Một vấn đề chính khi chọn cấu hình điều khiển cho tháp chưng cất là có quá nhiều khả năng để xem xét. Không có một cấu hình đơn nào “tốt nhất” với tất cả các tháp chưng vì đôi khi xảy ra mâu thuẫn giữa các mục tiêu: một hệ thống tập trung vào điều khiển mức; hệ thống khác quan tâm đến tính khả thi khi không sử dụng vòng điều khiển thành phần; mục tiêu điều khiển một điểm; và hầu hết ưu tiên cho điều khiển hai điểm. Tuy nhiên, hiện nay có rất nhiều công cụ hữu ích hỗ trợ trong việc phân tích và tìm ra cấu hình thích hợp cho từng đối tượng cụ thể [63].
Các cấu hình chuẩn, được sử dụng bởi Shinskey [66] với biến điều khiển bao gồm các lưu lượng L, V, D, B và tỷ số giữa chúng. Các biến này có ưu điểm là
tương đối dễ thực hiện và dễ hiểu để vận hành. Thông thường sử dụng L và D cho
đỉnh tháp và V, B cho đáy tháp. 3 trong số 18 cấu trúc đề xuất, là cấu hình LV, DV và DB, được Birky đưa ra dựa trên các luật của Page Buckley và Greg Shinskey
[67].
Cấu hình LV là cấu hình thông dụng nhất trong công nghiệp [75]. Ưu điểm
chính của nó là các biến điều khiển ảnh hưởng trực tiếp tới nồng độ thành phần sản phẩm đỉnh và đáy tháp, và hầu như nó độc lập với vòng điều chỉnh mức. Nó cũng hoạt động tốt trong trường hợp điều khiển một điểm. Tuy nhiên, cấu hình này tồn tại tương tác mạnh giữa đỉnh và đáy tháp.
Cấu hình DB được sử dụng khi có yêu cầu về độ tinh khiết cao đối với sản
phẩm tháp. Với các tháp như vậy thì dòng trong thường lớn, vì vậy sử dụng L và V để điều khiển mức là hợp lý. Nhược điểm của cấu hình DB là nó chỉ hoạt động khi cả hai vòng điều khiển thành phần đều được đóng.
Trong trường hợp điều khiển một điểm, cấu hình DV chiếm ưu thế vì với độ hồi lưu lớn thì điều khiển mức đỉnh trở nên đơn giản hơn [75]. Với điều khiển hai điểm
thì cấu hình này tương đối khó thực hiện khi sản phẩm đáy không tinh khiết hơn sản phẩm đỉnh, nhưng tốt hơn khi sản phẩm đáy tinh khiết. Nhược điểm của cấu hình
DV: bị ảnh hưởng bởi vòng điều khiển mức.
Các cấu hình LV, DB, DV, (L/D)(V/B) sẽ được đề cập để lựa chọn ra cấu hình phù hợp nhất cho tháp C-02 của nhà máy xử lý khí Dinh Cố dựa trên các mô hình đã xây dựng được trong chương 2. Vì mức trong bình V-15 thay đổi liên tục với biên độ lớn nên mục tiêu chính của cấu hình điều khiển là ổn định mức cho tháp. Các yếu tố chính được khảo sát trong việc xác định cấu trúc điều khiển tháp chưng cất bao gồm: tính tương tác giữa các vòng điều khiển (thể hiện qua ma trận khuếch đại tương đối RGA – Relative Gain Array), tính kháng nhiễu (lưu lượng nguồn cấp và thành phần nguồn cấp) và sự phụ thuộc vào bộ điều khiển mức của các cấu hình [61], [65], [68], [75].
Tính tương tác giữa các vòng điều khiển
Một khác biệt quan trọng khác giữa các cấu hình là tương tác giữa các vòng điều khiển khi sử dụng các vòng điều khiển đơn và tính nhạy cảm với thay đổi đầu vào khi sử dụng phương án tách kênh cho điều khiển hai điểm [81]. Hệ số khuếch đại tương đối và ma trận khuếch đại tương đối có ứng dụng quan trọng trong việc phân tích và thiết kế cấu trúc điều khiển phi tập trung.
Hệ số khuếch đại tương đối nói lên mức độ tương tác giữa các kênh vào/ra. Khi hai kênh điều khiển không có tương tác hai chiều thì ij 1, còn khi hai kênh có tương tác càng mạnh thì ij càng khác xa giá trị 1. Khi uj và yi không có quan hệ gì thì ij 0.
Tính kháng nhiễu
Nguồn nhiễu chính bao gồm lưu lượng nguồn cấp và thành phần nguồn cấp. Skogestad và Hovd [73] đã giới thiệu phương pháp khảo sát tần số cho hệ số khuếch đại nhiễu vòng kín (Closed-loop disturbance gains CLDG ) trong trường hợp điều khiển một điểm và hai điểm.
Ảnh hưởng của vòng điều khiển mức
Để hệ thống làm việc tốt thì áp suất và mức của tháp chưng cần được điều khiển chặt đồng thời phải điều khiển cả hai thành phần sản phẩm đỉnh và đáy hoặc ít nhất một biến có liên quan tới chất lượng sản phẩm.