Разработка комплексного алгоритма стабилизации рабочих процессов воздухоразделительной установки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат наук Мохов Константин Владимирович

• Мохов Константин Владимирович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Мохов Константин Владимирович

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ

СОЗДАНИЮ АЛГОРИТМОВ СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ УСТАНОВОК РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА, И АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ

1.1. Основные алгоритмы регулирования процесса разделения воздуха

1.2. Локальные и комплексные алгоритмы управления

1.3. Оптимизационные алгоритмы управления

1.4. MES-алгоритмы

1.5. Программное обеспечение для реализации задач автоматизации воздухоразделительных установок

1.6. Пути улучшения алгоритмов стабилизации рабочих процессов воздухоразделительной установки

1.6.1. Перспективы развития алгоритмов стабилизации рабочих процессов установок разделения воздуха

1.6.2. Основные задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО АЛГОРИТМА СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ УСТАНОВКИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

2.1. Математическая модель работы установки разделения воздуха

2.1.1. Постановка задач статической и динамической стабилизации

2.1.2. Описание принципиальной схемы установки АК-40/35

2.1.3. Определение зависимости расходов внутренних технологических потоков ВРУ от расходов получаемых продуктов

2.1.4. Составление модели установки в среде Unisim Design и расчет работы установки разделения воздуха на различных стационарных режимах

2.2. Сбор, анализ и разработка экспертной базы знаний управления воздухоразделительной установкой

2.2.1. Основные правила поддержания нормального технологического режима

2.2.2. Анализ и разработка алгоритмов стабилизации основных технологических параметров установки разделения воздуха

2.3. Решение задачи о динамической стабилизации технологического режима

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ УСТАНОВКИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА НА ПРИМЕРЕ

АК-40/35 И КдАд-120/45

3.1. Цели и задачи экспериментальных исследований

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований переходных процессов воздухоразделительной установки

3.2.1. Методика настройки автоматических контуров регулирования

3.2.2. Методика перевода установки с одного технологического режима на другой (вручную)

3.2.3. Описание алгоритма стабилизации рабочих процессов

воздухоразделительной установки

3.2.4. Методика проведения экспериментальных исследований на предварительном этапе

3.2.5. Методика проведения экспериментальных исследований на основном

этапе

ГЛАВА 4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ

4.1. Оценка погрешности экспериментальных исследований

4.1.1. Оценка погрешности измерения расхода

4.1.2. Оценка погрешности измерения температуры

4.1.3. Оценка погрешности измерения состава газовой смеси

4.1.4. оценка погрешности измерения давления

4.2. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение

4.2.1. предварительный этап

4.2.2. Основной этап

4.2.3. Оценка влияния алгоритма стабилизации на энергетические показатели завода

4.3. Рекомендации по разработке локальных контуров регулирования и алгоритмов стабилизации рабочих процессов установок разделения воздуха

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АС - азотный скруббер

БКО - блок комплексной очистки

ВД - высокое давление

ВК - верхняя колонна

ВРУ - воздухоразделительная установка

ВС - воздушный скруббер

ГА - газообразный азот

ГК - газообразный кислород

ЖА - жидкий азот

ЖК - жидкий кислород

К-И - основной конденсатор-испаритель

КВ - компрессор воздушный

КД - воздушный дожимающий компрессор

НК - нижняя колонна

НОВ - насос оборотной воды

НХВ - насос холодной воды

НД - низкое давление

О.С. - окружающая среда

ПИД - пропорциональный, интегральный, дифференциальный

РК - ректификационная колонна

САВ - система автономного водоснабжения

СПОВВ - система предварительного охлаждения воздуха водой

СХ - система хранения

ТДКА - турбодетандер-компрессорный агрегат

ТК - турбокомпрессор

ТП - технологический процесс

ТОА - теплообменный аппарат

ХМ - холодильная машина А1 - показания газоанализатора FI - показания расходомера Р1 - показания датчика давления FIC - регулятор расхода

RSP - программная коррекция задания на регуляторе у - массовая доля компонента в паре х - массовая доля компонента в жидкости Т - температура, К h - энтальпия, кДж/кг Р - давление, МПа

Мк - мощность, расходуемая на сжатие воздуха, Вт V - объемный расход вещества, м3/ч G - массовый расход вещества, кг/ч N - тепловая энергия, кВт к - коэффициент настройки регулятора

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка комплексного алгоритма стабилизации рабочих процессов воздухоразделительной установки»

ВВЕДЕНИЕ

В Российской Федерации в настоящее время разрабатываются различные установки разделения воздуха (как для получения одного типа продукта, так и комплексного разделения) разной производительности (от 500 м3/ч до 65000 м3/ч по газообразному азоту, от 1000 м3/ч до 120000 м3/ч по газообразному кислороду).

Исторически сложилась тенденция выпускать установки с ручным (дистанционным) управлением, когда производительность установок в процессе эксплуатации не менялась или выполнялся переход с одного стационарного режима на другой, либо с одного продукта на другой непосредственно оператором установки.

По мере развития технического уровня возникла потребность в воздухоразделительных установках (ВРУ), на которых возможно изменять производительность в диапазоне от 50 до 100% или изменять получаемый продукт в нормальном режиме эксплуатации и при аварийном сценарии. Для современных производств становится крайне важной способностью быстро и эффективно перестраивать свою работу, подстраиваясь под запросы потребителей. При этом необходимо управлять технологическими объектами так, чтобы достигался наилучший результат. Одними из главных задач производств является снижение энергетических затрат, которые формируют себестоимость получаемой продукции, а также скорость (темп) перехода с одного стационарного режима на другой.

Известен способ регулирования производительности ВРУ, позволяющий осуществить переход с одного стационарного режима работы на другой со скоростью 0,3 %/мин. Алгоритмы с указанным темпом реализованы крупными зарубежными криогенными компаниями такими, как Air Liquide, Linde, Air Products. Обзор научных публикаций показал, что отечественных аналогов внедрено не было. При этом существующий темп изменения режима работы 0,3 %/мин на предприятиях нефтегазовой отрасли считается допустимым для

штатной работы предприятия, но не приемлем для аварийных сценариев работы завода и требует скорость изменения не менее 1 %/мин.

Соответственно, по существующей потребности современных производств становится актуальной задача стабилизации рабочих процессов ВРУ на различных режимах эксплуатации как стационарных, так и переходных с одного стационарного режима на другой. Для управления воздухоразделительными установками на производстве и решения задачи перехода с одного стационарного режима, соответствующего некоторой производительности по продуктам разделения, на другой режим должны использоваться математические модели стационарного и динамического режимов установки, не полностью реализованные в настоящее время.

Для достижения поставленной цели необходимо провести исследование, связанное со сбором и извлечением информации о работе действующих установок на различных стационарных и переходных режимах.

Разработка динамических моделей типовых узлов ВРУ дает возможность частично решать поставленные задачи уже на этапе проектирования. Однако полученные при этом результаты из-за отсутствия информации или недостаточного объема экспериментальных данных на стадии проектирования дают некоторую неточность, которая в ходе реальной эксплуатации должна снижаться.

Цель работы: разработка комплексного алгоритма стабилизации рабочих процессов воздухоразделительной установки для различных режимов эксплуатации.

Основные задачи работы:

1. Определение зависимостей расходов внутренних технологических потоков от значений расходов продуктов разделения для обеспечения минимальных энергетических потерь.

2. Сбор и анализ экспертных данных по взаимовлиянию рабочих параметров при переходе с одного стационарного режима на другой.

3. Сбор и обобщение рабочих параметров действующих ВРУ.

4. Разработка комплексного алгоритма изменения режима работы воздухоразделительной установки с минимальными энергетическими потерями.

5. Формирование типовых алгоритмов управления для каждого узла установки разделения воздуха.

Научная новизна:

1. Получены новые данные о параметрах работы ВРУ на стационарных и переходных режимах:

- скорость изменения дистанционно - 0,6 %/мин, по алгоритму перехода -1%/мин;

- удельные затраты электроэнергии уменьшаются на ~3% по сравнению с алгоритмами, предлагаемыми зарубежными компаниями.

2 . Для обеспечения необходимой холодопроизводительности аналитически получена и экспериментально подтверждена зависимость расхода воздуха через детандер от общего расхода воздуха на разделение, полученная при решении системы уравнений тепловых, материальных и энергетического балансов установки.

3. Впервые разработан комплексный алгоритм стабилизации процесса разделения воздуха, позволяющий осуществить переход с одного стационарного режима на другой со скоростью 1%/мин.

Практическая ценность:

1. Разработаны динамические модели типовых узлов установки разделения воздуха.

2. Разработан комплексный алгоритм стабилизации рабочих процессов воздухоразделительной установки.

3. Разработана база типовых алгоритмов стабилизации отдельных технологических параметров установки разделения воздуха.

4. Результаты работы внедрены в процесс проектирования систем управления воздухоразделительными установками ПАО «Криогенмаш».

5. Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры: «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана.

6. Разработанный на основании анализа теоретических и экспериментальных результатов комплексный алгоритм стабилизации рабочих процессов внедрен в систему регулирования воздухоразделительной установкой КдАд-120/45.

7 . Даны рекомендации:

- по разработке алгоритмов стабилизации узлов и отдельных технологических параметров воздухоразделительной установки;

- по разработке комплексных алгоритмов стабилизации воздухоразделительной установки.

На защиту выносятся:

1. Результаты аналитических и экспериментальных исследований, реализующие задачу стабилизации рабочих процессов воздухоразделительной установки на различных режимах эксплуатации.

2. Предложенный алгоритм перехода с одного стационарного режима работы установки разделения воздуха на другой.

3. Рекомендации по разработке комплексных алгоритмов стабилизации технологического процесса разделения воздуха.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на:

- тринадцатой международной научно-практической конференции «Криогенные технологии и оборудование. Перспективы развития», - Москва, 2016;

- одиннадцатой всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроение России», - Москва, 2018;

- двенадцатой всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроение России», - Москва, 2019.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Благодарности. Автор глубоко признателен преподавателям, доцентам и профессорам кафедры «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» за помощь при проведении исследований, подготовки материалов докладов, подготовке и обсуждении работы, а также коллективу ПАО «Криогенмаш» за содействие при подготовке материалов диссертации.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников из 92 наименований, приложений, содержит 115 страниц основного текста, 41 рисунок, 6 таблиц.

В первой главе анализируется структура алгоритмов регулирования установок разделения воздуха. Проводится детальный обзор существующих зарубежных и отечественных аналогов алгоритмов регулирования технологического процесса воздухоразделительных установок. Отмечаются наиболее эффективные (из разработанных) локальные алгоритмы регулирования и способы построения комплексных и оптимизационных алгоритмов управления технологическим процессом. Рассматриваются методики составления математических моделей блока ректификации, существующие программные комплексы, позволяющие смоделировать алгоритмы регулирования воздухоразделительных установок и особенности их применения на ВРУ. В конце главы формулируются задачи, подлежащие решению в рамках работы.

Во второй главе приведена информация по сбору, анализу и обработке экспертных данных специалистов по установкам разделения воздуха. На базе обработанной информации разработаны алгоритмы стабилизации основных технологических параметров установки.

Представлены описание принципиальной схемы и техническая характеристика воздухоразделительной установки АК-40/35.

Показана постановка статической (стационарный режим) и динамической (переход с одного стационарного режима на другой) задач работы ВРУ.

На основе тепловых и материальных балансов воздухоразделительной установки составляется математическое описание, из которого рассчитываются

расходы внутренних технологических потоков в зависимости от требуемых расходов продукционных потоков при требуемых концентрациях продуктов разделения (статическая задача). Используя составленные статические модели установки разделения воздуха в программной среде Unisim Design для различных режимов работы, рассчитываются значения основных технологических параметров установки, выводятся корректирующие коэффициенты для аналитических зависимостей.

Определяются ограничения:

- конструктивные;

- на концентрации продуктов разделения;

- на величины допустимых отклонений управляющих воздействий.

Для минимизации энергетических затрат при переходе с одного стационарного режима на другой требуется, чтобы концентрации продукционных и внутренних технологических потоков были постоянными. При исследовании определяется максимально допустимая скорость перехода с одного стационарного режима на другой и минимально необходимые временные интервалы (задержки) между изменениями расходов технологических потоков.

Для надежной работы установки в переходных режимах требуется постоянство уровней в допустимых диапазонах. Определяются условия для динамической стабилизации, связанные с допустимыми отклонениями уровней криогенной жидкости в аппаратах установки в тех местах, где они не влияют на безопасность эксплуатации кислородосодержащего производства.

Для проверки работоспособности комплексного алгоритма стабилизации разрабатывается динамическая модель узлов установки в среде Unisim Dynamic.

В третьей главе изложены цели и задачи экспериментального исследования разработанного комплексного алгоритма стабилизации для

воздухоразделительных установок АК-40/35 и КдАд-120/45. Описаны методики настройки контуров регулирования, перехода с одного технологического режима на другой вручную и алгоритм автоматического перевода установки.

В четвертой главе п редставлены результаты экспериментальных исследований и испытаний работы комплексного алгоритма стабилизации технологического процесса установки. Проведена оценка погрешности измерений, были определены доверительные интервалы. По результатам испытаний и расчетов сформулированы рекомендации по разработке типовых алгоритмов регулирования технологическими параметрами и рекомендована методика проектирования комплексных алгоритмов стабилизации для других проектов. Показано, что эффективное управление процессом приводит к значительному снижению (до 3%) энергетических затрат и повышению уровня автоматизации установки разделения воздуха.

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ СОЗДАНИЮ АЛГОРИТМОВ СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ УСТАНОВОК РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА, И АНАЛИЗ ТЕКУЩЕГО УРОВНЯ

РАЗВИТИЯ

1.1. Основные алгоритмы регулирования процесса разделения воздуха

Неотъемлемой частью алгоритмов изменения режимов работы ВРУ являются алгоритмы стабилизации и регулирования технологического процесса. Функции алгоритмов регулирования - компенсация внешних возмущающих воздействий, вносимых в технологический процесс, и поддержание технологических переменных на заданном уровне.

Существует несколько уровней алгоритмов управления процессом разделения воздуха.

1. Поузловой - воздухоразделительная установка рассматривается как совокупность отдельных узлов. Для каждого узла формируется свой алгоритм управления, разрабатывается независимая система регулирования, реализующая стабилизацию материального и энергетического балансов в рамках выделенной группы объектов управления. Основное назначение алгоритма управления такого уровня - создание удобного инструмента оператору установки для ручного управления технологическим процессом.

2. Комплексный - обеспечивает оптимальное поддержание заданного технологического режима. Комплексный алгоритм управления является расширением поузлового. Разработав систему термодинамических зависимостей между отдельными технологическими параметрами, можно выполнить оптимизацию технологического режима практически полностью исключающую действия оператора.

3. Полный - подразумевает ведение процесса разделения воздуха на заданном режиме и позволяет осуществлять автоматический пуск и останов установки. Полная автоматизация из-за высокой стоимости, особенно в части пуска и

останова, насчитывает единичные случаи внедрения, в основном на установках малой производительности, для которых простота обслуживания играет решающую роль.

Современные алгоритмы управления процессом разделения воздуха имеют типовую многоуровневую структуру [10], [12], [13], [16]. На Рисунке 1.1 показаны предлагаемые уровни автоматизации ВРУ [15].

МЕ8-система

управление производством продуктов разделения воздуха

Оптимизационный

Комплексный

Локальный

Рисунок 1.1. Уровни автоматизации ВРУ

Требования к функциям уровней:

1. Локальный: проектирование локальных контуров стабилизации отдельных технологических параметров (уровень, давление, расход) узлов установки.

2. Комплексный: обеспечение автоматической корректировки параметров режима по возмущающему воздействию.

3. Оптимизационный: выполнение оптимизации технологического процесса по созданной линейной математической модели (исходя из решения

математической модели, должна формировать задание для комплексного уровня).

4. Manufacture Execution System (MES-алгоритм): проведение расчета статических режимов работы ВРУ исходя из плана потребления продуктов разделения, включая:

1) планирование работы группы установок;

2) планирование остановов (в частности, с целью планового ремонта) и соответствующее планирование загрузки системы хранения (создание заделов);

3) электронная документация (для оперативного доступа к эксплуатационной документации: паспорт изделия, руководство по эксплуатации, график проведению технического обслуживания, статистика отказов оборудования и т.д.);

4) интерактивный каталог запчастей (для учета и оперативного обновления склада запасных частей к регламентному техническому обслуживанию).

1.2. Локальные и комплексные алгоритмы управления

В течение длительного времени эксплуатации установок разделения воздуха как крупных (более 15000 м3/ч перерабатываемого воздуха), так и малых (менее 10000 м3/ч перерабатываемого воздуха) [0, стр. 16-17], вплоть до середины 90-ых годов ХХ века, к системе регулирования процесса разделения воздуха не предъявлялось специальных требований. Функции системы регулирования сводились к локальной стабилизации технологических параметров [20],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37], [38]: уровней жидкости, расходов, давлений; и обеспечении оптимальных соотношений внутренних потоков. Отсутствие интереса к разработке алгоритмов оптимизации объяснялось, техническим уровнем развития, определяющим перечень задач при проектировании воздухоразделительных установок. А именно исследования были направлены на совершенствование внутренних узлов установки:

- к модернизации узла очистки и осушки воздуха (переход от регенераторов к блоку комплексной очистки (БКО));

- исследование насадочных колонн (в частности, для использования в узле получения аргона, что позволило исключить из цикла разделения установку каталитического гидрирования сырого аргона);

- оптимизация рабочих циклов по энергетическим затратам (разработка цикла с внутренним сжатием).

Изучив известные схемы построения воздухоразделительных установок [0, стр. 21-75], можно установить, что, технологический цикл производства и обеспечения продуктами разделения состоит из последовательности технологических процессов, реализуемых в соответствующих функциональных блоках (Рисунок 1.2).

Технологические переменные цикла разделения воздуха делятся на два вида: внутренние и внешние. К внутренним переменным относятся характеристики потоков, аппаратов и машин, являющихся частью технологического процесса отдельного функционального блока, к внешним - переменные входных и выходных потоков (энергетических и материальных).

Рисунок 1.2. Структурная схема ВРУ

Типовые блоки ВРУ:

1. Блок предварительной компрессии (Рисунок 1.3).

В блоке осуществляется предварительное сжатие атмосферного воздуха до требуемого давления. Блок представляет собой ряд параллельно работающих многоступенчатых центробежных компрессоров с промежуточным водяным охлаждением (без концевого охладителя) и влагоотделителями.

Рисунок 1.3. Схема блока предварительной компрессии воздуха

Объект регулирования: поддержание давления воздуха на выходе из компрессорного агрегата. Стабилизация давления равносильна стабилизации расхода через установку. Регулирование давления осуществляется изменением количества энергии (электроэнергии или расхода пара), подводимой к компрессору.

Факторы дестабилизации:

- колебания давления в коллекторе в связи с изменением производительности ВРУ (изменение режима технологического процесса) или других потребителей (в случае подключения к общезаводскому коллектору сжатого воздуха);

- колебания параметров атмосферного воздуха (температура и влажность) и оборотной воды (температура).

С поддержанием требуемого давления на нагнетании компрессора связаны работы Li G., Kong J., Jiang G., Xie G [51] и патент на изобретение K.J. Kuczynski, D.J. Adams [67], в котором описан известный способ стабилизации давления воздействием на входной поворотный механизм.

Алгоритмы работы узла сжатия воздуха являются интеллектуальной собственностью производителей компрессорного оборудования. На

\1/ \1/

Вода >

Блок предварительной компрессии

{> Вода оборотная

международной конференции в 2010 году группа китайских ученых [46] отразила в своем докладе основные направления исследований в данной области, а именно:

- исследование явления помпажа;

- определение уравнения помпажной кривой;

- алгоритм антипомпажной защиты.

Согласно заключению доклада, аппроксимационный метод наименьших квадратов и интерполяция методом Ньютона не являются надежным при определении помпажной кривой.

На этой же конференции в Китае другая группа исследователей [86] представила модель и алгоритм прогностического анализа давления нагнетания компрессора, построенной на оценке влияния основных технологических линий воздухоразделительной установки на контролируемые параметры. Указанный метод не имеет промышленного применения.

2. Блок подготовки воды (Рисунок 1.4).

В блоке осуществляется подготовка охлаждающей оборотной воды технологического процесса. Блок может состоять либо из двух контуров циркуляции воды (внешний - с градирней и внутренний - подачи воды потребителям), либо из холодильной машины.

Рисунок 1.4. Схема блока подготовки воды

Объект регулирования: обеспечение установки разделения воздуха оборотной водой заданной температуры, и поддержание давления в коллекторе подачи. Поддержание давления в коллекторе подачи является необходимым условием для организации эффективной системы распределения оборотной воды с регулированием расхода по каждому потребителю.

М/ М/

Вода >

Блок подготовки воды

4 оборотная

Вода

Факторы дестабилизации:

- колебания давления в коллекторе оборотной воды в связи с переменным потреблением;

- колебания параметров окружающей среды (температура и влажность).

Примером алгоритма оптимизации данного узла является патент на

изобретение группы разработчиков из Австралии [82], в котором представлен адаптивный способ для изменяющихся условий одного или нескольких потребителей оборотной воды. Недостаток предлагаемого решения является индивидуальный подход каждого разработчика к проектированию систем оборотного водоснабжения, что делает предлагаемый метод частным и не универсальным.

В работе Горенштейна И.В. [7] была представлена методика расчета нестационарных процессов предварительного охлаждения воздуха, связанная со значительным превышением располагаемой холодопроизводительности холодильной машины расчетной. Предлагаемая методика позволяет оценить продолжительность процессов в системе предварительного охлаждения всех воздухоразделительных установок.

3. Блок предварительного охлаждения воздуха (Рисунок 1.5).

Схемно-технологическое решение блока определяется параметрами блока разделения. Блок может быть представлен воздушным скруббером, азотным скруббером и холодильной машиной.

Воздух в установку

Воздух в Б КО

Вода Азот оборотная

Рисунок 1.5. Схема блока предварительного охлаждения воздуха

Объект регулирования: поддержание заданной температуры воздуха на выходе из блока.

Факторы дестабилизации:

- колебания температуры и влажности воздуха после блока предварительной компрессии, связанные с сезонными и суточными колебаниями характеристик атмосферы (температура и влажность);

- изменение расхода отбросного азота в азотный скруббер (изменение режима технологического процесса).

Задача решается путем разработки сложного алгоритма регулирования, направленного на коррекцию расхода воды в воздушный скруббер по разности уровней между азотным и воздушным скрубберами [28]. Предлагаемый алгоритм регулирования требует усовершенствования, связанного с усложнением конструкции воздушного скруббера (в настоящее время применяются двухсекционные скрубберы) и использованием замкнутого водяного скруббера (для снижения расходов циркуляционной воды).

Решение указанных выше вопросов было отмечено в докладе Wei Lai и Li Nan на международной конференции в Китае в 2010 году [88]. В работе предложен метод регулирования и результаты динамического моделирования системы предварительного охлаждения. Данная работа не имеет промышленного внедрения.

4. Блок комплексной очистки (Рисунок 1.6) (БКО).

В блоке осуществляется очистка воздуха от углекислого газа СО2 и высококипящих углеводородов (ацетилен С2Н2, этилен С2Н4, пропан С3Н8, углеводороды группы С4+) и его осушка.

Воздух в БКО 1>

Блок комплексной очистки

Воздух на разделение

Азот

Рисунок 1.6. Схема блока комплексной очистки

Объект регулирования: контроль влажности и концентрации взрывоопасных примесей в потоке воздуха, направляемого в блок разделения и ожижения. Управление процессом адсорбции осуществляется за счет коррекции времени цикла работы адсорберов.

Факторы дестабилизации:

- колебания расхода воздуха, поступающего на разделение (изменение режима технологического процесса);

- изменение свойств адсорбента в процессе эксплуатации установки.

Для эффективной работы БКО требуется алгоритм точного соблюдения временных отрезков для переключения между этапами регенерации адсорберов-циклограмма [11],[19]. Надежная работы циклограммы достаточна для проектного режима работы ВРУ, но не обеспечивает заданную эффективность на других, что требует внесения корректировок временных интервалов оператором вручную.

5. Блок производства холода (Рисунок 1.7).

В блоке осуществляется производство холода, необходимое для компенсации теплопритоков из окружающей среды, холодопотерь, ожижения продуктов разделения.

Объект регулирования: обеспечение требуемой холодопроизводительности. Регулирование холодопроизводительности осуществляется за счет изменения расходов соответствующих потоков, что фактически означает переход на другой режим работы. Критерием оценки избытка или недостатка холода является уровень жидкости в конденсаторе-испарителе.

Факторы дестабилизации:

- изменение требуемой холодопроизводительности при смене технологического режима работы;

- колебания параметров воздуха после основного компрессора;

- возмущения, вызванные переключением адсорберов (тепловая пробка);

- колебания давления в системе хранения и выдачи продуктов, вызванные переменным потреблением продуктов разделения.

Примеры алгоритмов регулирования холодопроизводительности представлены в патентах [23,24] и отличаются друг от друга тем, что в первом случае алгоритм корректирует нагрузку турбодетандерно-компрессорного агрегата (ТДКА) по уровню в колонне НД, а во втором - в колонне ВД. Наибольшее применение в современных установках нашел первый способ, так как постоянство уровня в колонне НД в стабильном статическом режиме является показателем достаточности холодопроизводительности установки, а уровень в колонне ВД требуется для поддержания материального баланса нижней колонны.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мохов Константин Владимирович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Архаров А.М. и др. Криогенные системы: Учебник для студентов вузов по специальностям «Техника и физика низких температур» и «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование»: В 2 т. Т.2. Основы проектирования аппаратов, установок и систем / А.М. Архаров, И.А. Архаров, В.П. Беляков и др.; Под. общ. ред. А.М. Архарова и А.И. Смородина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1999. - 720 с.

2. Абрамов К.В., Смирнов В.Н., Софилова Ю.Н. Программно-логическое управление ректификационными колоннами // Инженерный вестник Дона. 2012. Т.19. №1. С. 147-154.

3. Аргунчинцев А.В., Поплевко В.П. Оптимальное управление процессом ректификации в колонне // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Математика. 2011. №3. С. 32-41.

4. Аргунчинцев А.В., Поплевко В.П. Оптимизация процесса ректификации в колонне // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2012. №3. С. 3-9.

5. Белоборова Е.В., Шейку А.Р., Корсун В.И. Автоматическое управление тепломассообменными процессами с подвижными распределительными регулирующими воздействиями // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2014. Т.5. №2. С. 51-55.

6. Букурако Ю.К. Разработка экспертной системы управления реального времени воздухоразделительной установкой низкого давления: Дис. канд. техн. наук. -Тамбов, 2004. - 156 с.

7. Горенштейн И.В. Анализ нестационарных процессов в системе температурной стабилизации воздухоразделительных установок // Технические газы. 2002. №2. С. 28 -32.

8. Евсеенко И.В. Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате: Дис. канд. техн. наук. Москва. 2004. 133 с.

9. Зауголков И.А. Оптимизация на интервале времени режимов работы установок разделения воздуха низкого давления с получением азота, кислорода и аргона: Дис. канд. техн. наук. Тамбов. 1996. 279 с.

10. Ицкович Э.Л. Методы совершенствования систем регулирования технологических процессов // Промышленные АСУ и контроллеры. 2011. №1. С. 3-9.

11. Лавренченко Г.К., Копытин А.В., Швец С.Г. Оптимизация узла осушки и очистки воздуха воздухоразделительной установки высокого давления с целью снижения энергопотребления // Технические газы. 2006. №1. С. 28-33.

12. Лапшин А. А. Системы автоматизации воздухоразделительных установок и кислородных станций производства ОАО «Криогенмаш» // Технические газы. 2009. №6. С. 17-25.

13. Лебедев В. В., Кашенков А. И., Зудилин А. В., Плотников В.В. Автоматизированная система контроля и управления воздухоразделительных установок // Технические газы. 2004. №2. С. 19-23.

14. Левчук И.Л., Шейкус А.Р., Тришкин В.Я. Способ управления процессом ректификации с помощью распределенных управляющих воздействий // В1СНИК НТУ «XIII». 2015. №14. С. 100-105.

15. Леньшин В.Н., Куминов В.В, Фролов Е.Б., Будник Р.А. Производственные исполнительные системы (MES) - путь к эффективному предприятию // журнал «САПР и графика». 2003. №6. С. 93-96.

16. Леонтьев А.А., Лупенко О.А., Лупенко Ю.А. Системы автоматического управления воздухоразделительных установок малой производительности // Технические газы. 2013. №5. С. 46-50.

17. Лузгачев В.А. Адаптивное управление установкой разделения воздуха при переменной производительности (на примере ВРУ КА-32): Дис. канд. техн. наук. Тамбов. 1997. 232 с.

18. Ляпощенко А.В., Скиданенко М.С., Маренок В.М. Опыт внедрения комплексных интегрированных CAD/CAE и SCADA-систем для моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации. Сборник научных трудов XII-ой Международной научно-практической конференции: в 4-х томах. Юго-Западный государственный университет (Россия), Московский государственный машиностроительный университет (Россия), Сумский государственный университет (Украина), Костанайский государственный университет имени Ахмета Байтурсынова (Казахстан), Курск, Изд-во ЗАО «Университетская книга». 2015. С. 379-384.

19. Орешкин А.Н., Борзенко Н.А., Липа В.И., Федоренко Л.М. Автоматическое обеспечение энергосберегающих режимов работы блоков комплексной очистки воздуха воздухоразделительных установок // Технические газы. 2015. №6. С. 71-77.

20. Пат. 391540 СССР, МКИ G 05 d 9/02. Система автоматической стабилизации технологического режима колонны двойной ректификации / Ю.Д. Видинеев, В.Л. Семилетов // Б.И. 1973. №31.

21. Пат. 637600 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования работы установки разделения воздуха / В.П. Беляков, А.И. Ляпин, Ш.И. Гагуа, Л.С. Проворный // Б.И. - 1978. - №46.

22. Пат. 697785 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования процесса разделения воздуха / В.П. Беляков, А.П. Ермаков, Ш.И. Гагуа, А.В. Абрамов// Б.И. - 1979. - №42.

23. Пат. 735881 СССР, МКИ F 25 J 3/02. Способ регулирования процесса разделения газовых смесей в ректификационной колонне / В.П. Беляков, А.В. Абрамов, Ш.И. Гагуа, А.П. Ермаков // Б.И. - 1980. - №19.

24. Пат. 851035 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования процесса разделения воздуха / В.Ф. Густов, Б.И. Рожинский, В.И. Бодров, Л.С. Проворный, И.С. Рабинович, Ш.И. Гагуа, М.Н. Сыровец // Б.И. - 1981. - №28.

25. Пат. 896341 СССР, МКИ F 25 J 3/00. Способ автоматического управления процессом ректификации / В.И. Кулешков, Н.М. Морозов, А.Д. Трифонов, А.Н. Захаров, В.И. Орлов // Б.И. - 1982. - №1.

26. Пат. 947595 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования процесса разделения воздуха в криогенной установке / Л.С. Проворный, А.Ф. Громов, Х.Я. Степ, Б.И. Рожинский, А.В. Абрамов, В.И. Сухов // Б.И. - 1982. - №28.

27. Пат. 960504 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования процесса разделения воздуха в криогенной установке / В.В. Плотников, А.В, Абрамов, В.Г. Адамов, С.Б. Линецкий, Л.С. Проворный, Б.И. Рожинский, В.И. Сухов // Б.И. - 1982. - №35.

28. Пат. 1002761 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ автоматического регулирования температурного режима азотно-водяного охлаждения установки разделения газа / В.И. Зотов, А.М. Машанов, А.И. Сохнев // Б.И. - 1983. - №9.

29. Пат. 1011966 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования процесса разделения газов / В.И. Зотов, А.М. Машанов, А.И. Сохнев, В.И. Файнштейн// Б.И. - 1983. - №14.

30. Пат. 1343214 СССР, МКИ F 25 J 3/02. Способ автоматического регулирования процесса разделения воздуха в криогенной установке / А.В. Абрамов, В.П. Хохлов, Б.И. Рожинский, Л.С. Проворный, В.В. Плотников // Б.И. - 1987. - №37.

31. Пат. 1809268 РФ, МКИ F 25 J 3/04. Способ автоматического регулирования процесса разделения воздуха в криогенном комплексе и устройство для его осуществления / И.Е. Дудкин, В.В. Плотников, В.А. Гарин, Ю.Г. Писарев, Б.И. Волынский, В.И. Зотов, В.В. Алексахин, Б.И. Рожинский, В.И. Бодров, Е.А. Курышев // Б.И. - 1993. - №14.

32. Пат. 1809269 РФ, МКИ F 25 J 3/04. Способ автоматического регулирования процесса разделения воздуха в криогенном комплексе и устройство для его осуществления / И.Е. Дудкин, В.В. Плотников, Ю.Г. Писарев, Б.И. Рожинский, И.С. Рабинович, В.С. Стародумов, Е.А. Курышев // Б.И. - 1993. - №14.

33. Пат. 1810727 СССР, МКИ F 25 J 3/04. Способ автоматического регулирования процесса ректификации в воздухоразделительной установке / И.Е. Дудкин, В.В.

Плотников, В.А. Гарин, Л.С. Проворный, В.В. Лебедев, А.И. Кашенков, Б.И. Рожинский, Ю.Г. Писарев // Б.И. - 1990. - №15.

34. Пат. 2008583 РФ, МКИ F 25 J 3/04. Способ автоматического регулирования процесса ректификации в воздухоразделительной установке / В.В. Плотников, В.А. Гарин, В.В. Лебедев, А.И. Кашенков, Л.С. Проворный, Б.И. Рожинский // Б.И. - 1994.

35. Пат. 2038550 РФ, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования процесса разделения воздуха и устройство его осуществления / Б.И. Рожинский, Д.В. Плотников, В.В. Плотников, В.В. Лебедев, А.И. Кашенков, В.А. Гарин // Б.И. - 1995.

36. Пат. 2063262 РФ, МКИ В 01 D 3/42. Способ регулирования процесса ректификации в воздухоразделительной установке и устройство для его осуществления / Б.И. Рожинский, Д.В. Плотников, В.В. Плотников, В.В. Лебедев, А.И. Кашенков, В.И. Зотов // Б.И. - 1996.

37. Пат. 2063590 РФ, МКИ F 25 J 3/04. Способ автоматического регулирования установки разделения воздуха и устройство для его осуществления / В.А. Дубинин, Л.С. Проворный, Е.А. Курышев, В.И. Кузьмин, В.Н. Чернецов // Б.И. - 1996.

38. Пат. 2426046 РФ, МКИ F 25 J 3/04. Способ регулирования множества установок для разделения воздуха путем криогенной дистилляции и множество установок для разделения воздуха, работающих согласно названному способу / Жан-Франсуа Рош // Б.И. - 2011.

39. Пуртов С.Н., Ляпин А.И., Лебедев Л.Б. Совершенствование программного обеспечения HYSYS для использования в расчетах криогенных установок // Технические газы. 2006. №5. С. 58-61.

40. Пуртов С.Н., Ляпин А.И., Тарасова Е.Ю. Моделирование процессов в воздухоразделительных установках с использованием системы HYSYS // Технические газы. 2005. №6. С. 42-46.

41. Радченко А.А., Козлов А.В. Анализ способов регулирования производительности воздухоразделительных установок // Актуальные

направления научных исследований ХХ1века: Теория и Практика. 2015. Т.3. №7-12(18-2). С. 383-387.

42. Савельев А.М., Попов С.А., Сергеев Г.И., Шереметьев В.К., Ломакин В.Ф. Программно-технические средства для автоматизации воздухоразделительных установок // Технические газы. 2001. №1-2. С. 55-57.

43. Синькевич И.А. Автоматизированные системы контроля, управления и защиты технологического оборудования производств технических газов // Технические газы. 2006. №1. С. 60-66.

44. Шамкин В.Н. Дестабилизационное управление сложными технологическими объектами: Дис. док. техн. наук. Тамбов. 1997. 440 с.

45. Cao Y., L.E. Swartz C., Baldea M., Blouin S. Optimization based assessment of design limitations to air separation plant agility in demand response scenarios // Journal of Process Control. 2015. Vol.33. P. 37-48.

46. Chen Y.-Y., Lu S.-Z., Shu X.-K. The research of anti-surge control on air separation compressor. Proceedings of International Conference on Electrical and Control Engineering, 25-27 June 2010. IEEE Industry Applications Society, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, China, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Publ., 2010, pp. 1613-1616.

47. Chen Z., A. Henson M., Belanger P., Megan L. Nonlinear Model Predictive Control of High Purity Distillation Columns for Cryogenic Air Separation // IEEE Transactions on Control Systems Technology. Vol. 18. №4. 2010. P. 811-821.

48. Cioloca A., Both R. Modelling versions and simulation of the cryogenic air distillation column // Technical University of Cluj Napoca. 2014. P. 463-468.

49. Cioloca A., Both R., Festila R. Advanced models for cryogenic distillation columns // IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics. 2014. P. 495-498.

50. Wang J., Kong J., Kong P., Yang J., Li G. Intelligent control of automatic variable-loading system in the process of oxygen production. Proceedings of the 30th Chinese Control Conference, on July 22-24, 2011. Shandong University, Yantai University, Shandong, 2011, pp. 5824-5827.

51. Li G., Kong J., Jiang G., Xie G. Research of intelligent control of air compressor at constant pressure // Journal of Computers. 2012. Vol.7. №5. P. 1147-1154.

52. Mahapatra P., Bequette B.W. Process design and control studies of an elevated-pressure air separations unit for IGCC power plants. Proceedings of the American control conference, 30 June-2 July 2010. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), American Institute of Chemical Engineers (AIChE), Association of Iron and Steel Technology (AIST), American Society of Civil Engineers (ASCE), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), American Society of Mechanical Engineers (ASME), International Society for Measurement and Control (ISA), the Society for Computer Simulation (SCS), Baltimore, Maryland, USA, Institute of Electrical and Electronics Engineers Publ., 2010, pp. 2003-2008.

53. Pat. CN103438664, MKH F 25 J 3/04. Adjusting method and device for air separation unit equipment. 2016.

54. Pat. EP2857237, MKH B 60 H 1/00. Apparatus and method for controlling temperature of air flow / S.J. Handley. 2015.

55. Pat. US20020017113, MKH F 25 J 3/00. Automatic control system and method for air separation units / D.S. Seiver, L.A. Dupre. 2002.

56. Pat. US20030029179, MKH F 17 C 9/02. Cryogenic temperature control apparatus and method / D.J.V. Wounde, H.H. Viegas, J. Seshadri, J.L. Glentz, B.E. Schwichtenberg, J.J. Shaw. 2003.

57. Pat. US20030213688, MKH B 01 D 3/00. Process control of a distillation column/ B.B. Wang, M.D. Alexion. 2003.

58. Pat. US20040148264, MKH G 05 B 17/00. Control of liquid production of air separation plant network / L. Megan, D.F. Lennox, P.F. Seharf, D. Adebekun. - 2004.

59. Pat. US20040249512, MKH G 05 B 21/00. Method for controlling the process of separating mixtures containing several substances / F. Meeuwssen, F.F. Rhiel, T. Hauschild, M. Gerlach. 2004.

60. Pat. US20050072187, MKH F 25 J 3/00. Methods and systems for optimizing argon recovery in an air separation unit / D.S. Seiver, S.A. Swafford. 2005.

61. Pat. US20070186583, MKH F 25 J 3/00. Method of controlling liquid production utilizing an expert system controller / W. Esposito, L. Megan. 2007.

62. Pat. US20090249830, MKH F 25 J 3/00. Process for producing variable gaseous nitrogen and variable gaseous oxygen by air distillation / P. Le Bot. 2009.

63. Pat. US20100211221, MKH F 25 J 0/04. Method for controlling a cryogenic distillation unit / J.-F. Rauch, A. Kontopoulos, J.-M. Peyron, T. Roba. 2010.

64. Pat. US20100030385, MKH G 05 D 23/19. Two-zone fuzzy logic liquid level control / D.K. McCormick, W.F. McQuade. 2010.

65. Pat. US20120055331, MKH B 01 D 53/22. System and method for controlling an air separation unit / R.D. Steele. 2012.

66. Pat. US20130053998, MKH G 05 B 15/02. Air separation plant control / A. Singhal, S. Blouin. 2013.

67. Pat. US20140001757, MKH H 02 N 99/00. Control system and method for power plant / K.J. Kuczynski, D.J. Adams. 2014.

68. Pat. US20150005956, MKH G 05 D 7/06. Method and system for controlling a flow ratio controller using feed-forward adjustment / M. Gregor. 2015.

69. Pat. US20160202223, MKH F 25 J 3/04. Detection of faults when determining concentrations of chemical components in a distillation column / F. Ammouri. 2016.

70. Pat. US4251248, MKH F 25 J 3/04. Method and apparatus for automatic change of operations in air separation plant / T. Iyoki, T. Katsuki, T. Mizokawa, T. Goto. 1981.

71. Pat. US4261719, MKH F 25 J 3/04. Method of and apparatus for controlling rate of material air supply to air separation plant / A. Gotoh, T. Katsuki, T. Goto, T. Mizokawa, N. Sakai. 1981.

72. Pat. US4734114, MKH F 25 J 3/04. Controlling method of air separator / Y. Tasaka, T. Satono. 1988.

73. Pat. US5224336, MKH F 25 J 3/00. Process and system for controlling a cryogenic air separation unit during rapid changes in production / R. Agrawal, D.P. O'Connor, J.A. Mandler, A.R. Smith, D.W. Woodward. 1993.

74. Pat. US5257206, MKH G 06 F 15/20. Statistical process control for air separation process / T.C. Hanson. 1993.

75. Pat. US5355680, MKH F 25 J 3/00. Process and installation for producing gaseous nitrogen with variable flow rate / B. Darrodeau, M. Grenier, C. Garnier, F. Venet. 1994.

76. Pat. US5448893, MKH F 25 J 3/04. Process for maximizing the recovery of argon from an air separation system at high argon recovery rates / H.E. Howard, D.P. Bonaquist, W.M. Canney, W.A. Nash. 1995.

77. Pat. US5522224, MKH F 25 J 3/00. Model predictive control method for an air separation system / W.M. Canney. 1996.

78. Pat. US6138474, MKH F 25 J 3/00. Argon production control through argon inventory manipulation / O.J. Smith, S.A. Cronauer. 2000.

79. Pat. US6560992, MKH F 25 J 3/100. Adjustment process for a low temperature rectification unit / H. Corduan, D. Rottmann. 2003.

80. Pat. US6622521, MKH F 25 J 3/00. Adaptive control for air separation unit / D.S. Seiver, O. Martin. 2003.

81. Pat. US6647745, MKH P 25 J 3/00. Method for controlling the operation of a cryogenic rectification plant / W.P. Belanger. 2003.

82. Pat. US6662583, MKH F 25 B 49/00. Adaptive control for cooling system / H.M. Pham, A. Singh, J.-L.M. Caillat, M. Bass. 2003.

83. Pat. US6725100, MKH G 05 B 13/02. Automatic load adjustment / U. Ewert. 2004.

84. Pat. US7249470, MKH F 25 J 3/00. Method of controlling liquid production utilizing an expert system controller / W.R. Esposito, L. Megan. 2007.

85. Pat. US8795409, MKH F 25 J 3/04. Air separation plant control / A. Singhal, S. Blouin. 2014.

86. Wang S., Jin X., Tian W. A Research on the Methods of Forecasting and Controlling for Air Compressor. Proceedings of International Conference on Electrical and Control Engineering, 25-27 June 2010. IEEE Industry Applications Society, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, China, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Publ., 2010, pp.240-243.

87. Tong L., Wang L., Sun S., Zhang Y. Research and Development of Operation Simulation System for Cryogenic Air Separation Unit. Proceedings of Second WRI

World Congress on Software Engineering, 19-20 December 2010. Hubei, Wuhan, China, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Publ., 2010, pp. 256258.

88. Wei Lai, Li Nan. Air separation unit pre-cooling system temperature control for optimum design. Proceedings of International Conference on Computer, Mechatronics, Control and Electronic Engineering (CMCE), 24-26 August 2010. Changchun University of Technology - CCUT, Changchun, China, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Publ., 2010, pp. 381-382.

89. Xu Z., Zhao J., Chen J., Shao Z., Qian J., Zhu L., Zhou Z., Qin H. Automatic load change system of cryogenic air separation process // Separation and Purification Technology. 2011. Vol.81. №3. P. 451-465.

90. Zhang X., Zhang Y., Tang L. Model of balanced distribution and optimal scheduling of the oxygen system in iron and steel industry // Proceeding of the IEEE International Conference on Information and Automation. 2012. P. 61-65.

91. Zhu L., Chen Z., Chen X., Shao Z., Qian J. Simulation and optimization of cryogenic air separation units using a homotopy-based backtracking method // Separation and Purification Technology. 2009. Vol.67. №3. P. 262-270.

92. Zhu Y., Liu X., Zhou Z. Optimization of Cryogenic Air Separation Distillation Columns // Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Control and Automation. 2006. P. 7702-7705.

116

ПРИЛОЖЕНИЯ П.1. Принципиальная схема установки АК-40/35

Рисунок П.1.1. Принципиальная схема ВРУ АК-40/35

КВ - компрессор воздушный; ВС - воздушный скруббер; НОВ

- насос оборотной воды; ХМ - холодильная машина; НХВ -насос холодной воды; АС - азотный скруббер; БКО - блок комплексной очистки; ОТОА - основной теплообменный аппарат; ТДКА - турбодетандер-компрессорный агрегат; ТОА

- теплообменный аппарат; НК - нижняя ректификационная колонна; ВК - верхняя ректификационная колонна; К-И -конденсатор-испаритель.

hd

s

o

a

o *

to

Start

td trl E a

X o to ft)

s

w td O w to

B

K o

o o

£

o\ o\

ft) ^

Sa

O «

o

X ft)

sa

o ^

s

H

sa

o H Sa C5\

s u s

w sa

a s s

H ft)

a

fD ^

%

E td O

w to

x

sa

K

sa

CO O

W

fa ^

E a

o

o rs X

a

^

o\ o\

fD

a

M

>

o a s

H

rs H M

o\

s fcl S

W

M B S

s

H fD

a

fD

a

M

H

^

a

ff

a o

W fa

M

a

M

a

E

*

o

fa fD

a

W

П3. Алгоритм стабилизации температуры воздуха на холодном конце

основного теплообменника

Рисунок П.3.1. Блок-схема алгоритма стабилизации температуры воздуха на холодном конце основного теплообменника

П4. Алгоритм стабилизации чистоты грязной азотной флегмы

а ш Ч

Рисунок П.4.1. Блок-схема алгоритма стабилизации чистоты грязной азотной флегмы

П5. Алгоритм стабилизации чистоты продукционного кислорода

Рисунок П.5.1. Блок-схема алгоритма стабилизации чистоты продукционного кислорода

П6. Алгоритм стабилизации чистоты продукционного азота

Рисунок П.6.1. Блок-схема алгоритма стабилизации чистоты продукционного азота

к

о

Я

о «

Я

ьп

о «

о X П)

о

к н

р

К

со

п> Я а Я Я Ьа

43

п> *

К р

43 Р С5\ о

н Е

И

Аварийная разгрузка Плановый переход

г

>

Временная задержка: I = X 5ес

Аварийная разгрузка?

(Ув)пе»>(Ув).1

[В]

Ю Ра§е-74

to Page-74

(Vb) - Ра» > (Vв)™« Yes^

RSP(QO) = (QO) - Pqo RSP(Vd) = (Vd) - Pd

Cycle

For i = 1 to n step 1

->■ [C]

I

[O]

I

Если возможна разгрузка по ЖК

(Vgox) - Phpgox £ 70000

RSP(Vgox) = (Vgox) - Phpgox Задержка 5sec

"Г

[E]

Page-73

Yes

Анализ условий

[F] Page-73

(Agox) > 99.5%

For *

7°C < (TtoBKO) < 14°C

0% £ (Arp) < 4%

а

о to о

и *

п>

я к

п>

hd к

о

Я о

¡о

tn и

о «

о X п>

о 43 К

н р

К

со

П)

Я а W s SO

43

п> *

3

р

43 Р С5\ о

н Е

dd hd

Г

RSP(Vhpgan) = (Vhpgan) -Phpgan

[N]

-*

Delay lOsec *

RSP(Vb) = (Vb) - Pair RSP(Vd) = (Vd) - Pbac

RSP(Gжв} = (G>KB) - Pliquidair

Yes

Stop idPleanliqu.d = 0

'I

Г

Yes

(Vlpgan) -Pipgan > 12000

No

Stop 4Pgan = 0

Yes 1

RSP(Vlpgan) = (Vlpgan) -

Pipgan

Если возможна разгрузка по ЖА

RSP(Grp) = (Grp) - Ple.nl,quid

No Delay t

Нет

No

Stop zIPgan. 0 Yes I

"I

[N]

Если возможна разгрузка по ЖА

No

RSP(Vhpgan) = (Vhpgan) -Phpgan

I

Delay lOsec

Yes

(Areflux) > i

RSP(Grp) = (Grp) - Pleanliquid

I

■4- Delay t

Stop Л Pleanliquid = 0

No I

[E]

RSP(VB) = (Vb) - Pair

RSP(Vd) = (Vd) - PBAC

RSP(Gжв) = (йжв) - Pliquidair

Г

RSP(Vhpgan) = (Vhpgan)-Phpgan

Delay lOsec 1_

Stop Л Pleanliquid = 0

Yes I

No

■I

Delay t

Stop ¿Pgan- 0

Yes

Yes

[N]

RSP(Vlpgan) = (Vlpgan)-

Plpgan

Если возможна разгрузка по ЖА

RSP(VB) = (Ve) - -Pair

RSP(Vd) = (Vd) - ■ PBAC

RSP^b) = (йжв) - ~ Pliquidair

RSP(Grp) = (Grp) - Pleanliquid

99.55 No -

i

(Vlpgan)-Plpgan > 12000

No

Г

IN)

Если возможна разгрузка по ЖА

Yes

-*

Stop ^Pgan = 0

No 1

RSP(Vhpgan) = (Vhpgan) Phpgan

I

Delay lOsec

I

RSP(Vb) = (Vb) - Pai, RSP(Vd) = (Vd) - Pbac RSP(G«B) = (GWB) - Pliquidair

Delay t

Yes (Agox) < No 99.55

RSP(Grp) = (Grp) - Pleanliquid

I

-Yes

1

Stop 4Pleanliquid = 0

No I

Yes Остановка алгоритма Yes

(Areflux) > 8 _I No

[F]

IO

LtJ

C^cle

[В]

I'

Yes

T

[O]

For 1 = 1 to n

step 1

i k

l = i + l

Если возможна нагрузка по ЖК

4

RSP(QO) = (Q0) - Pqo RSP(Vd) = (Vd) - Pd

RSP(VB) = (VB) - Pair

RSP(Vd) = Vd] - Pbac

RSP(G>kb) = (G>KB) - Piiquidair

>

Yes

RSP(Grp) = (Grp) - Pleanliquid

No

Delay lOsec

1

No

Stop APgan -- 0

Yes^

RSP(Vlpgan) = (Vlpgan) - Plpgan

T

[N] i

Если возможна нагрузка по ЖА

RSP(Vhpgan) = (Vhpgan) - Phpgan i

Delay 5sec

RSP(Vgox) = (Vgox) - Phpgox

I

Delay t -

€