Tự động hóa trong công nghệ dầu khí tại Việt Nam

Điều chỉnh không liên tục: còn gọi là điều chỉnh ON – OFF

Đôi lúc người ta có thể kết hợp nhiều thiết bị điều chỉnh hai vị trí để tạo thành điều chỉnh nhảy cấp.

Thuyeỏt minh quy trỡnh coõng ngheọ

Tại bình phân phối lỏng, một phần xăng nhẹ được bơm hoàn lưu trở lại tháp (5) với tỷ số hoàn lưu thích hợp tại vị trí mâm trên cùng của phần cất nhằm tạo dòng hoàn lưu duy trì khả năng hoạt động ổn định của tháp (đảm bảo cân bằng vật chất , cân bằng năng lượng cho tháp, tăng khả năng bốc hơi và lôi kéo các cấu tử hydrocacbon nhẹ), một phần được đưa vào bồn chứa sản phẩm xăng nhẹ qua bộ phận hoá lỏng ở áp suất cao (10 – 15atm) làm khí hoá lỏng (khí đốt) phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Tại đỉnh tháp (6), pha hơi (1300C; 1.068atm) thoát ra bao gồm chủ yếu là sản phẩm xăng nặng có lẫn hơi nước và khí không ngưng, chúng được dẫn qua thiết bị ngưng tụ (4b) (thiết bị ngưng tụ nằm ngang kiểu ống chùm có vách ngăn với việc bố trí dòng pha hơi và khí không ngưng đi ngoài vỏ, nước làm mát đi trong ống) để ngưng tụ hoàn toàn xăng nặng và hơi nước đồng thời xả khí không ngưng qua van xả khí không ngưng.

Thiết kế hệ thống tự động hóa

• Khảo sát từng cụm thiết bị như một đối tượng công nghệ

Dữ liệu để thực hiện các nhiệm vụ trên là mô hình tĩnh của từng đối tượng (dưới dạng phương trình cân bằng vật chất và năng lượng). Trên cơ sở các phương trình này cùng với các điều kiện làm việc thực tế của thiết bị, tất cả các yếu tố có ảnh hưởng đến quá trình được chia thành: nhiễu cho phép ổn định, nhiễu kiểm soát được, nhiễu không kiểm soát được, tác động điều chỉnh, đại lượng điều chỉnh. Đặc tính tĩnh cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng của đại lượng này lên đại lượng khỏc và làm rừ cỏc đại lượng điều chỉnh cú tỏc động tối đa lờn quỏ trỡnh. Từ đú cú thể lựa chọn được kờnh điều chỉnh. Tuy nhiờn để hiểu rừ từng quỏ trỡnh là rất khó và do yêu cầu, điều kiện hoạt động của dây chuyền này không được nêu rừ trong tài liệu [1] cho nờn việc thiết kế hệ thống tự động húa được đưa ra nhiều phương án cho từng điều kiện làm việc khác nhau. Quy trình khảo sát ở đây là dây chuyền chưng cất condensate năng suất 390.000tấn/năm. Theo như mô tả ở trên ta thấy cụm thiết bị chính trong dây chuyền là hai tháp chưng cất. Các thiết bị gia nhiệt, lò đốt, bồn chứa, thiết bị ngưng tụ là các thiết bị phụ có nhiệm vụ hỗ trợ giúp tháp hoạt động ổn định. Do đó có thể chia dây chuyền khảo sát thành các nhóm thiết bị sau:. 5) Thiết bị trao đổi nhiệt. Trong các nhiễu trên thì nhiễu có thể ổn định được chỉ là nhiệt độ nhập liệu TF, lưu lượng nạp liệu GF, thành phần nạp liệu ít khi kiểm soát và ở đây thành phần sản phẩm đáy tháp 5 là dòng condensate đã loại bỏ xăng nhẹ, nếu tháp 5 sản phẩm đỉnh đã ổn định được thành phần và thành phần dòng condensate nguyên liệu xem như ổn định thì thành phần sản phẩm đáy tháp 5 cũng xem như ổn định.

Mô hình toán học

Cách thiết lập phương trình toán học

Thiết lập mô tả toán học và xác định hàm truyền cho các đối tượng công ngheọ trong qui trỡnh

• Lò gia nhiệt 2a
• Cụm tháp 1
• Lò đốt 2b
• Cụm tháp 2

Ở đây ta sử dụng mỏ phun (biến nhiên liệu thành dạng sương, xáo trộn nhiên liệu với không khí, tạo tỉ lệ cho nhiên liệu và không khí), không khí được dùng để đốt lò được đưa vào lò bằng quạt gió, khí thải sau khi đốt được dẫn ra ngoài qua miệng ống khói. Aùp suất trong tháp được quyết định bởi dòng hơi bốc lên đỉnh tháp và tập trung trong thiết bị ngưng tụ, sự thay đổi của áp suất phụ thuộc vào lượng nước làm mát cung cấp vào thiết bị ngưng tụ. Dòng hoàn lưu lạnh RC khi vào mâm thứ nhất của tháp sẽ lấy nhiệt ngưng tụ của các cấu tử xăng nặng để bốc hơi hoàn toàn lên đỉnh và các cấu tử ngưng tụ sẽ tạo thành dòng hoàn lưu nội R0 chảy xuống mâm thứ hai [1].

Nhiệm vụ của lò đốt 2b là gia nhiệt cho dòng đáy của tháp 1 để đạt nhiệt độ mong muốn (t= 2100C) trước khi vào tháp 6 đồng thời ổn định một dòng hơi hoàn lưu lại tháp 5.

Quy trình chọn lựa bộ điều chỉnh

− Giá trị cho phép của các chỉ số chất lượng điều chỉnh: sai lệch động yđCP, sai lệch tĩnh ytCP, thời gian điều chỉnh tđcCP. Thông thường BĐC (I) được sử dụng cho đối tượng có tính tự cân bằng lớn và thời gian trễ nhỏ; (I) không sử dụng được cho đối tượng trung tính do hệ không ổn định ở bất kỳ giá trị tham số điều chỉnh nào. BĐC (P) có tác động nhanh, làm việc được trên các đối tượng có quán tính; nhưng chỉ sử dụng khi cho phép tồn tại độ lệch tĩnh do tải trọng dao động.

Nếu đối tượng có độ trễ lớn và chịu sự dao động tải trọng lớn mà (P) và (PI) không thể đạt chất lượng yêu cầu thì sử dụng BĐC (PID).

Chọn lựa bộ điều chỉnh và tính tham số cài đặt cho các kênh

• So sánh tđc với tđcCP ta thấy tđc < tđcCP (thỏa điều kiện) Vậy bộ điều chỉnh tỷ lệ (P) đáp ứng được yêu cầu đặt ra. • So sánh tđc với tđcCP ta thấy tđc < tđcCP (thỏa điều kiện) Vậy bộ điều chỉnh tỷ lệ (P) đáp ứng được yêu cầu đặt ra.

Bảng tổng kết

Các đại lượng cần đo – kiểm soát

Trong chưng cất đa cấu tử, áp suất và nhiệt độ có mối quan hệ với nhau (nhiệt độ sôi của các cấu tử phụ thuộc áp suất), áp suất thích hợp sẽ giảm nhiệt độ sôi của hỗn hợp, khả năng phân đoạn cao, chi phí năng lượng hơi đốt thấp. Như vậy, ống venturi đóng vai trò cảm biến lưu lượng, chuyển tín hiệu lưu lượng sang tín hiệu hiệu áp suất và thiết bị đo hiệu áp suất là áp kế màng hộp đàn hoài. Biến áp vi sai: biến đổi tín hiệu xê dịch thành tín hiệu điện áp xoay chiều Bộ phận khuếch đại và so sánh: khuếch đại tín hiệu điện áp và so sánh với giá trị chuẩn, đưa tín hiệu sai lệch đến động cơ.

Biến áp vi sai: biến đổi tín hiệu xê dịch thành tín hiệu điện áp xoay chiều Bộ phận khuếch đại và so sánh: khuếch đại tín hiệu điện áp và so sánh với giá trị chuẩn, đưa tín hiệu sai lệch đến động cơ.

Các kênh điều chỉnh liên tục

• Caỏu truực cuỷa heọ thoỏng ủieàu chổnh

Hoạt động theo nguyên lý của hiệu ứng nhiệt điện, gọi là hiệu ứng Seebeck: hai dây dẫn khác nhau nối với nhau một đầu chung , nếu đốt nóng chung thì ở hai đầu tự do sẽ sinh ra một hiệu điện thế hay còn gọi là sức điện động. Chọn cảm biến là loại hộp xếp kiểu xiphong vì đây là loại áp kế có cấu trúc đơn giản và tin cậy, kích thước nhỏ, dễ đọc, chính xác cao và có khoảng đo cao, được sử dụng nhiều để đo và ghi lại áp suất dư, áp suất chân không hoặc hiệu áp suất. Hộp xếp xiphong là một dạng hộp xếp biến dạng đều, có bề mặt hình gợn sóng, có khả năng đàn hồi rất lớn, biến tín hiệu sự thay đổi áp suất thành sự dịch chuyển cơ học: hộp xếp có thể co vào và dãn ra khi áp suất thay đổi.

Nhiệt độ doứng condensate nhaọp liệu vào thaựp 6 (t°C) Bộ phaọn định trị(bieỏn đoồi đieọn ỏp) Áp suaỏt trong thaựp 6 (P) Bộ phaọn định trị(bieỏn đoồi đieọn ỏp) Bộ phaọn khuếch đaùi(khuếch đaùi đieọn ỏp)Cơ cấu thưứa haứnh(hệ thoỏng khớ nộn)Bộ phaọn khuếch đaùi(khuếch đaùi đieọn ỏp)Cơ cấu thưứa haứnh(hệ thoỏng khớ nộn).

Các kênh bảo vệ

• Các kênh bảo vệ

Bộ phaọn thừahànhBộ phận khuếch đại(bieỏn ỏp vi sai) Giaự trị chủ đạo(P = 2,2atm) Mức chất loỷng trong thaựp 6 (L) Bộ phận định trị(bieỏn đoồi đieọn ỏp). Lưu lươùng dũngnhaọp lieọu (QF) Lưu lươùng sản phaồm đỏy (Qđ)Mức dưới Bộ phận định trị(bieỏn đoồi đieọn ỏp) Giaự trị chủ đạo(Lmax =0,55m - Lmin =0,15m). Bộ phận cảm bieỏn(cảm bieỏn điện dung) Bộ phận so sỏnh(maùch cầu cõn bằng)Thieỏt bị điều chỉnh Giaự trị chủ đạo(Lmax =0,3m - Lmin =0,1m).

Cơ cấu thưứa haứnh(heọ thoỏng điện ỏp) Bộ phaọn điều chỉnh(đieàu chỉnh ON-OFF )Bộ phaọn định trị(bieỏn đoồi điện aựp).