Isi
Abstrak
I. Pengantar Teknologi Latar Belakang Unit Pemisahan Udara
Ii. Desain dan pemilihan loop kontrol proses utama dan tambahan untuk variabel menara distilasi utama di unit pemisahan udara
AKU AKU AKU. Cara untuk mencegah lag besar kontrol proses dan pemilihan variabel output kontrol proses
Iv. Langkah-langkah untuk mencegah penyesuaian kontrol proses yang berlebihan
V. Kesimpulan
Unit pemisahan udara mengadopsi titik deteksi suhu berdasarkan prinsip distilasi keseimbangan gas-cair. Melalui fungsi yang sesuai dengan keseimbangan gas-cair dari komponen material, secara tidak langsung mencerminkan tren perubahan komposisi material dan dapat secara langsung dan dengan cepat menanggapi proses aktual. Variabel kontrol dari proses ini dapat secara langsung dan efektif mencerminkan kondisi kerja distilasi menara distilasi, yang bermanfaat untuk mengoptimalkan hasil deteksi dan pelaksanaan loop kontrol proses, dan merupakan metode kontrol otomatisasi proses dengan nilai aplikasi yang luas. Makalah ini menganalisis skema kontrol kaskade untuk suhu menara distilasi di unit pemisahan udara.
Kata kunci
Unit Pemisahan Udara; Prinsip keseimbangan gas-cair; Kontrol kaskade
1. Pengantar Teknologi Latar Belakang Unit Pemisahan Udara
Unit pemisahan udara terutama menggunakan titik didih yang berbeda dari oksigen, nitrogen dan argon di udara untuk mencairkan udara, dan kemudian melakukan beberapa penguapan parsial dan kondensasi parsial untuk memisahkan oksigen, nitrogen, dan argon di udara. Metode ini disebut distilasi cryogenic. Menara distilasi utama bertanggung jawab untuk memisahkan oksigen dan nitrogen di udara, dan pada saat yang sama menghasilkan komponen bahan baku untuk ekstraksi argon. Bahan baku akan diangkut ke sistem distilasi argon untuk menghilangkan oksigen dan nitrogen. Ekstraksi Argon juga menggunakan distilasi kriogenik.
Sistem distilasi adalah unit proses inti dari unit pemisahan udara, dan menara distilasi adalah peralatan inti. Selama proses kerja, perubahan dalam laju aliran udara pemrosesan dan struktur produk akan mempengaruhi proses distilasi. Keadaan operasi menara distilasi utama adalah faktor utama yang mempengaruhi distilasi argon. Hanya dengan memastikan bahwa menara distilasi utama berada dalam keadaan proses operasi terbaik dapat distilasi sistem ekstraksi argon dan operasi normal kondensor argon mentah dipastikan. If the nitrogen content in the gas component of the raw material fraction of the argon distillation tower exceeds the design value, the heat exchange of the crude argon tower top condenser will be abnormal, resulting in a large process change in the flow rate of the argon fraction extracted from the main distillation tower, which will not only make the argon extraction distillation tower unable to work normally, but also affect the oxygen and nitrogen Pemisahan menara distilasi utama jika kondisi kerja memburuk, dan bahkan menyebabkan masalah bahwa produk oksigen dan nitrogen dari perangkat biasanya tidak dapat dipasok ke luar, yang memiliki dampak negatif pada produksi stabil unit pemisahan udara. Menara distilasi utama dan menara distilasi argon mempengaruhi dan saling mempromosikan. Hanya dengan mengoptimalkan menara distilasi utama dapat laju ekstraksi produk unit pemisahan udara mencapai keadaan ideal.
Kontrol otomatis suhu sensitivitas menara distilasi utama yang diadopsi dalam artikel ini adalah untuk menstabilkan menara distilasi utama pemisahan udara, dan untuk meningkatkan dan mengembangkannya dalam teknologi untuk mencapai kontrol yang efektif dari kondisi kerja distilasi dari unit pemisahan udara. Sebagai bahan sumber dari sistem distilasi argon, fraksi argon mentah akan menyebabkan fluktuasi proses yang serius, yaitu "penyumbatan nitrogen" setelah komponen nitrogen melebihi standar. Hanya dengan secara efektif mengendalikan distilasi menara distilasi utama dapat terjadinya kondisi kerja yang abnormal dari "penyumbatan nitrogen" dicegah.
Proses implementasi spesifik adalah: mengatur proses kontrol cascade proses melalui sistem kontrol otomatis (DCS), atur input loop kontrol proses utama sebagai titik deteksi suhu titik sensitif menara distilasi utama, ambil aliran ekstraksi nitrogen yang diberikan. Yaitu, berdasarkan output nitrogen cair cair yang telah ditentukan, aliran ekstraksi nitrogen cair adalah output melalui loop kontrol proses utama, dan perhitungan kompensasi dilakukan dengan set produk ekstraksi nitrogen cairan yang berbeda, sehingga jumlah refluksi nitrogen yang berbeda, jumlah refluksi nitrogen yang tidak ada pada refluksi likuidasi, jumlah refluksi cairan yang tidak beres. mewujudkan kontrol yang tepat dari suhu sensitivitas menara distilasi utama.
Unit inti unit pemisahan udara adalah sistem distilasi. Titik sensitif dari menara distilasi utama adalah posisi di mana gradien konsentrasi paling banyak berubah pada semua lapisan pengemasan distilasi menara distilasi. Sepanjang ketinggian menara distilasi, pada setiap distilasi antarmuka transfer massa gas-cair, ada distribusi laju perubahan gradien konsentrasi yang sesuai dengan ketinggian unit transfer massa distilasi, di mana posisi dengan perubahan gradien konsentrasi terbesar adalah titik sensitif distilasi. Data desain titik ini dihitung dengan perangkat lunak simulasi proses, sesuai dengan titik maksimum penyimpangan antara konsentrasi oksigen fase cair dan konsentrasi oksigen fase gas pada diagram fase kesetimbangan gas-cair teoritis. Dari analisis dan prinsip teoritis, suhu titik sensitif adalah suhu menara pada diagram fase kesetimbangan gas-cair distilasi yang sesuai dengan titik maksimum perubahan gradien konsentrasi.
Data suhu titik sensitif dari menara distilasi utama yang terdeteksi oleh DC dibandingkan dengan data teoritis yang dirancang. PID loop kontrol proses utama (diferensial integral proporsional) di dalam DCS digunakan untuk mengambil titik ini sebagai titik deteksi loop kontrol proses utama, dan dibandingkan dengan suhu desain titik sensitif dan melakukan operasi PID. Suhu desain yang diukur adalah -187,5 derajat. Loop kontrol proses utama didefinisikan sebagai TIC1717, dan output PID yang sesuai adalah kontrol aliran penghilangan produk nitrogen cair menara atas. Atas dasar nilai yang diberikan dari produk nitrogen cair FIC1630 yang diekstraksi dari menara atas, dikombinasikan dengan jumlah kompensasi dari output kontrol PID TIC1717, nilai yang ditetapkan dari FIC1630 dikurung dan dikompensasi, sehingga menyadari kontrol rasio refluks dari menara distilasi utama. Melalui rasio refluks, variabel operasi proses utama, rasio refluks dibuat konsisten dengan desain, sehingga keseimbangan gas-cair dari distilasi menara atas mendekati nilai desain, dan komposisi fraksi bahan baku yang diperlukan untuk distilasi argon yang diekstraksi dari bagian pengupasan menara atas dikontrol secara akurat. Jika suhu titik sensitif menara atas TI1717 lebih rendah dari suhu desain, output kontrol PID kontinu diselesaikan melalui loop kontrol proses utama TIC1717 untuk mengontrol aliran produk nitrogen cairan FI1630, sehingga rasio refluks dari menara distilasi utama dipertahankan dalam rentang desain, dan kontrol yang sudah presise17. Karena fraksi bahan baku yang diperlukan untuk distilasi argon berasal dari bagian pengupasan menara atas, kontrol efektif titik sensitif menara distilasi utama dapat mengontrol distribusi konsentrasi bagian pengupasan menara distilasi utama dalam rentang desain, dan mewujudkan distribusi konsentrasi normal komponen nitrogen di bagian stripping.
Berdasarkan prinsip -prinsip kontrol proses di atas, pemilihan variabel kontrol proses utama dari loop kontrol proses utama dari menara distilasi utama yang diperkenalkan di atas dapat diadopsi selama pengoperasian proses pemisahan udara. Pemilihan suhu titik sensitif menara distilasi utama didasarkan pada perhitungan simulasi proses dan teori keseimbangan gas-cair. Poin dengan perubahan gradien konsentrasi terbesar adalah data proses yang paling cepat dapat mencerminkan perubahan proses nyata setelah pemuatan proses dan kondisi kerja berubah. Titik sensitif proses yang dipilih untuk menara distilasi utama berasal dari bagian fase gas dari bagian pengemasan distilasi yang sesuai dengan bagian di mana udara cair menguapkan uap air dari kondensor argon mentah ke menara distilasi utama. Dengan menyelesaikan masalah kontrol proses yang disebabkan oleh lag proses murni, kualitas kontrol dapat ditingkatkan secara efektif.
Untuk meningkatkan kualitas kontrol loop kontrol proses utama, data suhu yang terdeteksi oleh ujung deteksi loop kontrol TIC1717 perlu dikonversi menjadi suhu termodinamika, dan faktor amplifikasi perlu diatur untuk meningkatkan sensitivitas data deteksi, sehingga mencapai kontrol proses yang tepat waktu dan efektif.
Dari koneksi terkait proses, dampak dari output nitrogen cair menara distilasi utama pada rasio refluks menara atas cepat dan efektif, dan perubahan data dari sensitivitas menara distilasi utama TI1717 adalah variabel deteksi yang paling langsung dan efektif untuk perubahan rasio refluks. Selain itu, mengoreksi dan mengkompensasi output produk nitrogen cair dalam kisaran tertentu adalah ukuran yang paling dapat dikendalikan dan efektif untuk operasi produksi dan memastikan produksi yang stabil dari unit utama. Output produk gas utama dari unit pemisahan udara adalah indikator utama untuk memastikan pelanggan berikutnya. Itu tidak dapat disesuaikan sesuka hati selama produksi. Dengan menyesuaikan jumlah produk nitrogen cair dalam kisaran tertentu, tetapi juga tidak hanya dapat memastikan kebutuhan pelanggan gas berikutnya, tetapi juga menjadi cara yang paling tidak mahal.
4. Langkah-langkah untuk mencegah pengendalian proses penyesuaian berlebihan
Program kontrol otomatis menara distilasi utama didasarkan pada kompensasi aliran produk output nitrogen cair. Ini hanya mode kontrol kompensasi otomatis dari unit pemisahan udara di bawah gangguan proses. Ini tidak dapat melakukan kontrol proses ketika unit pemisahan udara memiliki sejumlah besar perubahan beban. Oleh karena itu, ketika Program Kontrol Sensitivitas Menara Distilasi Output Output Cairan Nitrogen Output Cascade Correction Compensation Mode, perlu untuk mengadopsi kisaran batas tertentu untuk output dari loop kontrol proses utama TIC1717. Dengan memprogram modul batas rentang output kontrol, dan mendefinisikannya berdasarkan rentang desain output nitrogen cair dari produk unit pemisahan udara, batas output kontrol tertentu dipertahankan untuk menghindari overshoot.
Berdasarkan data kapasitas desain produk nitrogen cair, output dari loop kontrol proses utama dibatasi dalam proporsi yang sesuai, yang dapat mengontrol secara tepat waktu dan memperbaiki deviasi proses ketika gangguan proses terjadi, mewujudkan pelacakan waktu nyata dan kontrol dari variabel pemisahan pemisahan gas menara utama yang stabil. Dengan menggunakan metode kompensasi koreksi otomatis dari output cairan, kondisi distilasi unit pemisahan udara dapat dikontrol secara otomatis dalam keadaan proses optimal, dan variabel kontrol proses utama yang dihitung oleh desain digunakan sebagai nilai kontrol target untuk mencapai kondisi kerja distilasi otomatis yang stabil.
Dalam kontrol instrumen dan meter otomatisasi industri, terus mengoptimalkan jalur kontrol dan meningkatkan akurasi kontrol dapat memungkinkan instrumen dan meter untuk lebih memberikan potensi mereka dan berkontribusi lebih banyak untuk meningkatkan tingkat otomatisasi produksi industri. Di bidang produksi industri, sistem DCS menyediakan platform yang kuat untuk implementasi cerdas dari berbagai proses produksi. Jika insinyur proses dan insinyur otomatisasi bekerja sama secara erat pada berbagai skema optimasi baru, otomatisasi distilasi menara distilasi dapat direalisasikan secara efektif. Solusi kontrol kaskade ini berasal dari ide -ide insinyur proses senior. Personel teknis perlu menganalisis persyaratan kontrol proses secara sistematis, mengetuk potensi peralatan, dan memastikan operasi peralatan yang stabil dan andal di lingkungan produksi industri yang kompleks dan berubah. Pada saat yang sama, melalui inovasi teknologi, instrumen otomatis dapat memainkan peran yang lebih penting dalam produksi industri di masa depan dan memimpin perusahaan ke masa depan yang lebih cemerlang.
