
Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями - абсорбентами. Этот процесс избирательный и обратимый, что позволяет применять его для получения растворов газов в жидкостях, а также для разделения газовых и паровых смесей. После абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси, как правило проводят десорбцию, то есть выделяют эти компоненты из жидкости.
Показатели абсорбционной очистки: степень очистки (КПД) и коэффициент массопередачи k зависят от растворимости газа в абсорбенте, технологического режима в реакторе (w, Т, р) и от других факторов, например, от равновесия и скорости химических реакций при хемосорбции.
В хемосорбционных процессах, где в жидкой фазе происходят химические реакции, коэффициент массопередачи увеличивается по сравнению с физической абсорбцией. Большинство хемосорбционных процессов газоочистки обратимы, т. е. при повышении температуры поглотительного раствора химические соединения, образовавшиеся при хемосорбции, разлагаются с регенерацией активных компонентов поглотительного раствора и с десорбцией поглощенной из газа примеси. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклических системах газоочистки. Хемосорбция в особенности применима для тонкой очистки газов при сравнительно небольшой начальной концентрации примесей.
Оперативный многокомпонентный количественный анализ состава обессеренного газа в автоматическом режиме невозможен, поэтому в качестве параметра, определяющего коэффициент чистоты газа, используется содержание сероводорода в обессеренном газе на выходе. Сигнал по этому каналу обладает существенным транспортным и емкостным запаздыванием, особенно по сравнению с возможным быстрым изменение расхода регенерированного диэтаноламина от регулятора степени открытия клапана подачи.
Поэтому предлагается использовать комбинированную систему регулирования уровня диэтаноламина в абсорбере, с компенсацией возмущения по каналу изменения расхода регенерированного диэтаноламина, поступающего в абсорбер. Регулирующее воздействие осуществляется за счет изменения положения регулирующего клапана.
В качестве закона регулирования выбираем ПИ-закон, обеспечивающий астатическое регулирование высокого качества.
2.2.2 Определение динамических характеристик объекта
Динамические характеристики объекта управления по каналу управления и каналу возмущения определяются кривыми разгона, полученными при скачкообразном изменении входной величины.
Кривая разгона по каналу управления (изменение уровня в абсорбере при уменьшении расхода регенерированного диэтаноламина из абсорбера на 100 м3/ч) приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Кривая разгона по каналу управления
Динамические характеристики объекта управления по каналу регулирования:
- коэффициент усиления – 1,6 мм/м3/час;
- чистое запаздывание – 120 с;
- время переходного процесса − 1800 с.
Видно, что объект обладает значительным транспортным (120 секунд) запаздыванием. При этом одноконтурные системы не могут обеспечить требуемое качество регулирования. Коэффициент передачи объекта 0,625 %х.р.о.
Кривая разгона по каналу возмущения (изменение уровня в абсорбере при увеличении расхода полурегенерированного диэтаноламина в абсорбер на 100 м3/час) приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Кривая разгона по каналу возмущения
Динамические характеристики объекта по каналу возмущения:
- коэффициент усиления – 1,85 мм/м3/час;
- чистое запаздывание − 120 с;
- время переходного процесса − 1800 с.
Обработка кривых разгона осуществляется методом интегральных площадей (метод Симою). Расчет выполнялся программой Microsoft Excel. Для аппроксимации используется передаточные функции второго или третьего порядка.
Передаточная функция объекта управления представляется в виде последовательного соединения двух типовых динамических звеньев: апериодического звена второго порядка и звена чистого запаздывания:
- τ – транспортное запаздывание;
- k – коэффициент усиления;
- F2, F1 – постоянные времени, определяющие коэффициенты функции.
Время транспортного запаздывания τ определяется непосредственно по графику кривой разгона, как промежуток времени, за которое отклонение выходной регулируемой величины после нанесения входного воздействия не превышает 1% от установившегося значения уровня.