طراحی ساختار کنترل برای برجهای تقطیر سری – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:246
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

طراحی ساختار کنترل برای برجهای تقطیر سری – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

1 چكيده
2 مقدمه
فصل اول
6 1-كليات
6 1-1-هدف
7 1-2-پيشينه تحقيق
9 1-3-روش كار و تحقيق
فصل دوم
13 1-مقدمه
14 2-اساس رفتار حالت پايدار
14 2-1-معرفي برج تقطير مورد مطالعه
16 2-2-معادلات برج تقطير
18 2-3-طراحي برج تقطير
22 2-4- فلوهاي داخلي و خارجي
24 2-5-پيكربنديهاي كنترل و ماتريس بهره
27 3-بررسي رفتار ديناميكي برج نمونه
27 3-1-طراحي مدل
28 3-2-پاسخهاي ديناميكي
31 3-3-مدل خطي شده
31 3-4-غيرخطي بودن
32 4-مفهوم رفتار ديناميكي
32 4-1-ثابت زماني غالب (فلوهاي خارجي)
36 4-2-ثابت زماني فلوهاي داخلي
37 5-كنترل
37 5-1-مروري بر پاسخ كند
39 5-2-مساله كنترل
43 5-5-كنترل 5×5
فصل سوم
45 1- مقدمه
48 2-رويه طراحي ساختار سيستم كنترل در پلانت هاي شيميايي
48 2-1-نيازهاي مدل
50 3-انتخاب متغييرهاي اصلاح شده و تحليل درجات آزادي
52 3-1-نياز به تجهيزات اضافه شده
52 4-چه چيزي را ما بايد كنترل كنيم؟ (مرحله سوم و مرحله پنجم)
54 4-1-كنترل خود بهينه (مرحله سوم )
55 4-2-يك رويه براي انتخاب متغيرهاي كنترل شده (مرحله سوم)
57 5-ميزان توليد به كنترل موجودي (مرحله چهارم)
60 5-1-MPC در لايه كنترل تنظيمي
61 6-لايه تنظيمي
65 6-1-كنترل جزئي و انتخاب كردن متغييرهاي كنترل شده ثانويه
68 6-2-پيچيدگي سيستم هاي كنترل
69 7-كنترل نظارتي (مرحله ششم)
70 7-1-مزاياي و معايب استفاده از كنترل غير متمركز
71 7-2-مزايا و معايب كنترل چند متغييره
72 8-بهينه سازي (مرحله هفتم)
72 9-ارزيابي (مرحله هشتم )
73 9-1-محدوديتهايكه ممكن است ايجاد شوند
فصل چهارم
77 1- مقدمه
83 2- برج تقطير از نقطه نظر سيستمي
83 2-1- سيگنالهاي ورودي و خروجي
85 2-2-مشخصات عملكرد
91 3- طراحي يك سيستم كنترل ساده سازي شده
93 3-1-L , V, D, B همانند وروديهاي اصلاح شده
103 4- تفاوت بين پيكربندي هاي كنترل
103 4-1-عدم قطعيت
107 4-2-اختلالات
108 4-3-ملاحظات ديناميكي
110 4-4-حذف اثر اختلالات فلو
114 4-5-كنترل يك نقطه اي تركيب
117 4-6-تعويض بين سيستمهاي كنترل دستي و اتوماتيك
119 4-7-محدوديتها
120 4-8-كنترل سطح مايع
121 5-انتخاب پيكربندي كنترل
122 5-1-كنترل تركيب
124 5-2- انتخاب پيكربندي كنترل با استفاده از تحليل RGA وابسته به فركانس
128 5-3— انتخاب پيكربندي كنترل با توجه به قابليت حذف اختلال
فصل پنجم
138 1- مقدمه
139 2- مجتمع سازي گرما در برجهاي تقطير
140 2-1-برجهاي تقطير سري
142 2-2-برجهاي تقطير MEDC
145 3-سيستم كنترل MEDC
146 3-1- مقايسه پيكربندي هاي مختلف
147 4- طراحي ساختار كنترل براي برجهاي تقطير سري
148 4-1- توصيف فرآيند
152 4-2- انتخاب متغيرهاي اصلاح شده
153 4-3- انتخاب متغيرهاي كنترل شده
161 4-4- انتخاب متغييرهاي اندازه گيري شده (براي اهداف كنترل)
164 4-5-انتخاب پيكربندي كنترل
166 4-6-شبيه سازي
فصل ششم
169 نتيجه گيري
173 پيشنهادات
174 پيوستها
178 فهرست منابع غير فارسي
182 چكيده انگليسي

چكيده :
طراحي ساختار سيستم كنترل، تعيين ساختاري سيستم كنترل است كه توسط آن موارد زير بررسي و مشخص مي گردند.
چه چيزي را بايد كنترل كرد و حلقه هاي كنترل از چه متغييرهاي تشكيل مي شوند. اگرچه اين موضوع بسيار مهمي است اما در بسياري از موارد بدون مطالعات علمي و فقط مبني بر تجربيات و ديدگاه عملي و بدون در نظر گرفتن جزئيات انجام شده است.
طراحي ساختار سيستم كنترل براي همه پلانت هاي شيميايي همچنين با نام كنترل فرآيندهاي گسترده نيز شناخته مي شود. در عمل اين مسئله معمولا بدون استفاده از ابزارهاي تئوري موجود حل شده است.در واقع روش كار در صنعت به منظور كنترل فرآيندهاي گسترده هنوز هم خيلي زياد برگرفته از ايده هايي است كه توسط Buckley در سال 964 و Shinskey درسال 1984 در بخش كنترل فرآيند عمومي مشخص شد.
موضوع اصلي كه بايد توسط تئوري هاي جديد حل شود، تعيين كردن ساختار سيستم كنترل است. كدام متغييرها بايد اندازه گيري شوند و كدام ورودي ها بايد تنظيم شوند و كدام ارتباطات بايد بين اين دو مجموعه برقرار گردد..در اين رساله طراحي ساختار كنترل برجهاي تقطير سري بر اساس ابزارهاي تئوري كنترل چند متغييره انجام خواهد گرديد.
در اين رساله يك رويه سيستماتيك براي طراحي ساختار كنترل براي يكي از انواع برجهاي تقطير سري(1MEDC) ارائه و بر اساس آن كار طراحي ساختار كنترل انجام خواهد شد.اين رويه با تعيين دقيق اهداف عملياتي و اقتصادي و درجات آزادي قابل دسترس به منظور برآورده كردن آنها شروع م يشود.
ما براي طراحي ساختار كنترل به مرحله اول و دوم رويه ارايه شده در فصل دوم ، بصورت اجمالي خواهيم پرداخت. و بطور كامل مرحله سوم آن را مورد بررسي قرار ميدهيم.

مقدمه :
هنگامي كه تقطير براي جدا كردن يك مخلوط انتخاب مي شود. اين جداسازي مي تواند توسط روشهاي مختلفي انجام شود. تعداد زيادي از فاكتورهاي كه براي طراحي فرآيند مهم هستند، مانند ايمني ، هزينههاي عمليات ، انرژي مصرفي، امكان انجام بصورت عملي ، وجود دارد. انتخاب مناس بترين سيستم كنترل تقطير مي تواند مشكل باشد. در بسياري از موارد ما با در نظر گرفتن موضوعات مختلف يك انتخاب ، انجام مي دهيم.
در صنعت شيمي و نفت طبق يك گزارش(Rush,1980) در حدود %25-40 انرژي مورد استفاده قرار مي گيرد و بطور تخميني %10-15 انرژي بيش از حد مجاز توسط برجهاي تقطير مصرف مي گردد. بنابراين پتانسيل براي صرفه جويي در مصرف انرژي وجود دارد و طراحي سيستم هاي برج تقطير با راندمان خوب در مصرف انرژي ، در هزينه كل پلانت تاثير بسزايي دارد.
هر جداسازي نياز به كار و انرژي را افزايش مي دهد. در برجهاي تقطير كار مورد نياز بطور غير مستقيم در طول گرم كردن خوراك و جوش آور و سرد كردن كندانسور مورد استفاده قرار مي گيرد.
براي مخلوط هاي چند جزيي به منظور بدست آوردن يك جداسازي با خلوص بالاتر، معمولاًَ از برجهاي تقطير سري كه به روش جداسازي مستقيم و يا جداسازي غيرمستقيم عمل ميكنند، استفاده مي گردد.
ما طراحي ساختار كنترل را بر روي برجهاي تقطير سري MEDC انجام مي دهيم . چيدمان MEDC پتانسيل اين را دارد كه تا ميزان قابل توجهي بسته به نوع چيدمان، تركيب خوراك و مسايل جداسازي ،كه چگونگي بالانس را در برج هاي MEDC معين ميكنند، در انرژي صرفه جويي نمايد چندين مطالعه كنترلي در اين رساله براي كنترل MEDC براي يك جداسازي باينري يا ترنري آورده شده است.
اين مطالعه شامل پيدا كردن متغييرهاي مناسب اصلاح شده وكنترل شده ، و وروديهاي اصلاح شده و جفت كردن آنها براي طراحي ساختار كنترل ،بر اساس رويه اريه شده در فصل سوم و همچنين. انتخاب پيكربندي كنترل با توجه به مطالب فصل چهارم مناسب ميباشد.

نتايج
در اين قسمت نتايجي را كه پس از انجام پايان نامه بدست آمده است را مرور ميكنيم در مورد سيستم كنترل ، استدلالها اساساً به كنترل تركيب مراجعه مي كنند، اگر چه توضيحات كنترل سطح را نيز شامل مي شوند.

1- ديناميك و كنترل برج تقطير
چطور بايد برج تقطير طراحي شود تا فيدبك كنترل را آسانتر سازد؟ براي كنترل تركيب ،احتمالاً بهترين اين است كه سيني ها را زياد كنيم. اين دو مزيت بالقوه دارد:
الف ـ اين را امكان پذير مي سازد كه، محصولات را با تنها يك خطاي كوچك بر حسب هزينه انرژي بخوبي پالايش كند، عبارت برايVmin در 1-1) ( را به ياد آوريد كه جدا از خلوص است بنابراين كنترل كمتر به اختلالات حساس خواهد بود.
ب ـ اگر ما محصولات را زياد پالايش نكنيم آنگاه بوسيله افزايش زياد ،سيني ها يك نوار باريك در اطراف طبقه خوراك گسترش خواهد يافت. اين نوار باريك بطور مؤثر تغييرات تركيب را به منظور گسترش بين قسمت بالا و پايين برج تقطير را متوقف خواهد كرد. و بنابراين به يك جداسازي انتهاي دو برج تقطير منجر خواهد شد، كه براي كنترل خوب است.در بسياري برجها ،اختلالات يك اثر سريع دارند، و ما كنترل سريع براي خنثي كردن اثرات آنها نياز داريم. پيشنهاد م يشود كه دست كم سه سِِنسور دما در هر بخش برج تقطير نصب كنيم. اين امكان پذير م يسازد كه به منظور تصحيح تغييرات فشار، استفاده از كنترل سري مبني بر اندازه گيريهاي سريع دما، يا با استفاده از دما طبقات، نوع تركيب را بتوانيم تخمين بزنيم، علاوه بر اين سيستم رفلاكس و جوش آور بايستي طوري طراحي شود كه امكان ايجاد تغيير سريع در رفلاكس و,فلوي بخار V وجود داشته باشد ،
پيكربندي LV
يك انتخاب خوب براي كنترل يك نقطه است اين معمولاً براي كنترل دو نقطه براي مواردي كه داراي10> (0)λ11LV بواسطه حساسيت به اختلالات و تداخلات قوي بين حلقه هاي كنترل پيشنهاد نمي شود. مخصوصاً ،پيكربندي LV در موارد با زمان – مرده بزرگ، اجراي ضعيفي دارد. به هر حال، اين امكان را دارد تا به كنترل سريع دست يابد،(براي مثال توسط كنترل كردن دودماي داخلي برج) بنابراين پيكربندي LV ممكن است هنوز يك انتخاب قابل قبول باشد.
پيكربندي DV
براي كنترل يك نقطه ، D بايد توسط كنترل اتوماتيك كنترل شود (نه بطور دستي). ممكن است بهتر از LV براي برجهاي تقطير با رفلاكس بزرگ باشد زيرا كنترل سطح مايع بالا ساده تر است.در مورد كنترل دو نقطه ، نسبتاً ضعيف عمل مي كند هنگاميكه محصول پايين خالصتر از بالا نيست، اما هنگاميكه محصول پايين خالص است بهتر است، معايب:
الف )عملكرد ممكن است وابسته به شرايط عملياتي تغيير كند ،
ب) عملكرد ناچيز اگر خطابه به D ثابت هدايت شود. (براي مثال، اگر اندازه گيري محصول بالا با خطا باشد).
پيكربندي DB
عملكرد غير قابل قبول اگر براي كنترل يك نقطه بكار رود. و براي كنترل دو نقطه ، كيفيت كنترل خوب، مخصوصاً براي برجهاي تقطير با خلوص بالا و / يا رفلاكس بزرگ آسان براي اجرا كردن كنترل همچنين كنترل كردن سطح مايع در اين پيكربندي براي برجهاي تقطير با رفلاكس بالا به خوبي انجام م يشود، و عيب اصلي آن اين است كه فاقد يكپارچگي است؛ عملكرد خيلي ناچيز است مخصوصاً اگر خطا باعث D و يا B ثابت شود، نمي توان يكي از حلقه ها را بطور دستي كنترل كرد.
(L/D)(V/B) پيكربندي
اين يك انتخاب روي هم رفته خوب براي همه روشهاي عملياتي است. اشكال عمده نياز براي اندازه گيريهاي همه فلوهاي V,B,D,L است كه آنرا حساس به خطا مي سازد و مشكل تر براي اجرا كردن ،و نياز براي كنترل سطح مايع كامل دارد.
پيكربندي (L/D)V
يك جايي بين LV و ((L/D)(V/B رفتار مي كند.
در خلاصه، كنترل دو نقطه احتمالاً به سختي آنچه خيلي اشخاص گمان دارند نيست. ديناميك فلوي مايع دو انتهاي برج تقطير را در فركاسن بالا جدا مي كند، لذا اگر كوشش كافي در ساختن كيفيت حلقه هاي سريع بكار برده شود (براي مثال توسط بكار بردن اندازه يگريهاي دما با يك تركيب بيروني سري)، آنگاه اين امكان پذير است تا به كنترل خوب در موارد بيبشتر برسد، بالاخره، تركيبهاي لگاريتمي بايد استفاده شوند تا اثر غير خطي بودن را خنثي كند.
3- طراحي و انتخاب پيكربندي كنترل برج تقطير
كنترل دو – نقطه اي تركيب:
RGA ابزار مفيدي براي مشخص كردن موضوع عدم قطعيت ورودي است. از پيكربندي ها با مقدار
11λ بزرگ بايستي صرف نظر گردد. براي برجهاي تقطير همه پيكربندي هاي بالانس مواد (با استفاده از D يا B )داراي < 11λهستند. به هر حال اين پيكربندي ها يك پاسخ نامطلوب و حذف خيلي ضعيف اختلالات را اگر حلقه شامل D يا B خارج از سرويس قرار گيرند را نتيجه ميدهند.اين احتمالا دليل Shinskey,(1984) براي توصيه كردن اينكه از پيكربندي هاي با 1< 11λصرف نظر شود ،است (به شرط آنكه 11λخيلي بزرگ نشود) (اين ملاحظات فقط براي كنترل برجهاي تقطير معتبر است).
كنترل يك – نقطه اي تركيب :
بسياري از برجهاي تقطير صنعتي داراي كنترل حلقه بسته براي يك تركيب هستند . اين ممكن است كه بنظر بهينه نرسد. از آنجائيكه كه يك محصول از بقيه محصولات بيشتر اهميت دارد ، اما در بسياري از موارد منطقي است.بعلاوه اگر برج تقطير با ظرفيت محدود كار كند (كه اغلب اينگونه است) امكان كنترل بيش از يك تركيب وجود دارد . عدم قطعيت در هر مسئله خاص هنگامي كه فقط يك تركيب كنترل شده است ، مطرح نميشود بطور معقول كنترل خوب تركيب كنترل نشده برقرار خواهد شد ،مگر اينكه D يا B ثابت نگهداشته نشوند. پيكربندي LV و (L/D)(V/B) معمولا هردو اجراي رضايت بخشي1 دارند. پيكربندي (L/D)(V/B) براي اينكه داراي حذف داخلي اختلال فلو بهتري است و كمترين تغييرات را در تركيب كنترل نشده دارد، ترجيح داده ميشود. يك مورد كه شايد با ارزش باشد، استفاده از D يا B مانند يك ورودي اصلاح شده براي كنترل تركيب يك – نقطه در برجهاي تقطير با رفلاكس خيلي زياد( (1>>L/ D ) يا 1 >>V / B ) جائيكه كنترل سطح مايع با استفاده از D يا B شايد تقريبا غير ممكن است.
4- طراحي ساختار كنترل براي برجهاي تقطير سري
در بخش طراحي ساختار كننترل براي برجهاي تقطير سري ما يك MEDC را بعنوان دو برج تقطير سري مورد مطالعه قرارداديم. طراحي ساختار كنترل براي MEDC ، يكي از قسمتهاي اصلي اين بخش بود. انتخاب متغيرهاي كنترل شده تقريبا بسيار مشابه برجهاي نرمال بود، اما تفاوتهاي مهم نيز وجود داشت.
در MEDC ها ، درجات آزادي كمتري نسبت به دو برج نرمال وجود دارد. به هر حال از آنجائيكه تركيب پايين برج HP بعنوان خوراك وارد برج LP مي گردد ، بنابراين يك جريان خروجي كمتر وجود دارد. بايستي آرگومانهاي سطح انتقال حرارت مابين دو برج، تركيبات بالا (محصولات با ارزش) ، فشار در برج LP را در محدوديتهاي خودشان ، كنترل گردند. اين همچنين بوسيله بهينه سازي تاييد گرديد.
يك درجه آزادي اختياري وجود دارد ، براي اين مورد خاص كنترل دمادر قسمت پايين برج (دماي سيني ششم در برج LP)مشخصات خوب خود-بهينگي را نشان داد.
پيشتر از اين ما در شبيه سازي و آناليز كنترل پذيري نشان داديم كه، كنترل دما نمي تواند بجاي كنترل تركيب در هر دو برج استفاده گردد. در واقع كنترل دما براي تغيير نقطه تنظيم فشار، غير عملي است. بنابراين تركيب در اندازه گيريهاي دما ، حساس به خطا است. بطور خيلي جدي ، تغيير فشار مي تواند دماي انتخاب شده را به خارج از منطقه دو فازي جابجا نمايد.. اين مي تواند يك استدلال خوب براي كنترل فشار در برج HP باشد

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت