Патент ссср 155051

 

№ 155051

Класс G 05d; 42q, 6

Н 03k; 21с, 46;о

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная аруппа М 169

О. С. Кожинский

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ

Заявлено 24 мая 1962 г. за X 779769/26-24 в Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарных знаков» М 11 за 1963 г.

Известны способы и устройства для регулирования процесса ректнфикации. Это специальные вычислительные машины, которые, получая информацию о температуре на одной или нескольких тарелках ректифнкационной колонны и о некоторых параметрах выходного продукта, производят определение оптимального положения регулирующих органов.

Однако существующие способы регулирования не позволяют выяснить динамику процессов, происходящих в колонне, вследствие ограниченности получаемой информации.

Увеличение объема получаемой информации при существующих способах может быть достигнуто лишь вследствие увеличения числа датчиков состояния выходного продукта, что удорожит процесс ректификации.

Предлагаемый способ автоматического регулирования процесса ректификации позволяет путем многократного измерения температуры на тарелках и последующего вычисления авто- и взаимнокорреляционных функций изменений температуры получить большой объем полезной информации о состоянии и динамическом протекании процесса ректификации.

В качестве первичной информации будут использованы легко измеряемые параметры — температура, расход и пр. Поскольку с самого начала не делается каких-либо ограничений относительно величины измеряемых параметров, в частности температуры, описываемый способ может быть использован для всех ректификационных колонн, независимо от природы разделяемой смеси. Состоит он в следующем.

¹ 155051

Допустим, что с помощью вспомогательных регуляторов устранены основные источники возмущений, т. е. стабилизированы расход и температура сырья и рефлюкса, расход теплоносителя и его параметры, давление в колонне, уровень жидкости в кипятильнике колонны.

При этом температура на всех тарелках колонны будет колебаться в небольших пределах из-за неточности работы регуляторов, изменения метеорологических условий, состояния аппаратов и т. д. Следовательно, температуру в колонне целесообразно рассматривать как случайное поле температуры в двумерном пространстве с координатами Н (высота) и 1 (время) или как векторную случайную функцию с коррелированными составляющими:

О, (/), 0 (t),..., О,,... 0„(t), где О, (t) температура на тарелке v,à и — число тарелок в колонне, причем в насадочной колонне эта величина может быть непрерывной.

При изменении состава сырья состав остатка и дистиллата будет весьма близок к постоянному, а случайные функции О, (t) будет стационарными. Изменение состава сырья в течение некоторого времени не будет сказываться на качестве продуктов, но отразится на составляющих О., (t) векторной случайной функции, а следовательно, и íà характере автокорреляционных КО 8, (t, t ) = К, (t, / ) и взаимных корреляционных К О О, (t, t ) = К; (t, t ) функций. Изменения корреляционных функций будут обусловлены закономерностями развития указанной векторной случайной функции в переходном режиме. Так какэти закономерности связаны в первую очередь с изменением состава сырья, то числовые характеристики корреляционных функций в начале переходного процесса могут быть использованы для вычисления величины и направления регулирующих воздействий.

Таким образом, процесс разбивается на следующие этапы: регистрация реализаций случайных функций О, (t) для нескольких тарелок колонны; вычисление корреляционных функций К, (t, t ) и К, (t, t ) с последующим определением минимального числа параметров, характеризующих эти функции; анализ полученных параметров; преобразование результатов анализа в регулирующие импульсы.

Для упрощения расчетов анализируемой случайной функции можно сделать следующие допущения; функция стационарна, обладает эргодическим свойством, распределена нормально. Для вычисления корреляционных функций при достаточно большом интервале интегрирования Т пользуются следующими приближенными формулами. т

К, (+ g ) — д, (z) — М (дО (() }0 (f + )) — $ 6, (g) 0 ., (f + -.j Qg (1)

0 „,(t t) P,(,) — Л1 (0<,,(t) 0> (t+-„)) — ) 0,„(t) 0 ., (t+-.) dt (2) 1Г

0 где т=- " — t, 0, (t) = О,, (t) — и,, а математические ожидания m, определяются также по приближенной формуле: (3) № 155051

Известно, что корреляционная функция действительной векторной стационарной случайной функции с составляющими 0I(f), 0,-(t) 0„(/) имеет вид:

/г (") = 4lO (г) 0 (г+т)1 где p, v = 1, 2,.... и, т. е. она может быть представлена в виде корреляционной матрицы и,(п элементов, по главной диагонали которой размещены автокорреляционные функции: й„(-.) k„(ò) ... !г„, (т) I

k„(-.) /г,, (т) ... lг.,„(т) lг„, (т) = (4) /г„1() /г„ (т) ... k,„ (-.) Вычислив путем сравнительно несложных расчетов корреляционные функции, составляющие матрицу (4), можно получить весьма богатую информацию, характеризующую рассматриваемый процесс. Далее необходимо на основе информации выработать оптимальные регулирующие воздействия. Следовательно, элементы матрицы (4) должны быть представлены в виде, удобном для численной и логической переработки.

Наиболее удобно каждый элемент матрицы представить несколькими характерными точками. Ими могут быть: точки пересечения с коОрдинатными Осями, координаты экстремумов, значения т, при которых корреляционная функция уменьшается в а раз по сравнению со своим значением в начале координат (для автокорреляционных функций), значение функции при заранее заданном сдвиге и др. Такая совокупность точек может быть получена непосредственно в арифметическом устройстве коррелятора при вычислении корреляционных функций и не потребует ни специальной программы, ни дополнительного оборудования.

Результаты решения в виде импульсов задают в регуляторы расхода рефлюкса и теплоносителя.

Предмет изобретения

Техред Т. П. Курилко Корректор Ю. М. Федулова

Редактор Вербова

Подп. к печ. 6/VII — 63 г. Формат бум. 70 108 /и Объем 0,26 изд. л.

Зак. 1789/7 Тираж 660 Цена 4 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2.

Способ автоматического регулирования процесса ректификации по температурам тарелок ректификационной колонны, отличающийся тем, что, с целью оптимизации процесса при выработке значений положения рефлюксов и теплоносителя, вычисляют матрицу корреляционных функций температур на отдельных тарелках.