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生産システムの異常診断入門System Check

第97回 化学反応装置の異状診断 その1

<例9・1> 化学反応装置の異状診断

図9・1に示す触媒を用いたヘプタン→トルエン反応装置の
異状診断問題を考える。ここで、あらかじめ想定される故障は
次のものとする。

(1)不完全反応
(2)触媒性能の物理、化学的原因による劣化
(3)熱交換器表面における付着物などによる汚れ
(4)C7H16入力の不足

ここでは8・2・1で述べた観測器、拡張カルマンフィルタを利用して、
以上四つの故障を検知・診断することを考える。
故障が複数個ある場合、反応装置の出力だけからでは
簡単にはその原因を分別することはできない。
(1)の不完全反応は状態変数から判別できるが、
その原因が(2)によるものか、(3)によるものか、
あるいは(4)によるものかの判定は対応するパラメータ、
変量の推定を要する。

触媒反応における反応率係数は次式に従うものとする。

ここで

T:反応温度(K)
k0:頻度因子(1hr/)[5.01×108]
Ea:反応の活性化エネルギー(J/g mol)[1.369×105]
R:ガス定数(J/g mol K)[8.319]

反応熱は温度の関数で次式に与えられる。

ΔH=反応熱(J/g mol)=2.2026×105+6.2044×101T-5.536×10-2T2-1.15×10-6T3+3.149×10-7T4

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