JETZT MIT EINEM KLICK AUF DIE GRAFIK F\u00dcR DAS KOSTENFREIE WEBINAR ANMELDEN<\/h2>\n![\"\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/8\/2022\/06\/Webinar_email_Digital_07-300x64.jpg\")
<\/a><\/h2>\nKurze Einf\u00fchrung “APC\/MPC”<\/h2>\n
APC – Advanced Process Control<\/strong> (h\u00f6here Prozess Kontrolle) beschreibt verschiedene Techniken und Technologien im Bereich der Prozess-Kontrolle.\u00a0 Im Sprachgebrauch weit verbreitet ist aber, dass APC mit MPC gleichgesetzt wird. MPC \u2013 <\/strong>Multivariable Modell Pr\u00e4diktive Regelung<\/strong> ist eine bekannte Technik, mit deren Hilfe das dynamische Verh\u00e4ltnis von unabh\u00e4ngigen und\u00a0 abh\u00e4ngigen Variablen festgestellt werden kann. Dieses Verh\u00e4ltnis wird dann in einem Modell hinterlegt und mit verschiedenen Algorithmen (Regelung, Optimierung) dazu verwendet, um simultan mehrere Variablen zu regeln. Der Name MPC beschreibt genau die L\u00f6sung der zwei Probleme eines PID Reglers die der MPC angeht. Erstens verkn\u00fcpft er mehrere Variablen und zweitens ist er aufgrund seines Modells dazu in der Lage, vorausschauend zu regeln.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/8\/2022\/06\/PID-Kolonne-260x300.jpg\")
PID-Regelung<\/figcaption><\/figure>\nEin Beispiel<\/h4>\n
Bei einer Destillationskolonne wird am Kopf und Sumpf die Produktqualit\u00e4t kontrolliert (CVs). Unsere Eingriffsm\u00f6glichkeiten sind am Kopf\u00a0 der Kolonne der R\u00fccklauf und im Sumpf\u00a0 der Kolonne die Temperatur (MVs).<\/p>\n
Bei der klassischen PID-Regelung habe ich in einem Regelkreis MV und CV vom Kopf der Kolonne und in einem anderen Regelkreis MV und CV vom Sumpf der Kolonne. Die beiden Regelkreise “wissen” aber nichts voneinander. Und das obwohl klar ist, dass jeder Eingriff, egal ob im Kopf oder Sumpf der Kolonne, auch Einfluss auf den jeweils anderen Teil der Kolonne hat. Au\u00dferdem muss der PID-Regler immer warten, bis ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist. Erst dann kann er gegenregeln. Das f\u00fchrt leicht zum \u00dcberschwingen.<\/p>\n
<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/8\/2022\/06\/MPC-Kolonne-247x300.jpg\")
MPC-Regelung<\/figcaption><\/figure>\nVerkn\u00fcpft man MV und CV vom Kopf der Kolonne mit dem MV und CV vom\u00a0 Sumpf der Kolonne in einer MPC-Regelung, sieht das ganz anders aus. Nachdem man dann auch noch das dynamische Verh\u00e4ltnis der Variablen untereinander festgestellt hat und in einem Modell hinterlegt hat, regelt der MPC Kopf und Sumpf der Kolonne gleichzeitig und abh\u00e4ngig voneinander (multivariabel). Zudem ist er in der Lage, abgeleitet von seinem Modell, die Gegenregelung zu starten. Und das bevor ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist (modell-pr\u00e4diktiv). Damit wird ein \u00dcberschwingen deutlich minimiert. Es sind in dem MPC also beide “PID-Regelkreise” miteinander verkn\u00fcpft worden.<\/p>\n
Die Anzahl der verkn\u00fcpften Variablen in einem MPC muss nicht auf “beiden Seiten” gleich sein. Man kann auch z.B. drei MVs mit f\u00fcnf CVs verkn\u00fcpfen. Weitere \u00fcbliche Variablen in einem MPC sind DVs, Disturbance Variablen, und PV, Process Output Variablen. Erstere ber\u00fccksichtigen St\u00f6reinfl\u00fcsse und letztere sind typischerweise Vorausberechnungen aus MV(s) und DV(s). Diese k\u00f6nnen auch als “Zwischenvariablen” genutzt werden.<\/p>\n
<\/p>\n
Kurze Einf\u00fchrung “kryogene LZA\/ASU”<\/h2>\n
F\u00fcr die Luftzerlegung gibt es neben der Kryogentechnik auch die Membrantechnik. Wir besch\u00e4ftigen uns hier ausschlie\u00dflich mit der Kryogentechnik. Diese wird auch als Stand der Technik betrachtet. Bei der kryogenen Luftzerlegung, auch Linde-Verfahren genannt, kommt ein Niedertemperatur-Rektifikationsverfahren zum Einsatz, um Sauerstoff und Stickstoff zu produzieren. Die Anlagen k\u00f6nnen auch verwendet werden, um neben Argon andere seltene Gase wie Krypton, Xenon, Helium und Neon anhand kryogener Rektifikation von Luft zu produzieren. Mit diesen Anlagen k\u00f6nnen gasf\u00f6rmige Produkte f\u00fcr die Pipelineverteilung oder kryogene Fl\u00fcssigkeiten f\u00fcr die Lieferung per Lkw oder zur Lagerung erzeugt werden.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.yokogawa.com\/eu\/blog\/app\/uploads\/sites\/8\/2022\/06\/ASU-LZA-2-1024x599.png\")
MAC = Main Air Compressor – LP\/HP = Low-\/High Pressure – LOX\/LIN GOX\/GAN = Liquid\/Gaseous Oxygene\/Nitrogene<\/figcaption><\/figure>\nIn der kryogenen Luftzerlegungsanlage, abgek\u00fcrzt LZA, wird die eingesetzte Luft zun\u00e4chst gereinigt, auf ca. sechs bar verdichtet und auf minus 180 \u00b0C vorgek\u00fchlt. Beim Entspannen in den Trennkolonnen, auch Trenns\u00e4ulen genannt, verfl\u00fcssigt sie sich teilweise. Die Fl\u00fcssigkeit rieselt in den Trenns\u00e4ulen dem aufsteigenden Gasstrom entgegen. In den Trenns\u00e4ulen befinden sich \u00fcbereinander angeordnete B\u00f6den. Die Fl\u00fcssigkeit staut sich auf diesen B\u00f6den. Aus dem Gasstrom kondensiert vor allem der Sauerstoff, dessen Siedetemperatur bei minus 186 \u00b0C liegt. Aus den Fl\u00fcssigkeitstr\u00f6pfchen verdampft vorwiegend der Stickstoff, dessen Siedetemperatur minus 196 \u00b0C betr\u00e4gt. Am Kopf der Kolonne sammelt sich gasf\u00f6rmiger Stickstoff (GAN), im Sumpf der Kolonne fl\u00fcssiger Sauerstoff (LOX). Durch Verdampfen des Sauerstoffs im Sumpf der Kolonne und Zugabe von fl\u00fcssigem Stickstoff (LIN) am Kopf der Kolonne wird dieser Vorgang solange fortgesetzt, bis die gew\u00fcnschte O2<\/sub>-Reinheit erreicht ist. Zur Gewinnung von Argon wird aus der Kolonne ein Sauerstoff-Argon-Gemisch entnommen. In einem separaten Verfahren wird der enthaltene Sauerstoff und Stickstoff abgeschieden. Man erh\u00e4lt hochreines Argon als Endprodukt. Hierzu wird, wie auch f\u00fcr die Gewinnung anderer Edelgase, eine separate Destillationskolonne ben\u00f6tigt.<\/p>\nWas kommt als N\u00e4chstes?<\/h2>\n
Im n\u00e4chsten Blog-Beitrag werden wir uns mit den besonderen Herausforderungen beim Betreiben einer LZA\/ASU besch\u00e4ftigen und schauen, wie APC\/MPC uns dabei unterst\u00fctzen und Energie einsparen kann.<\/p>\n
JETZT MIT EINEM KLICK AUF DIE GRAFIK F\u00dcR DAS KOSTENFREIE WEBINAR ANMELDEN<\/h2>\n<\/a><\/h2>\n
\n
<\/a><\/h2>\nKurze Einf\u00fchrung “APC\/MPC”<\/h2>\n
APC – Advanced Process Control<\/strong> (h\u00f6here Prozess Kontrolle) beschreibt verschiedene Techniken und Technologien im Bereich der Prozess-Kontrolle.\u00a0 Im Sprachgebrauch weit verbreitet ist aber, dass APC mit MPC gleichgesetzt wird. MPC \u2013 <\/strong>Multivariable Modell Pr\u00e4diktive Regelung<\/strong> ist eine bekannte Technik, mit deren Hilfe das dynamische Verh\u00e4ltnis von unabh\u00e4ngigen und\u00a0 abh\u00e4ngigen Variablen festgestellt werden kann. Dieses Verh\u00e4ltnis wird dann in einem Modell hinterlegt und mit verschiedenen Algorithmen (Regelung, Optimierung) dazu verwendet, um simultan mehrere Variablen zu regeln. Der Name MPC beschreibt genau die L\u00f6sung der zwei Probleme eines PID Reglers die der MPC angeht. Erstens verkn\u00fcpft er mehrere Variablen und zweitens ist er aufgrund seines Modells dazu in der Lage, vorausschauend zu regeln.<\/p>\n Bei einer Destillationskolonne wird am Kopf und Sumpf die Produktqualit\u00e4t kontrolliert (CVs). Unsere Eingriffsm\u00f6glichkeiten sind am Kopf\u00a0 der Kolonne der R\u00fccklauf und im Sumpf\u00a0 der Kolonne die Temperatur (MVs).<\/p>\n Bei der klassischen PID-Regelung habe ich in einem Regelkreis MV und CV vom Kopf der Kolonne und in einem anderen Regelkreis MV und CV vom Sumpf der Kolonne. Die beiden Regelkreise “wissen” aber nichts voneinander. Und das obwohl klar ist, dass jeder Eingriff, egal ob im Kopf oder Sumpf der Kolonne, auch Einfluss auf den jeweils anderen Teil der Kolonne hat. Au\u00dferdem muss der PID-Regler immer warten, bis ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist. Erst dann kann er gegenregeln. Das f\u00fchrt leicht zum \u00dcberschwingen.<\/p>\n <\/p>\n Verkn\u00fcpft man MV und CV vom Kopf der Kolonne mit dem MV und CV vom\u00a0 Sumpf der Kolonne in einer MPC-Regelung, sieht das ganz anders aus. Nachdem man dann auch noch das dynamische Verh\u00e4ltnis der Variablen untereinander festgestellt hat und in einem Modell hinterlegt hat, regelt der MPC Kopf und Sumpf der Kolonne gleichzeitig und abh\u00e4ngig voneinander (multivariabel). Zudem ist er in der Lage, abgeleitet von seinem Modell, die Gegenregelung zu starten. Und das bevor ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist (modell-pr\u00e4diktiv). Damit wird ein \u00dcberschwingen deutlich minimiert. Es sind in dem MPC also beide “PID-Regelkreise” miteinander verkn\u00fcpft worden.<\/p>\n Die Anzahl der verkn\u00fcpften Variablen in einem MPC muss nicht auf “beiden Seiten” gleich sein. Man kann auch z.B. drei MVs mit f\u00fcnf CVs verkn\u00fcpfen. Weitere \u00fcbliche Variablen in einem MPC sind DVs, Disturbance Variablen, und PV, Process Output Variablen. Erstere ber\u00fccksichtigen St\u00f6reinfl\u00fcsse und letztere sind typischerweise Vorausberechnungen aus MV(s) und DV(s). Diese k\u00f6nnen auch als “Zwischenvariablen” genutzt werden.<\/p>\n <\/p>\n F\u00fcr die Luftzerlegung gibt es neben der Kryogentechnik auch die Membrantechnik. Wir besch\u00e4ftigen uns hier ausschlie\u00dflich mit der Kryogentechnik. Diese wird auch als Stand der Technik betrachtet. Bei der kryogenen Luftzerlegung, auch Linde-Verfahren genannt, kommt ein Niedertemperatur-Rektifikationsverfahren zum Einsatz, um Sauerstoff und Stickstoff zu produzieren. Die Anlagen k\u00f6nnen auch verwendet werden, um neben Argon andere seltene Gase wie Krypton, Xenon, Helium und Neon anhand kryogener Rektifikation von Luft zu produzieren. Mit diesen Anlagen k\u00f6nnen gasf\u00f6rmige Produkte f\u00fcr die Pipelineverteilung oder kryogene Fl\u00fcssigkeiten f\u00fcr die Lieferung per Lkw oder zur Lagerung erzeugt werden.<\/p>\n In der kryogenen Luftzerlegungsanlage, abgek\u00fcrzt LZA, wird die eingesetzte Luft zun\u00e4chst gereinigt, auf ca. sechs bar verdichtet und auf minus 180 \u00b0C vorgek\u00fchlt. Beim Entspannen in den Trennkolonnen, auch Trenns\u00e4ulen genannt, verfl\u00fcssigt sie sich teilweise. Die Fl\u00fcssigkeit rieselt in den Trenns\u00e4ulen dem aufsteigenden Gasstrom entgegen. In den Trenns\u00e4ulen befinden sich \u00fcbereinander angeordnete B\u00f6den. Die Fl\u00fcssigkeit staut sich auf diesen B\u00f6den. Aus dem Gasstrom kondensiert vor allem der Sauerstoff, dessen Siedetemperatur bei minus 186 \u00b0C liegt. Aus den Fl\u00fcssigkeitstr\u00f6pfchen verdampft vorwiegend der Stickstoff, dessen Siedetemperatur minus 196 \u00b0C betr\u00e4gt. Am Kopf der Kolonne sammelt sich gasf\u00f6rmiger Stickstoff (GAN), im Sumpf der Kolonne fl\u00fcssiger Sauerstoff (LOX). Durch Verdampfen des Sauerstoffs im Sumpf der Kolonne und Zugabe von fl\u00fcssigem Stickstoff (LIN) am Kopf der Kolonne wird dieser Vorgang solange fortgesetzt, bis die gew\u00fcnschte O2<\/sub>-Reinheit erreicht ist. Zur Gewinnung von Argon wird aus der Kolonne ein Sauerstoff-Argon-Gemisch entnommen. In einem separaten Verfahren wird der enthaltene Sauerstoff und Stickstoff abgeschieden. Man erh\u00e4lt hochreines Argon als Endprodukt. Hierzu wird, wie auch f\u00fcr die Gewinnung anderer Edelgase, eine separate Destillationskolonne ben\u00f6tigt.<\/p>\n Im n\u00e4chsten Blog-Beitrag werden wir uns mit den besonderen Herausforderungen beim Betreiben einer LZA\/ASU besch\u00e4ftigen und schauen, wie APC\/MPC uns dabei unterst\u00fctzen und Energie einsparen kann.<\/p>\nEin Beispiel<\/h4>\n
Kurze Einf\u00fchrung “kryogene LZA\/ASU”<\/h2>\n
Was kommt als N\u00e4chstes?<\/h2>\n
JETZT MIT EINEM KLICK AUF DIE GRAFIK F\u00dcR DAS KOSTENFREIE WEBINAR ANMELDEN<\/h2>\n
<\/a><\/h2>\n
\n