طراحی ساختار کنترلی چند متغیره غیرمربعی در فرایند جداسازی نفت خام: اثر تغییر ظرفیت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا گروه مهندسی شیمی دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

این پژوهش به طراحی ساختار کنترلی و مدلسازی پویای یک برج جداسازی نفت خام بر مبنای آرایه بهره نسبی (RGA) و آرایه ‌بهره نرمال شده نسبی (RNGA) می‌پردازد. انتخاب ساختار کنترل چند متغیره در حالت غیرمربعی با استفاده از داده‌های واقعی برج جداسازی نفت خام تاکنون ارائه نشده است. در این تحقیق، برج جداسازی در دو ظرفیت عملیاتی 40,000 و 60,000 بشکه در روز مدلسازی شد تا عملکرد کنترلی ساختارهای پیشنهادی بررسی شود. عملکرد کنترلی متغیرهای خروجی این برج درحالت %5± تغییر پله‌ای در خوراک ورودی واحد مورد آزمایش قرار گرفت. بر مبنای نتایج بدست آمده، پاسخ خروجی سیستم کنترلی برای هر دو روش به خوبی تغییرات خوراک ورودی را در ظرفیت 60،000 بشکه در روز، کنترل می‌کند. این در حالی است که نتیجه آزمون خروجی در ظرفیت 40,000 بشکه در روز، تغییر ساختار کنترلی در هر دو روش آرایه بهره نسبی و آرایه‌ بهره نرمال شده نسبی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] A. A. Kiss, (2014) "Distillation technology–still young and full of breakthrough opportunities", Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 89, 479-498.
 
[2] V. Kariwala, S. Skogestad and J. F. Forbes, (2006) "Relative gain array for norm-bounded uncertain systems", Industrial &Engineering Chemistry Research, 45, 1751-1757.
 
[3] S. Motlaghi, F. Jalali and M. N. Ahmadabadi, (2008) "An expert system design for a crude oil distillation column with the neural networks model and the process optimization using genetic algorithm framework", Expert Systems with Applications, 35, 1540-1545.
 
[4] D. Jones, D. Bhattacharyya, R. Turton and S. E. Zitney, (2014) "Plant-wide control system design: Primary controlled variable selection", Computers & Chemical Engineering, 71, 220-234.
 
[5] A. Khaki-Sedigh and B. Moaveni, 2009 Control Configuration Selection for Multivariable Plants, Springer, Heidelberg.
 
[6] S. Skogestad, P. Lundström and E. W. Jacobsen, (1990) "Selecting the best distillation control configuration", AIChE Journal, 36, 753-764.
 
[7] E. Bristol, (1966) "On a new measure of interaction for multivariable process control", IEEE Transactions on Automatic Control, 11, 133-134.
 
[8] N. Chatrattanawet, S. Skogestad and A. Arpornwichanop, (2015) "Control structure design and dynamic modelling for a solid oxide fuel cell with direct internal reforming of methane", Chemical Engineering Research and Design, 98, 202-211.
 
[9] A. Mahabuba and M. A. Khan, (2008) "Optimal Location of Power System Stabilizers in a Multimachine Power System Using Relative Gain Array (RGA) and Genetic Algorithm", International Journal of Electrical and Power Engineering, 2, 19-27.
 
[10] F. Osuolale and J. Zhang, (2015) "Distillation Control Structure Selection for Energy‐Efficient Operations", Chemical Engineering & Technology, 38, 907-916.
 
[11] S. Hurowitz, J. Anderson, M. Duvall and J. B. Riggs, (2003) "Distillation control configuration selection", Journal of Process Control, 13, 357-362.
 
[12] V. C. Machado, D. Gabriel, J. Lafuente and J. A. Baeza, (2009) "Cost and effluent quality controllers design based on the relative gain array for a nutrient removal WWTP", Water Research, 43, 5129-5141.
 
[13] C. Bo, R. Zhang, C. Zhang, J. Tang, X. Qiao and F. Gao, (2014) "Comparison of Two Types of Control Structures for Benzene Chlorine Reactive Distillation Systems", Chinese Journal of Chemical Engineering, 22, 837-841.
 
[14] T. Mc Avoy, Y. Arkun, R. Chen, D. Robinson and P. D. Schnelle, (2003) "A new approach to defining a dynamic relative gain", Control Engineering Practice, 11, 907-914.
 
[15] Q. Xiong, W.-J. Cai and M.-J. He, (2005) "A practical loop pairing criterion for multivariable processes", Journal of Process Control, 15, 741-747.
 
[16] M.-J. He, W.-J. Cai, W. Ni and L.-H. Xie, (2009) "RNGA based control system configuration for multivariable processes", Journal of Process Control, 19, 1036-1042.
 
[17] J. F. Mulia-Soto and A. Flores-Tlacuahuac, (2011) "Modeling, simulation and control of an internally heat integrated pressure-swing distillation process for bioethanol separation", Computers & Chemical Engineering, 35, 1532-1546.
 
[18] C. D. Holland, 1981 Fundamentals of Multicomponent Distillation, McGraw-Hill, New York.
 
[19] L. Vanhorn, (1980) "Crude unit computer control... how good is it", Hydrocarbon Processing, 60, 145-148.
 [20] A. W. Drews, 1998 Manual on hydrocarbon analysis, ASTM International
 
[21] D. J. Dave, M. Z. Dabhiya, S. Satyadev, S. Ganguly and D. N. Saraf, (2003) "Online tuning of a steady state crude distillation unit model for real time applications", Journal of Process Control, 13, 267-282.
 
[22] V. Kumar, A. Sharma, I. R. Chowdhury, S. Ganguly and D. N. Saraf, (2001) "A crude distillation unit model suitable for online applications", Fuel Processing Technology, 73, 1-21.
 
[23] M. Van De Wal and B. De Jager, (2001) "A review of methods for input/output selection", Automatica, 37, 487-510.
 
[24] B. D. Tyreus and W. L. Luyben, (1992) "Tuning PI controllers for integrator/dead time processes", Industrial &Engineering Chemistry Research, 31, 2625-2628.
 
[25] W. L. Luyben, 2013 Distillation Design and Control Using Aspen Simulation, John Wiley & Sons, New Jersey, USA.