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

۱ چکیده
۲ مقدمه
فصل اول
۶ ۱-کلیات
۶ ۱-۱-هدف
۷ ۱-۲-پیشینه تحقیق
۹ ۱-۳-روش کار و تحقیق
فصل دوم
۱۳ ۱-مقدمه
۱۴ ۲-اساس رفتار حالت پایدار
۱۴ ۲-۱-معرفی برج تقطیر مورد مطالعه
۱۶ ۲-۲-معادلات برج تقطیر
۱۸ ۲-۳-طراحی برج تقطیر
۲۲ ۲-۴- فلوهای داخلی و خارجی
۲۴ ۲-۵-پیکربندیهای کنترل و ماتریس بهره
۲۷ ۳-بررسی رفتار دینامیکی برج نمونه
۲۷ ۳-۱-طراحی مدل
۲۸ ۳-۲-پاسخهای دینامیکی
۳۱ ۳-۳-مدل خطی شده
۳۱ ۳-۴-غیرخطی بودن
۳۲ ۴-مفهوم رفتار دینامیکی
۳۲ ۴-۱-ثابت زمانی غالب (فلوهای خارجی)
۳۶ ۴-۲-ثابت زمانی فلوهای داخلی
۳۷ ۵-کنترل
۳۷ ۵-۱-مروری بر پاسخ کند
۳۹ ۵-۲-مساله کنترل
۴۳ ۵-۵-کنترل ۵×۵
فصل سوم
۴۵ ۱- مقدمه
۴۸ ۲-رویه طراحی ساختار سیستم کنترل در پلانت های شیمیایی
۴۸ ۲-۱-نیازهای مدل
۵۰ ۳-انتخاب متغییرهای اصلاح شده و تحلیل درجات آزادی
۵۲ ۳-۱-نیاز به تجهیزات اضافه شده
۵۲ ۴-چه چیزی را ما باید کنترل کنیم؟ (مرحله سوم و مرحله پنجم)
۵۴ ۴-۱-کنترل خود بهینه (مرحله سوم )
۵۵ ۴-۲-یک رویه برای انتخاب متغیرهای کنترل شده (مرحله سوم)
۵۷ ۵-میزان تولید به کنترل موجودی (مرحله چهارم)
۶۰ ۵-۱-MPC در لایه کنترل تنظیمی
۶۱ ۶-لایه تنظیمی
۶۵ ۶-۱-کنترل جزئی و انتخاب کردن متغییرهای کنترل شده ثانویه
۶۸ ۶-۲-پیچیدگی سیستم های کنترل
۶۹ ۷-کنترل نظارتی (مرحله ششم)
۷۰ ۷-۱-مزایای و معایب استفاده از کنترل غیر متمرکز
۷۱ ۷-۲-مزایا و معایب کنترل چند متغییره
۷۲ ۸-بهینه سازی (مرحله هفتم)
۷۲ ۹-ارزیابی (مرحله هشتم )
۷۳ ۹-۱-محدودیتهایکه ممکن است ایجاد شوند
فصل چهارم
۷۷ ۱- مقدمه
۸۳ ۲- برج تقطیر از نقطه نظر سیستمی
۸۳ ۲-۱- سیگنالهای ورودی و خروجی
۸۵ ۲-۲-مشخصات عملکرد
۹۱ ۳- طراحی یک سیستم کنترل ساده سازی شده
۹۳ ۳-۱-L , V, D, B همانند ورودیهای اصلاح شده
۱۰۳ ۴- تفاوت بین پیکربندی های کنترل
۱۰۳ ۴-۱-عدم قطعیت
۱۰۷ ۴-۲-اختلالات
۱۰۸ ۴-۳-ملاحظات دینامیکی
۱۱۰ ۴-۴-حذف اثر اختلالات فلو
۱۱۴ ۴-۵-کنترل یک نقطه ای ترکیب
۱۱۷ ۴-۶-تعویض بین سیستمهای کنترل دستی و اتوماتیک
۱۱۹ ۴-۷-محدودیتها
۱۲۰ ۴-۸-کنترل سطح مایع
۱۲۱ ۵-انتخاب پیکربندی کنترل
۱۲۲ ۵-۱-کنترل ترکیب
۱۲۴ ۵-۲- انتخاب پیکربندی کنترل با استفاده از تحلیل RGA وابسته به فرکانس
۱۲۸ ۵-۳— انتخاب پیکربندی کنترل با توجه به قابلیت حذف اختلال
فصل پنجم
۱۳۸ ۱- مقدمه
۱۳۹ ۲- مجتمع سازی گرما در برجهای تقطیر
۱۴۰ ۲-۱-برجهای تقطیر سری
۱۴۲ ۲-۲-برجهای تقطیر MEDC
۱۴۵ ۳-سیستم کنترل MEDC
۱۴۶ ۳-۱- مقایسه پیکربندی های مختلف
۱۴۷ ۴- طراحی ساختار کنترل برای برجهای تقطیر سری
۱۴۸ ۴-۱- توصیف فرآیند
۱۵۲ ۴-۲- انتخاب متغیرهای اصلاح شده
۱۵۳ ۴-۳- انتخاب متغیرهای کنترل شده
۱۶۱ ۴-۴- انتخاب متغییرهای اندازه گیری شده (برای اهداف کنترل)
۱۶۴ ۴-۵-انتخاب پیکربندی کنترل
۱۶۶ ۴-۶-شبیه سازی
فصل ششم
۱۶۹ نتیجه گیری
۱۷۳ پیشنهادات
۱۷۴ پیوستها
۱۷۸ فهرست منابع غیر فارسی
۱۸۲ چکیده انگلیسی

چکیده :
طراحی ساختار سیستم کنترل، تعیین ساختاری سیستم کنترل است که توسط آن موارد زیر بررسی و مشخص می گردند.
چه چیزی را باید کنترل کرد و حلقه های کنترل از چه متغییرهای تشکیل می شوند. اگرچه این موضوع بسیار مهمی است اما در بسیاری از موارد بدون مطالعات علمی و فقط مبنی بر تجربیات و دیدگاه عملی و بدون در نظر گرفتن جزئیات انجام شده است.
طراحی ساختار سیستم کنترل برای همه پلانت های شیمیایی همچنین با نام کنترل فرآیندهای گسترده نیز شناخته می شود. در عمل این مسئله معمولا بدون استفاده از ابزارهای تئوری موجود حل شده است.در واقع روش کار در صنعت به منظور کنترل فرآیندهای گسترده هنوز هم خیلی زیاد برگرفته از ایده هایی است که توسط Buckley در سال ۹۶۴ و Shinskey درسال ۱۹۸۴ در بخش کنترل فرآیند عمومی مشخص شد.
موضوع اصلی که باید توسط تئوری های جدید حل شود، تعیین کردن ساختار سیستم کنترل است. کدام متغییرها باید اندازه گیری شوند و کدام ورودی ها باید تنظیم شوند و کدام ارتباطات باید بین این دو مجموعه برقرار گردد..در این رساله طراحی ساختار کنترل برجهای تقطیر سری بر اساس ابزارهای تئوری کنترل چند متغییره انجام خواهد گردید.
در این رساله یک رویه سیستماتیک برای طراحی ساختار کنترل برای یکی از انواع برجهای تقطیر سری(۱MEDC) ارائه و بر اساس آن کار طراحی ساختار کنترل انجام خواهد شد.این رویه با تعیین دقیق اهداف عملیاتی و اقتصادی و درجات آزادی قابل دسترس به منظور برآورده کردن آنها شروع م یشود.
ما برای طراحی ساختار کنترل به مرحله اول و دوم رویه ارایه شده در فصل دوم ، بصورت اجمالی خواهیم پرداخت. و بطور کامل مرحله سوم آن را مورد بررسی قرار میدهیم.

مقدمه :
هنگامی که تقطیر برای جدا کردن یک مخلوط انتخاب می شود. این جداسازی می تواند توسط روشهای مختلفی انجام شود. تعداد زیادی از فاکتورهای که برای طراحی فرآیند مهم هستند، مانند ایمنی ، هزینههای عملیات ، انرژی مصرفی، امکان انجام بصورت عملی ، وجود دارد. انتخاب مناس بترین سیستم کنترل تقطیر می تواند مشکل باشد. در بسیاری از موارد ما با در نظر گرفتن موضوعات مختلف یک انتخاب ، انجام می دهیم.
در صنعت شیمی و نفت طبق یک گزارش(Rush,1980) در حدود %۲۵-۴۰ انرژی مورد استفاده قرار می گیرد و بطور تخمینی %۱۰-۱۵ انرژی بیش از حد مجاز توسط برجهای تقطیر مصرف می گردد. بنابراین پتانسیل برای صرفه جویی در مصرف انرژی وجود دارد و طراحی سیستم های برج تقطیر با راندمان خوب در مصرف انرژی ، در هزینه کل پلانت تاثیر بسزایی دارد.
هر جداسازی نیاز به کار و انرژی را افزایش می دهد. در برجهای تقطیر کار مورد نیاز بطور غیر مستقیم در طول گرم کردن خوراک و جوش آور و سرد کردن کندانسور مورد استفاده قرار می گیرد.
برای مخلوط های چند جزیی به منظور بدست آوردن یک جداسازی با خلوص بالاتر، معمولاًَ از برجهای تقطیر سری که به روش جداسازی مستقیم و یا جداسازی غیرمستقیم عمل میکنند، استفاده می گردد.
ما طراحی ساختار کنترل را بر روی برجهای تقطیر سری MEDC انجام می دهیم . چیدمان MEDC پتانسیل این را دارد که تا میزان قابل توجهی بسته به نوع چیدمان، ترکیب خوراک و مسایل جداسازی ،که چگونگی بالانس را در برج های MEDC معین میکنند، در انرژی صرفه جویی نماید چندین مطالعه کنترلی در این رساله برای کنترل MEDC برای یک جداسازی باینری یا ترنری آورده شده است.
این مطالعه شامل پیدا کردن متغییرهای مناسب اصلاح شده وکنترل شده ، و ورودیهای اصلاح شده و جفت کردن آنها برای طراحی ساختار کنترل ،بر اساس رویه اریه شده در فصل سوم و همچنین. انتخاب پیکربندی کنترل با توجه به مطالب فصل چهارم مناسب میباشد.

نتایج
در این قسمت نتایجی را که پس از انجام پایان نامه بدست آمده است را مرور میکنیم در مورد سیستم کنترل ، استدلالها اساساً به کنترل ترکیب مراجعه می کنند، اگر چه توضیحات کنترل سطح را نیز شامل می شوند.

۱- دینامیک و کنترل برج تقطیر
چطور باید برج تقطیر طراحی شود تا فیدبک کنترل را آسانتر سازد؟ برای کنترل ترکیب ،احتمالاً بهترین این است که سینی ها را زیاد کنیم. این دو مزیت بالقوه دارد:
الف ـ این را امکان پذیر می سازد که، محصولات را با تنها یک خطای کوچک بر حسب هزینه انرژی بخوبی پالایش کند، عبارت برایVmin در ۱-۱) ( را به یاد آورید که جدا از خلوص است بنابراین کنترل کمتر به اختلالات حساس خواهد بود.
ب ـ اگر ما محصولات را زیاد پالایش نکنیم آنگاه بوسیله افزایش زیاد ،سینی ها یک نوار باریک در اطراف طبقه خوراک گسترش خواهد یافت. این نوار باریک بطور مؤثر تغییرات ترکیب را به منظور گسترش بین قسمت بالا و پایین برج تقطیر را متوقف خواهد کرد. و بنابراین به یک جداسازی انتهای دو برج تقطیر منجر خواهد شد، که برای کنترل خوب است.در بسیاری برجها ،اختلالات یک اثر سریع دارند، و ما کنترل سریع برای خنثی کردن اثرات آنها نیاز داریم. پیشنهاد م یشود که دست کم سه سِِنسور دما در هر بخش برج تقطیر نصب کنیم. این امکان پذیر م یسازد که به منظور تصحیح تغییرات فشار، استفاده از کنترل سری مبنی بر اندازه گیریهای سریع دما، یا با استفاده از دما طبقات، نوع ترکیب را بتوانیم تخمین بزنیم، علاوه بر این سیستم رفلاکس و جوش آور بایستی طوری طراحی شود که امکان ایجاد تغییر سریع در رفلاکس و,فلوی بخار V وجود داشته باشد ،
پیکربندی LV
یک انتخاب خوب برای کنترل یک نقطه است این معمولاً برای کنترل دو نقطه برای مواردی که دارای۱۰> (0)λ۱۱LV بواسطه حساسیت به اختلالات و تداخلات قوی بین حلقه های کنترل پیشنهاد نمی شود. مخصوصاً ،پیکربندی LV در موارد با زمان – مرده بزرگ، اجرای ضعیفی دارد. به هر حال، این امکان را دارد تا به کنترل سریع دست یابد،(برای مثال توسط کنترل کردن دودمای داخلی برج) بنابراین پیکربندی LV ممکن است هنوز یک انتخاب قابل قبول باشد.
پیکربندی DV
برای کنترل یک نقطه ، D باید توسط کنترل اتوماتیک کنترل شود (نه بطور دستی). ممکن است بهتر از LV برای برجهای تقطیر با رفلاکس بزرگ باشد زیرا کنترل سطح مایع بالا ساده تر است.در مورد کنترل دو نقطه ، نسبتاً ضعیف عمل می کند هنگامیکه محصول پایین خالصتر از بالا نیست، اما هنگامیکه محصول پایین خالص است بهتر است، معایب:
الف )عملکرد ممکن است وابسته به شرایط عملیاتی تغییر کند ،
ب) عملکرد ناچیز اگر خطابه به D ثابت هدایت شود. (برای مثال، اگر اندازه گیری محصول بالا با خطا باشد).
پیکربندی DB
عملکرد غیر قابل قبول اگر برای کنترل یک نقطه بکار رود. و برای کنترل دو نقطه ، کیفیت کنترل خوب، مخصوصاً برای برجهای تقطیر با خلوص بالا و / یا رفلاکس بزرگ آسان برای اجرا کردن کنترل همچنین کنترل کردن سطح مایع در این پیکربندی برای برجهای تقطیر با رفلاکس بالا به خوبی انجام م یشود، و عیب اصلی آن این است که فاقد یکپارچگی است؛ عملکرد خیلی ناچیز است مخصوصاً اگر خطا باعث D و یا B ثابت شود، نمی توان یکی از حلقه ها را بطور دستی کنترل کرد.
(L/D)(V/B) پیکربندی
این یک انتخاب روی هم رفته خوب برای همه روشهای عملیاتی است. اشکال عمده نیاز برای اندازه گیریهای همه فلوهای V,B,D,L است که آنرا حساس به خطا می سازد و مشکل تر برای اجرا کردن ،و نیاز برای کنترل سطح مایع کامل دارد.
پیکربندی (L/D)V
یک جایی بین LV و ((L/D)(V/B رفتار می کند.
در خلاصه، کنترل دو نقطه احتمالاً به سختی آنچه خیلی اشخاص گمان دارند نیست. دینامیک فلوی مایع دو انتهای برج تقطیر را در فرکاسن بالا جدا می کند، لذا اگر کوشش کافی در ساختن کیفیت حلقه های سریع بکار برده شود (برای مثال توسط بکار بردن اندازه یگریهای دما با یک ترکیب بیرونی سری)، آنگاه این امکان پذیر است تا به کنترل خوب در موارد بیبشتر برسد، بالاخره، ترکیبهای لگاریتمی باید استفاده شوند تا اثر غیر خطی بودن را خنثی کند.
۳- طراحی و انتخاب پیکربندی کنترل برج تقطیر
کنترل دو – نقطه ای ترکیب:
RGA ابزار مفیدی برای مشخص کردن موضوع عدم قطعیت ورودی است. از پیکربندی ها با مقدار
۱۱λ بزرگ بایستی صرف نظر گردد. برای برجهای تقطیر همه پیکربندی های بالانس مواد (با استفاده از D یا B )دارای < 11λهستند. به هر حال این پیکربندی ها یک پاسخ نامطلوب و حذف خیلی ضعیف اختلالات را اگر حلقه شامل D یا B خارج از سرویس قرار گیرند را نتیجه میدهند.این احتمالا دلیل Shinskey,(1984) برای توصیه کردن اینکه از پیکربندی های با ۱< 11λصرف نظر شود ،است (به شرط آنکه ۱۱λخیلی بزرگ نشود) (این ملاحظات فقط برای کنترل برجهای تقطیر معتبر است).
کنترل یک – نقطه ای ترکیب :
بسیاری از برجهای تقطیر صنعتی دارای کنترل حلقه بسته برای یک ترکیب هستند . این ممکن است که بنظر بهینه نرسد. از آنجائیکه که یک محصول از بقیه محصولات بیشتر اهمیت دارد ، اما در بسیاری از موارد منطقی است.بعلاوه اگر برج تقطیر با ظرفیت محدود کار کند (که اغلب اینگونه است) امکان کنترل بیش از یک ترکیب وجود دارد . عدم قطعیت در هر مسئله خاص هنگامی که فقط یک ترکیب کنترل شده است ، مطرح نمیشود بطور معقول کنترل خوب ترکیب کنترل نشده برقرار خواهد شد ،مگر اینکه D یا B ثابت نگهداشته نشوند. پیکربندی LV و (L/D)(V/B) معمولا هردو اجرای رضایت بخشی۱ دارند. پیکربندی (L/D)(V/B) برای اینکه دارای حذف داخلی اختلال فلو بهتری است و کمترین تغییرات را در ترکیب کنترل نشده دارد، ترجیح داده میشود. یک مورد که شاید با ارزش باشد، استفاده از D یا B مانند یک ورودی اصلاح شده برای کنترل ترکیب یک – نقطه در برجهای تقطیر با رفلاکس خیلی زیاد( (۱>>L/ D ) یا ۱ >>V / B ) جائیکه کنترل سطح مایع با استفاده از D یا B شاید تقریبا غیر ممکن است.
۴- طراحی ساختار کنترل برای برجهای تقطیر سری
در بخش طراحی ساختار کننترل برای برجهای تقطیر سری ما یک MEDC را بعنوان دو برج تقطیر سری مورد مطالعه قراردادیم. طراحی ساختار کنترل برای MEDC ، یکی از قسمتهای اصلی این بخش بود. انتخاب متغیرهای کنترل شده تقریبا بسیار مشابه برجهای نرمال بود، اما تفاوتهای مهم نیز وجود داشت.
در MEDC ها ، درجات آزادی کمتری نسبت به دو برج نرمال وجود دارد. به هر حال از آنجائیکه ترکیب پایین برج HP بعنوان خوراک وارد برج LP می گردد ، بنابراین یک جریان خروجی کمتر وجود دارد. بایستی آرگومانهای سطح انتقال حرارت مابین دو برج، ترکیبات بالا (محصولات با ارزش) ، فشار در برج LP را در محدودیتهای خودشان ، کنترل گردند. این همچنین بوسیله بهینه سازی تایید گردید.
یک درجه آزادی اختیاری وجود دارد ، برای این مورد خاص کنترل دمادر قسمت پایین برج (دمای سینی ششم در برج LP)مشخصات خوب خود-بهینگی را نشان داد.
پیشتر از این ما در شبیه سازی و آنالیز کنترل پذیری نشان دادیم که، کنترل دما نمی تواند بجای کنترل ترکیب در هر دو برج استفاده گردد. در واقع کنترل دما برای تغییر نقطه تنظیم فشار، غیر عملی است. بنابراین ترکیب در اندازه گیریهای دما ، حساس به خطا است. بطور خیلی جدی ، تغییر فشار می تواند دمای انتخاب شده را به خارج از منطقه دو فازی جابجا نماید.. این می تواند یک استدلال خوب برای کنترل 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

آخرین مطالب

مطالب مرتبط