Kaszkád nyomásszabályozási séma a levegőleválasztó egységek rektifikáló oszlopához

A légleválasztó egységek (ASU) működésében az oszlopnyomás kulcsfontosságú paraméter, amely közvetlenül befolyásolja a gőz-folyadék egyensúlyt és az elválasztás hatékonyságát. A megfelelő érzékelési pontok kiválasztásával és az automatizált vezérlőkörök konfigurálásával precíz nyomásszabályozás érhető el, biztosítva a stabil rektifikációs teljesítményt. Ez a cikk az oszlop nyomásérzékenységi pontjain alapuló kaszkád szabályozási sémát javasol. A módszer gyors választ ad a terhelési és működési ingadozásokra, csökkenti a folyamatok rendellenességeinek kockázatát, és biztosítja az oxigén-, nitrogén- és argontermékek stabil kibocsátását. A rendszer jelentős technikai támogatást kínál a finom szabályozáshoz és a stabil termeléshez az ASU-kban.

A levegőelválasztó technológia háttere

A levegőleválasztó egységek kriogén desztillációt alkalmaznak az oxigén, nitrogén és argon elválasztására a cseppfolyósított levegőtől. A fő rektifikáló oszlop felelős az oxigén és a nitrogén elválasztásáért, ugyanakkor az argonrendszer tápellátását is biztosítja. Az oszlop üzemi nyomása nemcsak a gőz-folyadék egyensúlyt határozza meg, hanem befolyásolja a nitrogénelzáródás kockázatát, a termék tisztaságát és az általános hideg egyensúlyt is.

Ha az oszlop nyomása abnormálisan eltér, az megzavarhatja a hőátadást a felső kondenzátorban vagy az alsó újraforralóban, destabilizálja a koncentráció gradienst, és ronthatja az argon rektifikációját. Így az oszlopnyomás pontos és időben történő szabályozása elengedhetetlen a teljes ASU stabilitásának fenntartásához.

Nyomásérzékenységi pontok és szabályozási koncepció

A fő rektifikáló oszlop nyomásérzékenységi pontja általában a felső kondenzátor bemenet közelében vagy a felső tömített szakaszban található. A nyomásingadozás ebben a régióban leginkább a folyamat általános változásait jelzi, és közvetlen hatással van a nitrogén-oxigén összetétel eloszlására.

Folyamatszimulációval és számítással a tervezési nyomás ezen az érzékeny ponton meghatározásra kerül, és elsődleges folyamatvezérlő hurokként (PIC) van beállítva a DCS-ben. Az elsődleges hurok ezt a nyomást méri, és PID-beállításokat hajt végre, és a kimenetet a másodlagos folyamatvezérlő hurokba adja, amely szabályozza a folyékony nitrogén hűtési kapacitását vagy az expander áramlását. A másodlagos hurok pedig az oszlopnyomásra hat, ezáltal a folyamatkövetelményekhez igazodó zárt-hurkú szabályozást ér el.

Intézkedések a folyamat késésének megelőzésére

Ha a nyomásingadozásokat nem lehet azonnal kezelni, a termék minőségében eltérések léphetnek fel. A túlzott folyamatkésés elkerülése érdekében ebben a sémában a következő intézkedéseket alkalmazzák:

Jelátalakítás– A mintavételi nyomásértékeket termodinamikai nyomássá alakítjuk és felerősítjük, javítva a jelérzékenységet.

Gyors{0}}változók– Az expander áramlása a másodlagos hurokban a manipulált változóként van kiválasztva, lehetővé téve a hideg egyensúly gyors beállítását és az oszlopnyomás gyors korrekcióját.

Optimalizált mintavétel– A DCS-ben rövidebb mintavételi intervallumok vannak konfigurálva a dinamikus válasz fokozása érdekében.

Intézkedések a túllépés megelőzésére

Nagy terhelés vagy nagy zavarok esetén a széles PID-beállítási tartományok túlzott mértékű működtetést okozhatnak, ami súlyos nyomásingadozásokat eredményezhet. A túllépés elkerülése érdekében a következő korlátozásokat alkalmazzuk:

A PIC kimeneti jel korlátozása a folyékony nitrogén hűtés névleges kapacitásán belül;

A másodlagos hurok kimenet felső és alsó határainak meghatározása a berendezés tervezési kapacitása alapján a határsértések elkerülése érdekében;

Lágy{0}}indító és csillapító mechanizmusok bevezetése a vezérlési logikába a beállítási ütések minimalizálása érdekében.

Következtetés

A javasolt kaszkád nyomásszabályozási séma jelentősen javítja az ASU stabilitását terhelésingadozások és folyamatzavarok esetén. A nyomásérzékeny -pontfigyelés, az összehangolt primer-szekunder hurkok, valamint a továbbfejlesztett jelerősítés és a kimeneti korlátozási intézkedések kombinálásával a rendszer csökkenti a nitrogénelzáródás előfordulását, és biztosítja az oxigén-, nitrogén- és argontermékek egyenletes ellátását.

A jövőre nézve a DCS-rendszerek folyamatos fejlődésével és az intelligens vezérlőalgoritmusok integrálásával az ASU-k magasabb szintű automatizálást fognak elérni. A folyamattervezés és az automatizálás vezérlésének mélyreható integrációja a kriogén légleválasztó ipart a nagyobb hatékonyság, stabilitás és intelligencia felé tereli.