Управление процессом каталитического крекинга с использованием прогнозирующих моделей

Управление с использованием прогнозирующих моделей является одним из современных формализованных подходов к анализу и синтезу управления. Прогнозирующий регулятор состоит из двух компонентов: модель процесса и модуль оптимизации (рис. 2) [10].

Рис. 2 Блок управления с использованием прогнозирующих моделей

С точки зрения алгоритмов регулирования, предпочтительно представление модели в виде вход-выход. Для определения упрощенной модели для процесса каталитического крекинга в работе идентификационная схема представленная на рис. 3.

Рис. 3 Схема идентификации

Метод идентификации модели изложен в [9]. Фактически, предложенный авторами метод идентификации состоит из трех основных этапов.

Первый шаг заключается в составлении структурной схемы процесса, которая приведена на рисунке 4, где — это температура сырья, , — температуры в реакторе и регенераторе соответственно, — массовая доля кокса на катализаторе,, , — расходы сырья, катализатора и воздуха соответственно.

Рис. 4 Структурная схема процесса каталитического крекинга нефти

Второй шаг заключается в определении вида передаточной функции для каждого канала связи. В этой работе, принимаем, что каждый канал связи может быть охарактеризован апериодическим звеном первого порядка без чистого запаздывания:

Гдекоэффициент усиления; -временная постоянная.

Передаточные функции, связанные с реактором обозначены через букву H, связанные регенератором обозначены через G, а общие передаточные функции связанные процессом в целом обозначены буквой F. Передаточные функции реактора и регенератора были определены для статического режима, а передаточная функция всего процесса была найдена путем арифметических вычислений.

Таблица 1 Передаточные функции упрощенной модели процесса каталитического крекинга нефти.

Выход Вход.	Температура в реакторе.	Температура в регенераторе.
Температура сырья.
Температура использованного катализатора.
Расход сырья.
Расход использованного катализатора.
Расход воздуха.

Последний шаг заключается в определении параметров передаточной функции для каждого канала, которые корректно будут отражать поведение процессов. Метод определения параметров передаточных функций описан в [9].

В таблице 1 приведены связи, которые описывают упрощенную модель процесса после идентификации.

Схема системы управления с использованием прогнозирующих моделей процесса каталитического крекинга нефти приведена на рис. 5.

Рис. 5 Схема управления процессом каталитического крекинга нефти с использованием прогнозирующих моделей

Основная задача каталитического крекинга нефти заключается в максимизации удельного выхода целевого продукта. Эта цель достигается, когда в реакторе протекает реакция с хорошей степенью превращения, а в регенераторе происходит хороший выжиг кокса. На практике, для достижения наилучшего результата протекания реакций в реакторе регулируется температура реактора, а для достижения наилучшего выжига кокса, соответственно температура в регенераторе.