Et typisk produktionsanlæg i den kemiske industri har hundredvis af
målinger og reguleringssløjfer. Det indledende Reguleringskursus
(28150) handlede om at styre en proces hvor arkitekturen af
reguleringssystemet er givet. I dette tilfælde reduceres problemet
til at designe en regulator (= control law) som er egnet til
systemet, og til at optimere parametrene i denne regulator (=
tuning). Hertil krævedes en forståelse af de valgte simple
systemers dynamik, så regulatorerne kunne designes bedst muligt.
Dette er dog kun en begyndelse.
Når der foreligger et design af et anlæg og et flowdiagram af
processen, skal følgende problemer løses i praksis: i) Hvilke
variabler skal reguleres?; ii) Hvilke variabler skal måles?; iii)
Hvilke aktuatorer skal bruges?; iv) Hvordan skal disse variabler og
aktuatorer kobles sammen? Der findes svar på denne type spørgsmål i
kurset vha en systematisk metode. Metoden er baseret på en
systematisk nedbrydning af reguleringsproblemet.
Reguleringssystemet til et procesanlæg designes i forskellige trin.
Opnåelse af driftsmål og effektiviteten af systemet bliver
evalueret vha simuleringer med et dynamisk model af procesanlægget.
Kursets formmål er: (i) at håndtere design af et reguleringssystem
til et kompliceret procesanlæg; (ii) at forstå procesdynamikken vha
simuleringer; (iii) at designe og implementere et reguleringssystem
på basis af design kriteria (systemets stabilitet, optimeret
økonomi af systemet, systemets begrænsninger). Resultatet af
designet af reguleringssystemet er et kemisk eller biokemisk
procesanlæg med højere effektivitet og med forbedret
sikkerhed.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Formulere modeller for masse, energi og entropi balancer i
procesanlæg
Gennemføre en systematisk analyse af operation af kemi- og
biotekniske procesanlæg
Udlede en regulator struktur på basis af en proces operations
analyse
Formulere model baseret regulering ud fra systemer på tilstands
form
Evaluere regulator performance gennem dynamiske process
modeller
Formulere og dimensionere flervariable regulatorer, herunder
Model Prediktiv Regulering til at gennemføre proces
operationen
Formulere et optimal operations problem til at specificere
funktionaliteten af den flervariable regulering
Sammenligne opførslen af flervariabel regulering ved simulering
scenarios
Kursusindhold:
Basis for kurset er procesanlæggets syntese og de deraf afledte
driftsmål, herved illustreres at proces design og drift er to sider
af samme grundlæggende problemstilling. Valg af aktuatorer og
målinger til en regulatorstruktur gennemføres udfra en systematisk
model analyse. I en efterfølgende syntese findes parring af
aktuatorer og målinger til en basal regulatorstruktur for en
proces. Hvorledes driftsmålene nås i praksis ved anvendelse af
regulering illustreres i løbet af kurset på basis af udvalgte
eksempler, der vil illustrere karakteristiske regulator
strukturer
Bemærkninger:
Projektet omfatter afledning af en plantwide regulering med brug af
en systematisk tilgang og evalueringen ved hjælp af dynamiske
simuleringer. Projektet omhandler et simpelt
reaktor-separation-recycle (RSR) system. En projekt rapport
udarbejdes der kritisk diskutere og evaluere resultater af
plantwide regulering strategi.
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver
den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som
kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed,
klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk