Способ автоматического управления непрерывнодействующим трехколонным брагоректификационным аппаратом

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное,к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.05.72 (21) 173i218 28-13 с .присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5! ).Ч.Кл.-" С 12 1/04. Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 05.02.76. Бюллетень № 5 (53) УДК 603551414 (088.8) .(45) Дата опубликования описания 30.07.76 (72) Авторы изобретения

Л. А. Аксельрод и М. Л. Мандельштейн (71) Заявитель

Всесоюзный проектно-конструкторский и научноисследовательский институт автоматизации пищевой промышленности «Пищепромавтоматика» (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

НЕПРЕРЫВНОДЕЙСТВУЮЩИМ TPЕХКОЛОННЫМ

БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННЫМ АППАРАТОМ

Изобретение относится к автоматизации процессов ректификации, а именно к автоматизации хоногоколонных брагорекъификационных и ректификационных установок.

Известен способ а втоматического управления трехколоH HbIM брагоректификационным аппаратом, предуоматри вающ ий регулировачие расхода пара в колонны аппа1рата, бражки и охлаждающей воды, регулирование огбо ра спирта-ректификата, стабилизацию уровня в колоннах и определение производительности бражной колонны по абсолютному алкоголю.

Цель изобретееоия — уменьшение потерь готового продукта и повышение его качества.

Для этого отоор спирта. ректификата регулируют в зависимости от величины рассогласования текущего значения расхода спиртаректификата от заданного, определяемого по производитель ности браж ной колонны с учетом ди намических свойств аппарата и,параметру, хара ктеризующему,концентрацию продукта в контрольной зоне,ректификацион н ой,кол он и ы, на пример темп ер атур е, а та кже от величины раосо."ласова ния .параметра, характеризующего концентрацию. продукта от зада|нного значения и величины, получаемой при дифференцировании этого рассогласования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема управления непрерывнодействующим трехколонным брагоректи фикационным аппаратом; на фиг. 2 — упрощенная функциональ ная схема управления двухколочным

5 ргктификационным аппаратом.

Схема содержит бражную 1, эпюрационную 2, ректификацион ную 8 колоH!Hbi и дефлегматоры 4 соответствующих колонн; регуляторы 5 — 17, вычислительные устройства

10 18, 19; динамическое устройство 20, дифференциаторы 21, исполнительные, механизмы

22, 28; датчики ра схода 24, 25, температуры

25, 27, концентрации 28, давления 29 — 38 и уровня 84 8б.

1Б Для ректификационного аппарата схема (ом. фиг. 2) содержит дополнительно датчик

87 ко:-гцентрации водно-спиртовой смеси.

Регулятор 5,,воздействуя на исполнительный меха низм 22 на трубопроводе подачи

2о бражки, стабилизирует в соответствии с заданием производительность браж ной колонhbI по абсолютному алкоголю. 3Та производительность определяется с помощью вычислительного устройства 18 по сигнала vI от

25 датчика 24 расхода бражного дистиллята и датчика 25 температуры верха бражной колонны (характеризующей концентрацию спирта в бражном дисгилляте).

Выход ной сигнал устройства 18, .пропорцио наль ный производительности, поступает

502024

W„.— ——

W, (р) (1 (1) 5

15

Т

1, f., ((Մ—. ;„::), t)—

25 где на вход динамического устройства 20 с пере,даточной функцией вида где W,(р) — передаточная функция по каналу производительность бражHOPI,колон ны — концентрация спирта в конTtpольной зоне ректификационной колонны.

Т (р) — передаточная функция по каналу отбор спирта-ректификата — KDIHnetH pp ация спирта в кочтрольной зоне ректификацпонной колонны.

Показателями ко нцентрации спирта в кон1рольной зоне .ректификационной колон tbI могут иметь параметры,,например, упругость паров или температура. Поэтому

WI(p) и W2(р) могут быть передаточными функция ми по каналам с упругостью паров

;или температурой в качеспве выходных параметров.

Выходной сигнал П(/) динамического у" т ройства 0 говтупает в вычислитель псе устройство 19. На гход устройства 19 подают также сипналы от датчика 28 концентрации спи рта в контрольной зоне, от регулятора 6 от дифференцирующих устройств 21, число и которых зависит от порядка дифференциального у равнения, описывающего пе реходные процессы по концентрации спирта

B контрольной зоне, например, и=2. Вычислительное устройство 19 формирует задание в контур регулирования расхода спи рта-ректификата, состоящий из,датчика расхода 26, регулятора 7 и исполнительного механизма

28. Выходной сигнал устройства 19 может, например, иметь,вид:

D-" = . f. ((Մ— Х."), t) - П (1)

К

+ f, (Х,,, Х,,.,Х,, () (2-) D" — задание в контур регулирования от., бора спирта-ректификата;

П ® — выходной сипнал устройcTIBa 20, пропорциональ ный производительности первой колонны;

fI(Х;) -XD — IBeëè÷èHа, прonoðциональная концентрации спирта в готовом продукте;

Х, — выходной сипнал датч,ика 28 концентрации спирта;

5((t †Хк ),1) — Beën÷èíà, зависящая от выходного сигнала регулятора 6;

Х, — задание регулятоVX 6

t — время;

Х, „Х,",,..., XI Ä > — соот ветст в е н н о, лервая, вторая, ..., и-ая произ водные по времени,выходного сигнала регулятора 6;

1з(Х„., X,;,..., XI,II,1) — величина, зависящая от выходных сигналов дифференциаторов 21.

Вид и параметры функций 12 и /: выбираются таким образом, чтобы выполнялось условие:

Π—, 1,(Х,,, Х,",.. Х<,",, 1)) dt =.- к, Зо где в — заданная малая величина. Т

1 время усреднения, определяемое, например, емкостью колонны. Система автоматпческо"o у правления бр агар ектификационной установкой, реализующая описываемый способ, включает в себя также контуры регулирования давления, температу|ры, уровня кубовых продуктов соответствующих колонн путем воздей|ствия на расходы tnapa, охлаждающей воды, барды, эпюрата и лютерной воды.

Вариант предлагаемого способа для двух40 колонного ректификационного аппарата (см. фпг. 2) отличается от описанного только тем, что регулятор 6 воздействует на,исполнительный механизм 22 на трубопроводе спирта45 сырца. На вход вычислительпого устройства

18 поступают сигналы от датчика 24 расхода спирта-сырца и датчика 87, определяющего концентрацию спирта в нем. В остальном схема аналогична изображенной на фиг. 1.

Предлагаемый способ управления осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).

При изменении концентрации .спирта в бражке изменяется температура IB контрольной зоне бражной колонны, концентрация

55 спирта в бражном дистилляте и расход бражного дистиллята. Регулятор 11 изменяет расход пара 40 в бражную колонну 1 так, чтобы температура в контрольной зоне стала прежней. Концентрация спирта в бражном дис60 тилляте также будет прежней (поскольку температура и концентрация взалмосвязаны).

Изменение расхода пара в бражную .колонну приведет к изменению расхода бражного дистиллята.

65 Изменения крепости и расхода бражного

5020"4 дистнллята приведут к !1зменению прок;".одительности бражной колонны по абсолютно»у алкоголю. Вычислительное устройство 13 по температуре в контрольной зоне браж.:ой колонны и по расходу бражного дистиллята определяет мгновенную производительность бражной колонны по абсолютному алкоголю.

Прл изменении этой производительности регулятор $ изменит расход бражки так, чтобы вернуть производительность к прежнему (заданному) значению.

Из-за неточности регулирования фактическая производительность бражной колонны будет несколь o отличаться от заданной, причем это отличие может изменяться с течением времени.

Через время, равное времени,прохождения частиц спирта от выхода бражной колонны 1 до контрольной зоны ректификационной колонны 8, все указанные изменения производительности приведут к изменению концентрации спирта в контрольной зоне ректификационной колонны.

После вычислительного устройства 18 сигнал, пропорциональный производительности бражной колонны, задерживается на необходимое время B динамическом устройстве

20 и поступает,на вычислительное устройство

19, которое формирует задание D ": регулятору 7 расхода спирта-ректификата в соответствии с уравнением (2).

Расход спирта-ректификата,изменяется таким образом, чтобы изменения концентрации Х„ спирта в контрольной зоне ректификационной колонны от изменения фактической производительности бражной колонны и от изменения расхода спирта-ректифлката взаимно компенсировали друг друга.

На концентрацию спирта в контрольной зоне ректификационной колонны, кроме указанных производительностей, могут влиять также другие факторы. Все эти изменения фиксируются датчиком 28.

Регулятор б и дифференциаторы 21, «орректируя через устройство 19 задание регулятору 7, стабилизируют концентрацию спирта в контрольной зоне Х,.

При этом, если Х, (/) = Х," = сопМ, то

4 = 0 и /з = 0 или в более общем случае

": задави= регулятору 7 отоора спирта-ректпфп.вата равно

17 (t) fI() В этом случае материальный баланс точно выполняется в каждый момент времени.

Если Х„.(t) Х„+, то условие (4) не выполняется. В этом случае, в силу условия (3), материальный баланс ректифггкационной лонны по абсолютному алкоголю будет выполняться в среднем за время T с точностью д,о малой величины в.

Aíàëîãè÷íî осуществляется упразленпе дзухколонной ректифнкационной установкой (см. фиг. 2).

Измерение производительности оражной колснны может осуществляться как на ее выхо.r e; та к и на ее входе.

Формула изобретения

CIIoc0o автоматического управления нспрерывнодействующим трехколонным брагоректификационным аппаратом, предусматрнзо вающий регулирование расхода пара в колонны а ппарата, бражкл и охлаждающей воды, регулирозание отбора спирта-ректификата, стабилизацию уровня в колоннах и определение производительности бражной колонны по абсолютному алкоголю, о т I и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потерь готового продукта и повышения его качества, отбор спирта-ректификата регулируют в зависимости от величины рассогласования текущего значения расхода спирта-ректификата

40 от заданного, определяемого по производительности бражной колонны с учетом динамических свойств аппарата, параметру, характер|изующему концентрацию продукта в контрольной зоне ректификацнонной колонны, 45 например температуре, а также от величины рассогласования параметра, характеризующего концентрацию продукта от заданного значения и величин, получаемых при дифференцировании этого рассогласования.

502024.1 ) 4 ь е т

4| — в(Рыг 2

Составитель Г. Богачева

Техред А. Камышникова Корректор И. Симкнна

Редактор В. Смирягина

Заказ 715/898 Изд. № 300

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и

Москва, 5К-35, Раушская

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

„ Г

) — -{5!

22!

Тираж 551 Подписное

Совета Министров СССР открытий наб., д. 4/5