Estudo de Modelo de Controle Preditivo (MPC) aplicado a uma Unidade Piloto a Frio tipo FCC utilizando medidas de concentração por transmissão gama
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40129 |
Resumo: | O craqueamento catalítico fluidizado (FCC – Fluid Catalytic Cracking) é utilizado no processo de conversão do petróleo em produtos de alto valor, como gasolina e gás liquefeito de petróleo – GLP. A modelagem complexa dessas unidades requer um nível adequado de automação e eficiência para manter as condições operacionais em um estado estacionário. O modelo de controle matemático descreve o sistema usando uma função de transferência obtida por identificação de sistemas com base nas variáveis de controle como pressão e transmissão gama. O controlador preditivo MPC utiliza um modelo do processo capaz de prever seu comportamento ao longo de um horizonte pré-determinado, e suas ações de controle são tomadas para manter o processo próximo do valor de referência e corrigindo possíveis perturbações durante o procedimento. Um MPC foi desenvolvido para o controle de alimentação de sólidos em uma Unidade Piloto a Frio do tipo FCC, utilizando a fração volumétrica de sólidos como variável de processo e o fluxo de sólidos na entrada do riser como variável manipulada. A UPF utilizada possui um riser feito em material acrílico transparente com 6.7 m de altura e 0.092 m de diâmetro. A intensidade gama utilizada para medir a concentração de sólidos foi monitorada pelo detector de cintilação 2”x2” NaI(Tl) acoplado a um analisador multicanal e fontes gama isotópicas de 241Am, instalados em três seções. O modelo da planta é implementado por MATLAB/Simulink sob a ação do MPC por diferentes ajustes como horizontes de predição e de controle, restrições e configurações de tempo e comportamento. Por meio desses testes, o controlador mais adequado para o modelo da UPF apresentou um alcance do valor desejado em um curto período de tempo, por meio de um comportamento mais agressivo. O MPC também apresentou resultados adequados em relação ao uso de restrições. Por meio disso, o controlador MPC mostrou ser uma boa alternativa para uso e implementação na UPF. |
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O modelo de controle matemático descreve o sistema usando uma função de transferência obtida por identificação de sistemas com base nas variáveis de controle como pressão e transmissão gama. O controlador preditivo MPC utiliza um modelo do processo capaz de prever seu comportamento ao longo de um horizonte pré-determinado, e suas ações de controle são tomadas para manter o processo próximo do valor de referência e corrigindo possíveis perturbações durante o procedimento. Um MPC foi desenvolvido para o controle de alimentação de sólidos em uma Unidade Piloto a Frio do tipo FCC, utilizando a fração volumétrica de sólidos como variável de processo e o fluxo de sólidos na entrada do riser como variável manipulada. A UPF utilizada possui um riser feito em material acrílico transparente com 6.7 m de altura e 0.092 m de diâmetro. 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The complex modeling of these units requires an adequate level of automation and efficiency to maintain operating conditions in a steady state. The mathematical control model describes the system using a transfer function obtained by identifying systems based on control variables such as pressure and gamma transmission. The MPC predictive controller uses a process model capable of predicting its behavior over a predetermined horizon, and its control actions are taken in order to keep the process close to the reference value and to correct possible disturbances during the procedure. An MPC was developed for the control of solid feed in a Cold Pilot Unit of the FCC type, using the volumetric fraction of solids as a process variable and the flow of solids in the riser inlet as a manipulated variable. The UPF used has a riser made of transparent acrylic material, 6.7 m high and 0.092 m in diameter. The gamma intensity used to measure the concentration of solids was monitored by the scintillation detector 2”x2” NaI(Tl) coupled to a multichannel analyzer and 241Am isotopic gamma sources, installed in three sections. The plant model is implemented by MATLAB / Simulink under the action of the MPC through different adjustments such as horizons of prediction and control, restrictions and configurations of time and behavior. Through these tests, the controller most suitable for the UPF model achieved a desired value in a short period of time, through more aggressive behavior. The MPC also showed adequate results in relation to the use of restrictions. As a result, the MPC controller proved to be a good alternative for use and implementation in the UPF.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia NuclearControle preditivo MPCSistema de controle FCC/CFBTransmissão gamaModelagemEstudo de Modelo de Controle Preditivo (MPC) aplicado a uma Unidade Piloto a Frio tipo FCC utilizando medidas de concentração por transmissão gamainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Bruno Gomes de Andrade.pdfDISSERTAÇÃO Bruno Gomes de Andrade.pdfapplication/pdf2764783https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40129/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Gomes%20de%20Andrade.pdf03e56ab9a13b89c724c0969d0a026ef8MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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