CS3 架構之品質控制器參數調整

由於只有進料酸純度干擾的震盪較大，故先針對此種干擾進行調鬆(detune)。

調鬆方法為先選擇一個調鬆值(例如 0.5)，將控制器的增益(Kc)乘上調鬆值，同時將 積分時間(τI)除以調鬆值。圖 3-23~3-25 為原始未調鬆時與三個品質控制環路分別 調鬆後進行進料酸純度干擾的結果比較(只表示出產品濃度和 3 個溫度控制環路，

虛線為原本ATV 得到的參數之結果，實線為該次調鬆之結果)；每張圖都包含 8 個 小圖，第一列分別乙酸戊酯產品濃度與乙酸丁酯產品濃度對時間的響應；第二、

三、四列分別對應TC1、TC2 及 TC3 環圈，每列左邊的圖為控制變數右邊的圖為 操作變數。

由圖3-23 可知將 TC1(FR)以 0.5 進行調鬆結果造成發散，暗示 TC1(FR)品質控 制環路應該要反向加緊。圖3-24 知 TC2(Fb)以 0.5 進行調鬆結果明顯更好。圖 3-25 知TC3(D_Qr)以 0.5 進行調鬆結果變差，震盪更久。故應該要將 TC2(Fb)環路進行 調鬆，但是調鬆到1/3 會不會更好？圖 3-26 是 TC2(Fb)分別以 0.5 和 0.3333 進行調 鬆的結果比較，顯示差異非常小，故Fb應無再用更小的值調鬆的必要。

由於上述的結果知FR 與 D_Qr 若朝加緊的方向調整，則干擾排除效果應會更 好。所以在將Fb環路以0.5 進行調鬆後，再分別將 TC1(FR)與 TC2(D_Qr)以兩倍調 緊(亦即增益變成兩倍，積分時間減為一半)並比較其結果。TC1(FR)以兩倍調緊的 結果分別如圖 3-27(進料酸純度干擾)與圖 3-28(混醇進料流量干擾)，顯示加緊 TC1(FR)對於進料酸純度干擾反應更好，但卻讓混醇進料流量干擾結果變差震盪更 久；相較之下以兩倍加緊 TC3(D_Qr)結果如圖 3-29(進料酸純度干擾)與圖 3-30(混 醇進料流量干擾)所示，結果都更好，所以最後採用的策略是將 TC2(Fb)品質控制環 路以0.5 調鬆且 TC3(D_Qr)品質控制環路以 2 倍加緊。

0 5 10 15

x

RD,Bottom AmAc

[m ol e fra c]

Time [h]

x

Dist.,Bottom BuAc

[m ol e fr ac ]

Time [h]

F

RD., Bottom

[kmo l/hr ]

Time [h]

T

Dist. 2

[

°

C]

Time [h]

OP OP

Q

Dist. Reb

[k W ]

Time [h]

圖 3-23：將 FR 溫度控制環路以值 0.5 調鬆(進料酸純度干擾)

Case: ASR=0.75, CS3 Disturb.:10% water in HAc feed TC1 detuned by 0.5 QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% ) 22.48

7.48 2.36

τ

_I (min) 57.42 168.96 16.83

0 5 10 15

x

RD,Bottom AmAc

[m ol e fra c]

Time [h]

x

Dist.,Bottom BuAc

[m ol e fr ac ]

Time [h]

F

RD., Bottom

[kmo l/hr ]

Time [h]

T

Dist. 2

[

°

C]

Time [h]

Q

Dist. Reb

[k W ]

Time [h]

圖 3-24：將 Fb溫度控制環路以值0.5 進行調鬆(進料酸純度干擾) Case: ASR=0.75, CS3 Disturb.:10% water in HAc feed TC2 detuned by 0.5

QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% ) 44.96

3.74 2.36

τ

_I (min) 28.71 337.9 16.83

0 5 10 15

x

RD,Bottom AmAc

[m ol e fra c]

Time [h]

x

Dist.,Bottom BuAc

[m ol e fr ac ]

Time [h]

F

RD., Bottom

[kmo l/hr ]

Time [h]

T

Dist. 2

[

°

C]

Time [h]

Original D_Q

_r

detuned by 0.5

Q

Dist. Reb

[k W ]

Time [h]

圖 3-25：將 D_Qr溫度控制環路以值0.5 進行調鬆與未調鬆之比較 Case: ASR=0.75, CS3 Disturb.:10% water in HAc feed TC3 detuned by 0.5

QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% ) 44.96

7.48 1.18

τ

_I (min) 28.71 168.96 33.66

0 5 10 15

x

RD,Bottom AmAc

[m ol e fra c]

Time [h]

x

Dist.,Bottom BuAc

[m ol e fr ac ]

Time [h]

F

RD., Bottom

[k m ol /h r]

Time [h]

T

Dist. 2

[

°

C]

Time [h]

Q

Dist. Reb

[k W ]

Time [h]

圖 3-26：將 TC2 分別以 0.5(虛線)與 1/3(實線)進行調鬆之比較

Case: ASR=0.75, CS3 Disturb.:10% water in HAc feed TC2 detuned by 1/3 QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% ) 44.96

2.49 2.36

τ

_I (min) 28.71 506.88 16.83

0 5 10 15

xRD,Bottom AmAc [mole frac]

Time [h]

xDist.,Bottom BuAc [mole frac]

Time [h]

FRD., Bottom [kmol/hr]

Time [h]

TDist. 2 [°C]

Time [h]

F_b detuned by 0.5 F_b detuned by 0.5 & FR increased by 2

QDist. Reb [kW]

Time [h]

圖 3-27：TC2 以 0.5 調鬆與 Fb以0.5 調鬆且 FR 以 2 倍加緊之比較 Case: ASR=0.75, CS3 Disturb.:10% water in HAc feed TC2 detuned by 0.5

TC1 increased by 2 QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% )

89.9 3.74 2.36

τ

_I (min) 14.36 337.9 16.83

0 5 10 15

xRD,Bottom AmAc [mole frac]

Time [h]

xDist.,Bottom BuAc [mole frac]

Time [h]

FRD., Bottom [kmol/hr]

Time [h]

TDist. 2 [°C]

Time [h]

QDist. Reb [kW]

Time [h]

圖 3-28：TC2 以 0.5 調鬆且 TC1 以 2 倍加緊(混醇進料流量干擾) Case: ASR=0.75, CS3 Disturb.: ±10% Throughput TC2 detuned by 0.5

TC1 increased by 2 QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% )

89.9 3.74 2.36

τ

_I (min) 14.36 337.9 16.83

0 5 10 15

xRD,Bottom AmAc [mole frac]

Time [h]

xDist.,Bottom BuAc [mole frac]

Time [h]

FRD., Bottom [kmol/hr]

Time [h]

TDist. 2 [°C]

Time [h]

F_b detuned by 0.5 F_b detuned by 0.5 & D_Q_r increased by 2

QDist. Reb [kW]

Time [h]

圖 3-29：TC2 以 0.5 調鬆與 TC2 以 0.5 調鬆且 TC3 以 2 倍加緊之比較 Case:ASR=0.75, CS3 Disturb.:10% water in HAc feed TC2 detuned by 0.5

TC3 increased by 2 QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% ) 44.96

3.74 4.72

τ

I (min) 28.71 337.9 8.42

0 5 10 15

xRD,Bottom AmAc [mole frac]

Time [h]

xDist.,Bottom BuAc [mole frac]

Time [h]

FRD., Bottom [kmol/hr]

Time [h]

TDist. 2 [°C]

Time [h]

Throughput +10% Throughtput -10%

QDist. Reb [kW]

Time [h]

圖 3-30： TC2 以 0.5 調鬆且 TC3 以 2 倍加緊之比較 (混醇進料流量干擾) Case:ASR=0.75, CS3 Disturb.: ±10% Throughput TC2 detuned by 0.5

TC3 increased by 2 QC Loop TC1(FR) TC2(Fb) TC3(D_Qr)

Kc

( %/% ) 44.96

3.74 4.72

τ

_I (min) 28.71 337.9 8.42

在文檔中 混合丁戊醇酯化反應蒸餾系統之控制架構研究 (頁 72-81)