ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Информационное обеспечение АСУТП

Информация, необходимая для расчета управляющих воздействий в соответствии с алгоритмами, изложенными выше, обеспечивается алгоритмами контроля. В частности алгоритм первичной обработки поступающей в УВМ информации предусмат­ривает масштабирование, линеаризацию, внесение поправок к зна­чениям расходов в связи с отклонением величин давлений и темпе­ратур от расчетных, фильтрацию и сглаживание.

В случае, если погрешность при измерении массовых расходов больше погрешности, определяемой классом точности датчика и преобразователя (плотность потока р предполагается постоянной), вводится поправочный коэффициент.

Для жидких потоков авторами [27] получены выражения плотности (в т/м3) в виде аппроксимирующих полиномов: для жидкого аммиака

Pnh3 — 1,5359- Ю-3-< - f- 0,64 (VIII.8)

Для раствора карбамида

Pp. к -0,6172-10-^ + 0,2792СК 0,673- 10"^СК4- 1,01114 (VIII.9)

Где t — температура потока, °С; Ск — концентрация карбамида в растворе, масс. доли.

Интерполяционные уравнения для вычисления рсо2 и рн20 имеются в статье [28].

Для учета количества потребляемого тепла используются полученные 127] по справочным данным аппроксимирующие поли­номы значений энтальпии і (в МДж/т) перегретого пара высокого 272 (Р = 0,9—2 МПа) и низкого (Р = 0,7—0,9 МПа) давлений — соответственно (VIII.10) и (VIII.11):

І = (0,6386ґ — 10"3 0,3856г2 — 28J13P — 0,467ЗР2 + 0,08218Pt ■+ 575,98) 4,1868

(VIII.10)

І = (0,4344^ — 44,105P + 0,1551 Pt + 601,73) 4,1868 (V111.11)

Где t — температура пара, °С; P — давление пара, МПа.

Ввод информации о расходах и температурах жидкостных и газовых потоков, температурах и давлениях в технологических аппаратах осуществляется от датчиков аналоговых величин.-Для ввода значений расхода электроэнергии, выработки готового продукта, расхода РУАС применены нестандартные число-им­пульсные датчики.

Некоторую сложность представляет замер расхода РУАС. Поскольку на этом участке из-за высокой агрессивности и кристал - лизуемости среды трудно установить расходомер, расход опреде­ляется косвенно с помощью датчика импульсов по числу оборотов основного вала насоса.

Обработанные значения технологических параметров записы­ваются в специальном массиве оперативной памяти УВМ и затем используются для расчета текущих значений показателей работы агрегатов. При отсутствии полной первичной информации в мас­сиве памяти сохраняются предыдущие значения расчетных пока­зателей. Вся информация о технологическом процессе прежде, чем попасть в массив обработанных значений параметров, проверя­ется на соответствие текущего (действительного) значения пара­метра пределам достоверности и максимальной скорости измерения 129 J. Если значение параметра не удовлетворяет этим условиям, то оно отбрасывается и в расчет принимается предыдущее значение этого параметра. Кроме того, для временного отключения какого - либо датчика при работе системы (проверка или ремонт) алгорит­мом контроля предусматривается для каждого параметра признак отключения датчика, который вводится в УВМ оператором или, в случае отключения датчиков на неработающих агрегатах, про­граммно. При наличии этого признака в памяти УВМ сохраняется предыдущее значение параметра.

В соответствии с алгоритмом первичной обработки информации истинное значение технологического параметра,,r-,aiYr\-bt (VIII. 12)

Где a,, bj — коэффициенты аппроксимации; У, — Кк — для ли­нейных шкал; Yj = ]/ Км — Для нелинейных шкал (Км — ма" шинный код).

Этим же алгоритмом учитываются корневые поправки к значе­ниям расходов, т. е. изменение плотности измеряемого потока в зависимости от текущих значений его давления, температуры, концентрации.

Проверенная информация сглаживается по формуле экспонен­циального сглаживания [27]

У(п) = у(п— 1) + 1с[у{п) — у(п— 1)] (VII 1.13)

Где у (п) — несглаженное текущее значение параметра; у (п — — 1) — сглаженное значение на предыдущем опросе; %с — коэф­фициент сглаживания.

Оптимальное значение коэффициента сглаживания в смысле минимума среднеквадратичной ошибки равно [27]:

Где Ryy (0), Ryy (1) — значения автокорреляционной функции параметра у для интервала времени t = 0 и т = Т (Т — интервал опроса параметра у) соответственно.

В разработанной авторами [27] программе предусматривается периодическая коррекция коэффициентов сглаживания по урав­нению (VIII. 14).

При использовании уравнения (VIII.13) предварительно про­веряется соответствие предыдущего сглаженного значения у (п — — 1) пределам достоверности, и в случае несоответствия у (п) принимается равным текущему значению у (п). Это позволяет при различного рода сбоях быстро восстановить информацию в массиве обработанных значений технологических параметров.

Кроме того, алгоритм контроля предусматривает расчет значе­ний технологических параметров, усредненных за час, хозрасчет­ных — за смену, сутки и месяц с подведением итоговых показате­лей потребления сырья, энергии и выпуска продукта, а также контроль соответствия технологических параметров регламентным нормам. Причем, для основных параметров предусматривается регистрация на оперативном бланке времени информации о дли­тельности нарушения режима и наихудшего значения параметра за весь период нарушения.

Как было отмечено выше, задачи управления технологическим процессом решаются АСУТП с использованием математической модели агрегата карбамида как ХТС, включающей модели отдель­ных аппаратов и узлов агрегата. Математическая модель колонны синтеза основана на уравнении для степени превращения С02 в карбамид хв, которое получено авторами [27] как эмпирическое интегральное кинетическое уравнение:

*„-=** {1 — ехр [— тп/(3,2 4-3.5W)]} (VIII. 15)

Обобщенное уравнение зависимости х* — f (t, Р, L, W) при­ведено в гл. II. 274

Уравнение для вычисления тп получено преобразованием уравнения (1.57) и имеет следующий вид [27|:

T[i _ 6°PqmV 2,303 - х*ц (VI11.16)

9 Co2 + ?NH3 + ІРІ'АС

Уравнение для вычисления рсм приведено в гл. II.

В уравнения, используемые для расчета хв, помимо значений технологических параметров Рс, tc, qCo2, <?nh3> ?руас входят величины W и L, которые не могут быть непосредственно измерены. Их значения оцениваются при расчете материального баланса всего агрегата карбамида, в частности, по данным о составе ре­циркулируемого РУАС.

При составлении материального баланса колонны синтеза состав потоков на выходе из колонны определяется известными стехиометрическими соотношениями с учетом вычисленного зна­чения хв.

Состав и количество газов дистилляции на обеих ступенях давления вычисляются с помощью эмпирических уравнений для степени отгона (ah доли ед.) NH3, С02 и Н20 в зависимости от равновесного давления в системе NH3—С02—CO(NH2)2—Н20, расчет которого выполняется в соответствии с работой [7], и давления в системе дистилляции соответствующей ступени.

Поток газов дистилляции II ступени служит исходным для расчета материального баланса конденсатора II ступени (рассмат­ривается вариант частично разомкнутой технологической схемы, предусматривающий утилизацию газов десорбции и других отхо­дящих газов в производстве нитрата аммония). В этом аппарате, как установлено опытным путем, С02 и Н20 конденсируются из газовой фазы практически полностью. Состав и количество обра­зующегося при этом РУАС определяются с учетом количества Н20, подаваемой в аппарат, и с использованием аналогичного упомянутым эмпирического уравнения для степени распределения NH3 между фазами в зависимости от текущего и равновесного давления над РУАС, расчет которого изложен также в работе [7].

Аналогичным путем вычисляется количество и состав РУАС, рециркулируемого из промывной колонны в зону синтеза. Распо­лагая этими данными, легко вычислить значения L и W итерацион­ным методом.

В качестве математической модели конденсатора II ступени дистилляции и промывной колонны могут быть также использо­ваны уравнения (111.20)—(111.22).

При использовании уравнения (111.22) в алгоритме управления агрегатом производства карбамида, реализуемого с помощью УВМ, с достаточной для практических целей точностью можно принять, что количество С02 в РУАС низкого давления gcof0" равно количеству С02 ^согк'д\ содержащемуся в плаве синтеза

275

После дистилляции I ступени и определяемому при расчете мате­риального баланса агрегата. Величину /п можно оценить, исходя из количества NH3 в плаве синтеза после дистилляции I ступени, определяемого по указанной методике, с учетом степени размыка­ния рецикла аммиака в текущий момент времени, например, за счет приготовления товарной аммиачной воды. Значения tn и Рп измеряются в конденсаторе II ступени дистилляции обычным путем и вводятся в УВМ. После вычисления wn по уравнению (III.22) можно рассчитать количество остальных компонентов раствора УАС низкого давления 0/nh3c", Действительно,

„РУАС II „ пл. к. д і ЧСОг " 9СОг

„РУАС II „РУАС II? NH3 — М^СО,

„РУАС II „РУАС II

Чн„0 - wirtco,

Зная состав и количество РУАС низкого давления, легко вычислить количество и состав РУАС высокого давления, рецирку­лнруемого в колонну синтеза. Наличие сведений о рециркулируе­мом потоке позволяет решить задачу стабилизации L и W на входе в колонну синтеза.

Один из вариантов математической модели статики процесса вакуум-выпарки раствора карбамида изложен в работе 130].

Информация о хозрасчетных показателях, обрабатываемая УВМ, используется для расчета технико-экономических показа­телей (ТЭП) производства карбамида в целом, т. е. производитель­ности, расходных коэффициентов по основным видам сырья и энергии и себестоимости продукта (271.

Производительность цеха за час вычисляется по уравнению:

П = >+?р2кСр-к - + рР. к{vK-vgcp к - v кс; к (VIII. 17)

Где qK — количество сухого карбамида, поступающего на склад, по счетчикам весов; </р. к, Ср. к — количество раствора карбамида, поступающего на выпарку, и концентрация в нем карбамида, масс, доли, соответственно[25]; к, Ср. к — количество и концентрация раствора карбамида, поступающего из другого цеха; VK, VH — объем раствора карбамида в сборнике в конце и начале часа соответственно (вычисляются в зависимости от уровня). Расходный коэффициент по аммиаку Ка'

Kg= qa-(^K. a-^H. a)pNH,-ga (VIII.18)

Где qa — расход NH3 на цех; VK. a, V„. а — объем NH3 в сборнике в конце и начале часа; рмн3 — плотность NH3; — количество NH3, переходящее с газами в цех аммиачной селитры.

Расходный коэффициент по пару Кп:

ДС. Д „В

К " +--------------------------------------- 2------------ .--------------------------------- (VIII.19)

Г! п — (Кк — VH) рр кСр к -)- ?р кСр к

Где —количество пара, потребляемого в отделении синтез - дистилляции; qп — количество пара, потребляемого в отделении выпарки.

Расходный коэффициент по электроэнергии Кэ'- = (VI 11.20)

Где qs — расход электроэнергии на цех.

Расходный коэффициент по охлаждающей воде Кв-

*в = тг (VIII.21)

Где qB — расход охлаждающей воды на цех.

Итоговые количества сырья, энергии и выработки за смену, сутки и месяц определяются на основе усредненных часовых рас­ходов за соответствующие периоды времени.

По величинам расходных коэффициентов вычисляется себе­стоимость карбамида:

S0=Vs,/CЈ + So (VIII.22)

Где Кі — расходные коэффициенты; S, — стоимость единицы соответствующих затрат; S'0 — условно-постоянные расходы [удельные затраты, не учтенные расходными коэффициентами уравнений (VIII.18)—(VIII.21) ].

Для обеспечения заданной точности соответствия значений управляемых переменных и заданий регуляторам, выдаваемых УВМ в процессе управления технологическим режимом, осуще­ствляется коррекция управляющих воздействий 111 на величину At/,-, которая периодически уточняется. Первоначально приме­нялся способ статической коррекции кода задания регуляторам. Однако этот способ недостаточно эффективен и связан со сниже­нием быстродействия системы управления.

В связи с этим был разработан метод динамической коррекции задающего воздействия [31], т. е. способ коррекции кода задания по текущим значениям отклонения управляемого параметра в течение всего периода отработки задания в отличие от однократ­ной коррекции кода по статическому отклонению. Этот способ подробно изложен в статье [31 J. Математическое моделирование динамики контура управления на ЦВМ показало, что применение коррекции кода задания при оптимальных настройках регулято­ров и оптимальном выборе интервала дискретности управления

277

Приводит к повышению быстродействия системы управления. Кроме того, способ динамической коррекции задающих воздей­ствий УВМ позволяет повысить точность отработки управляющих воздействий. Следовательно, с учетом существенного снижения времени вывода управляемого процесса на оптимальный режим, он повышает эффективность системы управления.

В статье [31 ] проиллюстрирована динамика отработки задания УВМ по изменению температуры дистилляции I ступени от 154 до 158 °С при наличии коррекции кода и без нее на действующем объекте. Статическая ошибка реализации задания УВМ при наличии динамической коррекции равна нулю, а требуемое на отработку задания время составляет 5 мин. Без коррекции кода эти показатели составляют соответственно 1,5 °С и 16 мин.

ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Технические средства снижения энергозатрат

Усовершенствования отдельных стадий процесса, направленные на экономию знергоресурсов Для снижения (вплоть до полной ликвидации) нагрузки углекислотного компрессора поток свежего С02 сжижают за счет испарения жидкого аммиака, либо частично (10—100%) вводят …

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) производства карбамида

Технология карбамида отличается сложностью и многостадийностью. В связи с этим важное значение имеет проб­лема оптимального управления процессом производства карбамида с помощью АСУТП. Одна из основных предпосылок создания АСУТП — разра­ботка …

Обработка растворов карбамида

Как следует из стехиометрического уравнения син - Теза карбамида (гл. I), на каждый моль полученного карбамида образуется моль воды. Это означает, что даже при самой совершен­ной системе рециркуляции из производственного …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.