Моделирование САУ процессом очистки метанола в агрегатах типа НДА-П

Аннотация

Разработана система автоматического управления для установки очистки метанола типа НДА-П. Проведены анализ и моделирование процесса расходов воздух-метанол с учетом возмущающих воздействий.

Ключевые слова:

Система очистки метанола, САУ, математическое моделирование.

Текст статьи

Система представлен тремя взаимосвязанными объектами. В испарителе происходит испарение метанола. Метанол, содержащий 10-12% воды, непрерывно поступает в испаритель, туда же подается воздух, который барботирует через слой водного метанола и насыщается его парами. Затем паровоздушная смесь идет в реактор. Паровоздушная смесь попадает в реактор, температура в котором 500-600°С. Реакционные газы сразу же попадают в холодильник, где происходит охлаждение смеси и предотвращается распад продукта. [1].

Разрабатываемая система компенсирует отклонения соотношения расходов и обеспечивает заданную точность регулирования. [2]

В качестве объекта регулирования взят агрегат типа НДА-П RU № 86590. Для рассматриваемого объекта принят общий вид передаточной функции, описывающий процесс охлаждения и нагрева воздуха:

k_д – чувствительность датчика;

T_д – постоянная времени, с.

Данная функция относиться к секции расхода метанола, воздуха, положения вала исполнительного механизма и уровня паровоздушной смеси в испарителе. Разница лишь в коэффициенте усиления и времени протекания процесса. Подставим экспериментальные значения в полученные передаточные функции.

Для следующих функций входом является количество подаваемой воды в испаритель, а выходом температура в реакторе. Эти функции описывают основные каналы управления в системе.

1) Для исполнительного механизма:

2) Для блока управления двигателем:

Передаточная функция, регулирующего органа представим пропорциональным коэффициентом:

Моделирование системы автоматического управления процессом очистки метанола проведено с учетом возмущений. К возмущению относится любая инерционность и время запаздывания объекта регулирования. В качестве регулятора используется ПИ-регулятор. Для компенсации контролируемого возмущения – в контур системы внесен компенсатор. Для моделирования используются схемы, построенные в пакете Simulink программного обеспечения Matlab (рис. 1).

Модель САУ для секции расхода выглядит аналогично (рис. 1). Результаты моделирования приведены на рис. 3.

По графикам переходных процессов рис. 3, можно сделать вывод об удовлетворительном качестве работы САУ как по каналу управления, так и по каналу возмущения. Перерегулирование составляет не более 1%, быстродействие – менее 4 мин, что удовлетворяет требованиям к системе.

Список использованной литературы

1. Голубятников В. А., Шувалов В. В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М., 1985.
2. Клюев А. С. и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. 1980. – C. 512.