Innehåll
Abstrakt
I. Introduktion till bakgrundsteknologi för luftseparationsenhet
Ii. Design och urval av huvud- och hjälpprocessskontrollslingor för variabler i huvuddestillationstornet i luftseparationsenhet
Iii. Sätt att förhindra stor fördröjning av processkontroll och urval av processkontrollutgångsvariabler
Iv. Åtgärder för att förhindra överjustering av processkontroll
V. Slutsats
Luftseparationsenheten antar temperaturdetekteringspunkter baserat på principen om destillationsgas-vätska jämvikt. Genom funktionen som motsvarar gas-vätskedjämvikten hos materialkomponenterna återspeglar den indirekt trenden med materialförändringar och kan snabbt och snabbt svara på den faktiska processen. Kontrollvariablerna i denna process kan direkt och effektivt återspegla destillationens arbetsförhållanden för destillationstornet, vilket är användbart för att optimera detekterings- och exekveringsresultaten för processkontrollslingan och är en processautomationskontrollmetod med ett brett applikationsvärde. Denna artikel analyserar kaskadkontrollschemat för temperaturen på destillationstornet i luftseparationsenheten.
Nyckelord
Luftseparationsenhet; Gas-vätskebalansprincip; Kaskadkontroll
1. Introduktion till bakgrundstekniken för luftseparationsenheten
Luftseparationsenheten använder huvudsakligen de olika kokpunkterna av syre, kväve och argon i luften för att kondensera luften och genomför sedan flera partiella förångningar och partiella kondensationer för att separera syre, kväve och argon i luften. Denna metod kallas kryogen destillation. Huvuddestillationstornet ansvarar för att separera syre och kväve i luften och producerar samtidigt råmaterialkomponenter för argonuttag. Råmaterialet kommer att transporteras till argondestillationssystemet för att avlägsna syre och kväve. Argon -extraktion använder också kryogen destillation.
Destillationssystemet är kärnprocessenheten för luftseparationsenheten, och destillationstornet är kärnutrustningen. Under arbetsprocessen kommer förändringar i bearbetningsluftflödeshastigheten och produktstrukturen att påverka destillationsprocessen. Driftstillståndet för huvuddestillationstornet är den viktigaste faktorn som påverkar argondestillationen. Endast genom att säkerställa att huvuddestillationstornet är i det bästa driftsprocessstillståndet kan destillationen av argonutvinningssystemet och den normala driften av den råa argonkondensorn säkerställas. 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 separation of the main Destillationstorn om arbetsförhållandena försämras och till och med orsakar problemet att syre- och kväveprodukterna hos enheten normalt inte levereras till utsidan, vilket har en negativ inverkan på den stabila produktionen av luftseparationsenheten. Huvuddestillationstornet och Argon Distillation Tower påverkar och främjar varandra. Endast genom att optimera huvuddestillationstornet kan produktutvinningsgraden för luftseparationsenheten nå ett idealiskt tillstånd.
Den automatiska kontrollen av huvuddestillationstornkänslighetstemperaturen som antagits i denna artikel är att stabilisera det huvudsakliga destillationstornet i luftseparationen och att förbättra och utveckla det inom teknik för att uppnå effektiv kontroll av destillationens arbetsförhållanden för luftseparationsenheten. Som källmaterial för argondestillationssystemet kommer den råa argonfraktionen att orsaka allvarliga processfluktuationer, nämligen "kväve som pluggar" när kvävekomponenten överskrider standarden. Endast genom att effektivt kontrollera destillationen av huvuddestillationstornet kan förekomsten av onormala arbetsförhållanden för "kväve plugging" förhindras.
Den specifika implementeringsprocessen är: Ställ in processen Cascade Control Loop genom Automatic Control System (DCS), ställ in ingången till huvudprocessens kontrollslinga som temperaturdetekteringspunkten för den känsliga punkten för huvuddestillationstornet, ta det vätskande kväveekstraktionsflödet för huvuddestillationstornet som kontrollutgångsvariabeln och använder den flytande nitrogen extraktionsflödet som det givna korrigeringssammanhanget för det huvudsakliga processtyret. Det vill säga på grundval av den förutbestämda flytande kväveutgången, det flytande kväveekstraktionsflödet matas ut genom huvudprocessens kontrollslinga, och kompensationens beräkning utförs med det inställda flytande kväveproduktflödet inom ett visst intervall, så att den slutliga vätskeproduktens extraktionsbelopp har en effekt på den flytande kväve -återflödesmängden för huvuddestillationstornet, och den återflödes -ratio Känslighetstemperatur för huvuddestillationstornet.
Kärnenheten för luftseparationsenheten är destillationssystemet. Den känsliga punkten för huvuddestillationstornet är den position där koncentrationsgradienten förändras mest på alla destillationsförpackningsskikten i destillationstornet. Längs höjden på destillationstornet, på varje destillations gas-vätskemassöverföringsgränssnitt, finns en fördelning av koncentrationsgradientförändringshastigheter som motsvarar höjden på destillationsmassöverföringsenheten, där positionen med den största koncentrationsgradientförändringen är destillationskänslig punkt. Konstruktionsdata för denna punkt beräknas genom processsimuleringsprogramvara, motsvarande den maximala punkten för avvikelsen mellan syresättningskoncentrationen mellan vätskefas och gaskonfasens syrekoncentration på den teoretiska gas-vätskefasdiagrammet. Från den teoretiska analysen och principen är den känsliga punkttemperaturen torntemperaturen på destillationsgas-vätskefasdiagrammet motsvarande den maximala koncentrationsgradientförändringen.
Uppgifterna för den känsliga punkttemperaturen för huvuddestillationstornet som detekteras av DC: er jämförs med de designade teoretiska data. Huvudprocessstyrningslingan PID (proportionell integrerad differential) inuti DC: erna används för att ta denna punkt som detektionspunkten för huvudprocessens kontrollslinga och jämfört med den känsliga punktdesigntemperaturen och utför PID -drift. Den uppmätta konstruktionstemperaturen är -187,5 grad. Huvudprocessstyrningsslingan definieras som TIC1717, och dess motsvarande PID -utgång är den övre tornets flytande kväveproduktflödeskontroll. På grundval av det givna värdet på den flytande kväveprodukten FIC1630 extraherad från det övre tornet, i kombination med kompensationsbeloppet för PID -kontrollproduktionen för TIC1717, är det inställda värdet för FIC1630 kaskad och kompenserad, vilket förverkligas kontrollen av refluxförhållandet för huvuddestillationstornet. Genom återflödesförhållandet, en nyckelprocessvariabel, görs återflödesförhållandet i överensstämmelse med designen, så att gas-vätskebalansen i övre torndestillationen närmar sig konstruktionsvärdet och sammansättningen av råmaterialfraktionen som krävs för argondestillationen som extraheras från det övre tornstrippningssektionen styrs noggrant. Om den övre tornkänsliga punkttemperaturen TI1717 är lägre än konstruktionstemperaturen, är den kontinuerliga PID -kontrollutgången genomförd genom TIC1717 Huvudprocessstyrningsslingan för att kontrollera det flytande kväveproduktionsflödet FI1630, så att reflux -förhållandet för huvuddestillationstornet upprätthålls inom designområdet och den exakta kontrollen av TI1717 är realize. Eftersom råmaterialfraktionen som krävs för Argon -destillation kommer från strippsektionen i det övre tornet, kan den effektiva kontrollen av den känsliga punkten för huvuddestillationstornet styra koncentrationsfördelningen av strippsektionen av huvuddestillationstornet inom konstruktionsområdet och inse den normala koncentrationsfördelningen av kvävekomponenter i strippningsavsnittet.
Baserat på ovanstående processkontrollprinciper kan det viktigaste valet av processkontroll av huvudprocessens kontrollslinga för huvuddestillationstornet som införts ovan antas under driften av luftseparationsprocessen. Valet av den känsliga punkttemperaturen för huvuddestillationstornet är baserat på processsimuleringsberäkning och gas-vätska jämviktsteori. Poängen med den största koncentrationsgradientförändringen är processdata som snabbt kan återspegla de verkliga processändringarna efter att processbelastningen och arbetsförhållandena förändras. Den processkänsliga punkt som valts för huvuddestillationstornet kommer från gasfasavsnittet i distillationsförpackningen som motsvarar den del där vätskeluften avdunstar vattenånga från den råa argonkondensorn in i huvuddestillationstornet. Genom att lösa processkontrollproblem som orsakas av ren processfördröjning kan kontrollkvaliteten förbättras effektivt.
För att förbättra kontrollkvaliteten för huvudprocessens kontrollslinga måste temperaturdata som upptäcks av detekteringsänden av TIC1717 -kontrollslingan omvandlas till termodynamisk temperatur, och amplifieringsfaktorn måste ställas in för att förbättra känsligheten för detekteringsdata för att uppnå snabb och effektiv processkontroll.
Från den processrelaterade anslutningen är effekterna av huvuddestillationstornets flytande kväveutgång på det övre tornets återflödesförhållande snabb och effektiv, och dataförändringen av huvuddestillationstornkänsligheten TI1717 är den mest direkta och effektiva detekteringsvariabeln för reflux-förhållandet. Dessutom är att korrigera och kompensera utgången från flytande kväveprodukter inom ett visst intervall det mest kontrollerbara och effektiva måttet för produktionsdrift och säkerställa stabil produktion av huvudenheten. Utgången från viktiga gasprodukter från luftseparationsenheten är en viktig indikator för att säkerställa efterföljande kunder. Det kan inte justeras när som helst under produktionen. Genom att justera mängden flytande kväveprodukter inom ett visst intervall kan det inte bara säkerställa behoven hos efterföljande gaskunder utan också vara det minst kostsamma sättet.
4. Åtgärder för att förhindra processkontroll överjustering
Det huvudsakliga distillationstornets känslighet Automatisk kontrollprogram är baserat på kompensationen för produktflödet för flytande kväveutgång. Det är bara ett automatiskt kompensationskontrollläge för luftseparationsenheten under processstörning. Den kan inte utföra processkontroll när luftseparationsenheten har ett stort antal belastningsändringar. Därför, när destillationstornkänsligheten automatiskt kontrollprogram matar ut den flytande kväveutgångskaskadkorrigeringskompensationsläget, är det nödvändigt att anta ett visst gränsområde för utgången från huvudprocessens kontrollslinga TIC1717. Genom att programmera en kontrollutgångsgränsmodul och definiera den baserat på konstruktionsområdet för den flytande kväveutgången för luftseparationsenhetsprodukten, upprätthålls en viss kontrollutgångsgräns för att undvika överskott.
Baserat på data från designkapaciteten för den flytande kväveprodukten är utgången från huvudprocessens kontrollslinga begränsad i en motsvarande andel, som i rätt tid kontrollerar och korrigerar processavvikelsen när processstörningen inträffar, realerar den realtidsspårning och kontroll av den viktigaste huvuddestillationstornets processstyrningsvariabler och säkerställer den stabila gasproduktutgången för efterföljande rörledningsgasskunder i Air Separation-enheten. Genom att använda den automatiska korrigeringskompensationsmetoden för vätskeproduktion kan destillationsvillkoret för luftseparationsenheten automatiskt kontrolleras i det optimala processtillståndet, och de viktigaste processkontrollvariablerna som beräknas av konstruktionen används som målkontrollvärde för att uppnå det stabila arbetsvillkoret för automatiserad destillation.
I kontrollen av industriella automatiseringsinstrument och mätare kan kontinuerligt optimera kontrollvägen och förbättra kontrollnoggrannheten göra det möjligt för instrumenten och mätarna att bättre utöva sin potential och bidra mer till att förbättra nivån på industriell produktionsautomation. Inom industriproduktionen tillhandahåller DCS -systemet en kraftfull plattform för intelligent implementering av olika produktionsprocesser. Om processingenjörer och automatiseringsingenjörer arbetar nära på olika nya optimeringsscheman kan destillationsautomationen av destillationstornet effektivt realiseras. Denna kaskadkontrolllösning härstammar från idéerna från Senior Process Engineers. Teknisk personal måste systematiskt analysera krav på processkontroll, knacka på utrustningens potential och säkerställa en stabil och tillförlitlig drift av utrustning i komplexa och föränderliga industriproduktionsmiljöer. Samtidigt, genom teknisk innovation, kan automatiserade instrument spela en viktigare roll i framtida industriproduktion och leda företag till en mer lysande framtid.
