ЖУРНАЛ СТА 4/2015

102 СТА 4/2015 www.cta.ru АСР ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В КОЛОННЕ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА На рис. 6 приведена развёрнутая структурная схема АСР тем- пературного режима отдельного агрегата синтеза метанола. В состав АСР входит объект регулирования, где свежий син- тез-газ через смеситель газа (СГ) 1 поступает в колонну 2 син- теза метанола (КСМ), зона реакции которой состоит из четы- рёх катализаторных корзин (КК-1…КК-4), разделённых змее- виками 3, 4, 5 системы охлаждения, которая состоит из котла- утилизатора (КУ) 6, сосуда высокого давления (СВД) 7 и цир- куляционного насоса (ЦН) 8. Производительность и устойчивость технологического ре- жима колонны существенно зависит от температуры газовой смеси в катализаторной зоне, а также от расхода циркуля- ционного газа, давления газа в зоне реакции и расхода проду- вочных газов из системы. Наиболее ответственная часть зада- чи управления КСМ – поддержание теплового режима на за- данном уровне для конкретных условий ведения технологиче- ского процесса. В локальных АСР температурного режима на каждой ко- лонне синтеза метанола (КСМ) для повышения качества ре- гулирования температуры применены регуляторы 16 с пере- менной структурой (РПС) и с защитой от насыщения (РПС- ЗН). В этих регуляторах используются устройства защиты от насыщения, которые ограничивают выходные сигналы U как сверху на уровне Р в = 90%, так и снизу на уровне Р н = 0% (рис. 7). Ограничение сверху на уровне Р в < 100% необходимо для установки минимального расхода воды через змеевики си- стемы охлаждения и обеспечения их сохранности. Ограниче- нием снизу повышается готовность АСР к работе. В схемы локальных АСР температурного режима дополни- тельно введена коррекция входного сигнала РПС-регулятора по скорости изменения уровня воды h в расширительном со- суде 17 системы охлаждения. Уровень воды h быстрее реаги- рует на возмущения температурного режима в КСМ, чем ос- новная регулируемая величина. Использование этой допол- нительной информации позволяет повысить качество регули- рования температуры. Для этого в канале коррекции установ- лены блоки БДЗН и ФЗН. Ограничение выходного сигнала БДЗН необходимо для исключения больших значений сигна- лов стабилизации по уровню воды. Высокочастотные колеба- ния уровня воды устраняются фильтромФЗН с настраиваемой зоной нечувствительности [5–6]. АСР ДАВЛЕНИЯ В КОЛОННЕ РЕКТИФИКАЦИИ МЕТАНОЛА Эта АСР (рис. 8) с защитой от насыщения поддерживает в заданных пределах давление в колонне ректификации метанола (КРМ). При выходе давления Р тек за эти преде- лы при Р тек > Р сигн вначале срабатывает сигнализация. При Р тек > Р ав > Р сигн аварийно срабатывают предохранительные клапаны 15, 16, и всё содержимое КРМ (ценный газообраз- ный продукт – метиловый спирт) выбрасывается в атмосфе- ру, что приводит к большим экономическим потерям. В данной АСР при работе в нормальном режиме оба регу- лирующих органа (РО) 17, 18 должны находиться в закрытом состоянии (рис. 9). Поэтому нижний предел Р н изменения интегральной составляющей μ регулятора задаётся на стан- дартном уровне 0% (20 кПа), что обеспечивает надёжное за- крывание РО, так как выход U регулятора находится ниже В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Условные обозначения: Р зд , Р тек – заданное и текущее значения регулируемого параметра; U , μ – выходы регулятора и его интегральной части; Р ав – уровень (аварийный) срабатывания предохранительных клапанов в КРМ; Р сигн – уровень срабатывания сигнализации; Р в , Р н – уровни ограничения выходных сигналов регулятора (только сверху) и интегратора (только снизу). Рис. 9. Диаграммы процесса регулирования давления в колонне ректификации метанола ( 140 кПа ) + P пит ( 0 кПа ) – P пит P н P в P сигн P тек P ав P зд U U μ μ μ 0 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 –10 –20 –25 –30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 140 150 Время, ч Сигналы регулятора, %