Контроллеры технологические моноблочные ТКМ 52. Описание технологического процесcа. Линеаризованная модель

1.

Описание технологического процеса.
V1,t1,Ca вх,Cb вх,Cc вх,Cd вх
V2,t2
Vхл, tхл
Vхл,tхл вх
Vp
H
V, t,Сa,Сb,Cc,Cd
Схема реакции.
к1
А
В
к2
B
С
к3
C
D
k4
D
C
Режим политропический.
Реакция экзотермическая.

2.

1)Общее уравнение материального баланса
и баланса по компонентам:
d [CaV p ]
1Cавх V p k1Ca Ca
d [C V d]
B p
1CВвх V p (k1Ca k 2CB ) CB
d
d [CcV p ]
1CСвх V p (k 2CB k3Cc k 4CD ) Cc
d
d [CDV p ] C V (k C k C ) C
1 D.вх
p 3 c
4 D
D
d
dV p
1 2
d
2)Уравнение теплового баланса для реакционной
смеси.
Cp
V p dt
d
C p 1t1 C p 2t2 C p t V p RA A H KT FT (t t хл )
3)Уравнение теплового баланса для рубашки.
dt хл
vхлCрхл хл
vхлС рхл хлt хлвх vхлCрхл хл t хл kT FТ (t t хл )
d

3.

Исследование статических характеристик v2выходные переменные.
0.3
0.235
0.655
0.014
0.013
38.144
37.967
0.4
0.228
0.661
0.014
0.014
39.939
39.662
v2 0.5 Ca 0.221 Cb 0.667 Cc 0.014 Cd 0.015 tp 41.732 tv 41.354
0.6
0.214
0.673
0.014
0.015
43.52
43.042
0.7
0.208
0.679
0.014
0.016
45.305
44.727
0.24
0.68
0.67
Ca
Cb
0.22
0.66
0.2
0.2
0.4
0.6
0.65
0.2
0.8
0.4
v2
0.6
0.8
v2
0.01402
Cc
Cd 0.014
0.014
0.01398
0.2
0.4
0.6
0.012
0.2
0.8
0.4
v2
0.6
0.8
0.6
0.8
v2
50
45
45
tp
tv
40
40
35
0.2
0.4
0.6
v2
0.8
35
0.2
0.4
v2

4.

Исследование статических характеристик vхлвыходные переменные.
0.3
41.961
0.219
0.014
0.015
42.21
0.669
0.4
41.644
0.22
0.014
0.015
41.96
0.668
vv 0.5 Ca 0.221 Cb 0.667 Cc 0.014 Cd 0.015 tp 41.732 tv 41.354
0.6
41.088
0.221
0.014
0.014
41.522
0.667
0.7
40.844
0.222
0.014
0.014
41.33
0.666
0.222
0.67
0.668
Ca
Cb
0.22
0.666
0.218
0.2
0.4
0.6
0.664
0.2
0.8
0.4
vv
0.01402
0.6
0.8
vv
0.015
Cc
Cd
0.014
0.014
0.01398
0.2
0.4
0.6
0.013
0.2
0.8
0.4
vv
0.6
0.8
vv
42.5
42
42
41.5
tp
tv
41.5
41
0.2
41
0.4
0.6
vv
0.8
40.5
0.2
0.4
0.6
vv
0.8

5.

динамических характеристик по каналу vхл-выходные
переменные.
t S 0 Ca S 1 Cb S 2 Cc S 3 Cd S 4 tp S 5 tv S 6 vv0
0.009
0.72
0.11
0.7
Ca
Cb
0.68
0.21
0
1000
2000
0.66
3000
0
1000
t
2000
t
0.006
0.017
0.016
Cc
Cd
0.011
0.015
0
1000
0.014
2000
t
44
0
1000
2000
t
43
43
tv
tp
42
42
41
41
0
1000
2000
t
0
1000
t
Рис.Динамические характеристики по каналу:
vхл-выходные переменные.
(vv=0,5 л/мин,D vv=0.1 л/мин )
а) изменение концентрации компонента А
б) изменение концентрации компонента В
в) изменение концентрации компонента С
г) изменение концентрации компонента D
д) изменение температуры в реакторе
е) изменение температуры хладоагента
2000
0.5 vv
0.1

6.

Линеаризованная модель
Структурная схема
Передаточные функции
Cˆ B
1
W2 ( p)
T2 p 1
fˆ2
Cˆ D
1
W4 ( p)
T4 p 1
fˆ4
Cˆ A
1
W1 ( p)
T1 p 1
fˆ1
Cˆ C
1
W3 ( p)
T3 p 1
fˆ3
t
1
W5 ( p)
fˆ5 T5 p 1
W6 ( p)
t хл
1
T6 p 1
fˆ6

7.

v V
Параметры модели
аппроксимацией
переходных характеристик.
по каналов:
v 1л / мин
tg 1
vхл t
T 1
1 1
Wоб ( p)
Tp p
vхл 1л / мин.
Из рисунки получим параметры:
T ≈ 470, k ≈ -0.79+0.67=-012.
k
0.12
Wоб ( p)
Tp 1 470 p 1

8.

v2 Cb
v2 1л / мин.
Из рисунки получим параметры:
T ≈ 310, k ≈ 40.21-41.72=-1.51.
Wоб ( p)
k
1.51
Tp 1 310 p 1

9.

Результат моделирования.
Переходные кривые
(аппроксимационные).
Переходная кривая объёма реактора.
Переходная кривая температуры в реакторе.
Переходная кривая концентрации
компонента B.

10.

Переходные кривые
(линеаризованные).
Переходная кривая объёма реактора.
Переходная кривая
температуры в реакторе.
Переходная кривая
концентрации компонента B.

11.

12.

13.

Исследование работы
каскадной САУ
Структурная схема
τp≈100минут
Переходная функцияпо каналу управления.
Переходная функция по каналу возмущения