保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的多目標(biāo)聯(lián)動控制方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工、冶金、制造等領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于化工企業(yè)滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，在化工生產(chǎn)過程中如果需要對反應(yīng)器中的多個目標(biāo)進行聯(lián)動控制，控制方案的設(shè)計和實際投用均存在一定的困難。首先，反應(yīng)器的液位和密度均是非常重要的指標(biāo)，穩(wěn)定反應(yīng)器的液位和其中密度是安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的基本保障，反應(yīng)器中的液位和密度均由生產(chǎn)原料的進料量決定；其次，當(dāng)反應(yīng)器液位平衡建立后，即生產(chǎn)原料的進料量均達到穩(wěn)定值，當(dāng)某種生產(chǎn)原料在異常工況下其進料量發(fā)生波動，造成反應(yīng)器內(nèi)密度發(fā)生變化后，如果另一種生產(chǎn)原料的進料量不能夠在第一時間內(nèi)做出相應(yīng)的變化，則反應(yīng)器內(nèi)密度平衡首先被打破；最終，如果單純控制液位，由于其變化速度較慢，當(dāng)檢測到其變化再改變生產(chǎn)原料進料量時，反應(yīng)器密度已經(jīng)無法控制；如果單純控制密度，根據(jù)進料量波動不斷地改變另一種生產(chǎn)原料的進料量，會造成反應(yīng)器內(nèi)液位的大幅波動。這種彼此無法兼顧、顧首無法顧尾的操作方式，會對化工生產(chǎn)的最終產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，甚至帶來安全隱串
■/Ql、O
[0003]以一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)為例，參與反應(yīng)的物料代號為M2和鹽酸。根據(jù)工藝要求，M2為勻速進料，需要通過調(diào)節(jié)鹽酸的進料量保證反應(yīng)器內(nèi)部液位平衡，同時還需保證M2與鹽酸以比例系數(shù)K在反應(yīng)器內(nèi)部進行反應(yīng)后的密度平衡，液位變化速度較密度變化速度要緩慢許多。當(dāng)M2在異常工況下其進料速度發(fā)生了波動，如果不能夠第一時間改變鹽酸的進料量，則密度平衡首先會被打破；當(dāng)檢測到反應(yīng)器內(nèi)液位由于M2的變化發(fā)生了變化需要增加或減少鹽酸的加入量時，反應(yīng)器內(nèi)的密度不穩(wěn)定已經(jīng)會對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。傳統(tǒng)操作方式下操作人員需要時刻關(guān)注M2的進料速度，發(fā)現(xiàn)其波動后第一時間改變鹽酸的進料量，同時待M2進料速度恢復(fù)穩(wěn)定后還需要盡快將液位調(diào)整至所要求設(shè)定值，這種操作方式極大地耗費操作人員的精力，尤其對于夜班操作人員來說，稍有懈怠則需要承擔(dān)產(chǎn)出不合格品的生產(chǎn)責(zé)任。
[0004]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中化工企業(yè)的操作流程，全過程的人工操作使得操作人員勞動強度大，生產(chǎn)效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，需要提供一種能夠滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制方法和裝置，以便最大限度地降低操作工人勞動強度，同時減少企業(yè)安全生產(chǎn)風(fēng)險。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，作為本發(fā)明的第一個方面，提供了一種滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制方法，該方法包括以下步驟:
[0007]反應(yīng)器液位設(shè)定步驟，根據(jù)工藝要求確定反應(yīng)器液位設(shè)定值SV ;
[0008]測量步驟，測量反應(yīng)器液位實際值PV、測量原料I的實際加入量PVl和測量原料2的實際加入量PV2 ;
[0009]反應(yīng)器液位自動控制步驟，根據(jù)設(shè)定的反應(yīng)器液位值SV和測得的反應(yīng)器液位實際測量值PV，利用反饋算法獲得原料I加入量設(shè)定值SVl，以自動控制反應(yīng)器液位達到所述反應(yīng)器液位設(shè)定值SV ;
[0010]原料I實際加入量自動控制步驟，根據(jù)原料I加入量設(shè)定值SVl和測得的原料I加入量實際值PV1，利用反饋算法獲得原料I加入量第一控制值CV1，以維持該液位所需原料I加入量；
[0011]反應(yīng)器密度自動控制步驟，計算根據(jù)所述原料I加入量第一控制值CVl和測得的原料2的實際加入量PV2，利用前饋算法獲得原料I加入量第二控制值CV2，以維持反應(yīng)器液位值SV;
[0012]原料I加入量執(zhí)行步驟，調(diào)節(jié)一個流量閥的開度，以實現(xiàn)該第二控制值CV2。
[0013]優(yōu)選進一步包括運行結(jié)果顯示步驟，動態(tài)顯示反應(yīng)器液位設(shè)定值和實際測量值、生產(chǎn)原料I和生產(chǎn)原料2實際加入量測量值。
[0014]作為本發(fā)明的第二個方面，還提供了一種滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制裝置，該裝置包括:
[0015]反應(yīng)器液位設(shè)定模塊，用于接受反應(yīng)器液位設(shè)定值SV的輸入；
[0016]測量模塊，用于測量反應(yīng)器液位實際值PV、測量原料I的實際加入量PVl和測量原料2的實際加入量PV2 ;
[0017]反饋控制算法模塊，根據(jù)設(shè)定的反應(yīng)器液位值SV和測得的反應(yīng)器液位實際測量值PV，利用反饋算法獲得原料I加入量設(shè)定值SVl，然后，根據(jù)原料I加入量設(shè)定值SVl和測得的原料I加入量實際值PV1，利用反饋算法獲得原料I加入量第一控制值CV1，以維持該液位所需原料I加入量；
[0018]前饋控制算法模塊，根據(jù)所述原料I加入量第一控制值CVl和測得的原料2的實際加入量PV2，利用前饋算法獲得原料I加入量第二控制值CV2，以維持反應(yīng)器液位值SV ;
[0019]執(zhí)行模塊，用于調(diào)節(jié)一個流量閥的開度，以實現(xiàn)該第二控制值CV2。
[0020]優(yōu)選還包括一個運行結(jié)果顯示模塊，用于調(diào)節(jié)一個流量閥的開度，以實現(xiàn)該第二控制值CV2。
[0021]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)用人工方法調(diào)節(jié)首先需要增加或減少物料的投料量，且投料量改變后仍需投入全部精力持續(xù)關(guān)注反應(yīng)器液位的技術(shù)缺陷，通過聯(lián)動控制將由于進料量波動對反應(yīng)器密度影響的可能性降至最低，最大限度地減少由于進料量波動導(dǎo)致化工生產(chǎn)過程產(chǎn)出不合格品的可能性。
【附圖說明】
[0022]圖1給出了現(xiàn)有技術(shù)中采用人工操作控制反應(yīng)器液位和其中濃度的示意圖；
[0023]圖2給出了本發(fā)明的滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制方法和裝置的總體示意圖；
[0024]圖3給出了本發(fā)明的滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制方法的優(yōu)選實施示意圖；以及
[0025]圖4給出了本發(fā)明的滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制裝置的優(yōu)選實施示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0027]參見圖2，其示出本發(fā)明的滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過程多目標(biāo)聯(lián)動控制方法，該控制方法包括以下步驟:
[0028]反應(yīng)器液位設(shè)定步驟，根據(jù)工藝要求設(shè)定反應(yīng)器液位；
[0029]測量步驟，測量反應(yīng)器液位實際值PV、測量原料I的實際加入量PVl和測量原料2的實際加入量PV2 ;
[0030]反應(yīng)器液位自動控制步驟，自動控制反應(yīng)器液位達到設(shè)定值；
[0031]原料I實際加入量自動控制步驟，自動計算維持該液位所需原料I加入量；
[0032]反應(yīng)器密度自動控制步驟，計算原料2發(fā)生變化時根據(jù)反應(yīng)器密度控制要求所需改變原料I的加入量與維持液位穩(wěn)定所需原料I的加入量之和，計算結(jié)果為加入生產(chǎn)原料I的最終總量；
[0033]加入原料I執(zhí)行步驟，執(zhí)行加入生產(chǎn)原料I的最終總量；
[0034]運行結(jié)果顯示步驟，動態(tài)顯示反應(yīng)器液位設(shè)定值和實際測量值、生產(chǎn)原料I和生產(chǎn)原料2實際加入量測量值。
[0035]通常情況下，在實施本發(fā)明時，上述反應(yīng)器液位設(shè)定步驟、反應(yīng)器液位自動控制步驟、反應(yīng)器液位測量步驟、生產(chǎn)原料I實際加入量自動控制步驟、生產(chǎn)原料I加入量測量步驟、生產(chǎn)原料2加入量測量步驟、反應(yīng)器密度自動控制步驟、加入生產(chǎn)原料I執(zhí)行步驟和運行結(jié)果顯示步驟均在分布式控制系統(tǒng)中自動完成。根據(jù)化工企業(yè)實際生產(chǎn)工藝要求輸入反應(yīng)器液位的設(shè)定值后，當(dāng)自動檢測到生產(chǎn)原料進料量發(fā)生波動后，最為關(guān)鍵的一步是通過前饋算法立刻根據(jù)前饋系數(shù)K改變另一種原料的進料量，從而保證反應(yīng)器內(nèi)部密度穩(wěn)定，再基于液位測量結(jié)果通過反饋控制算法使得反應(yīng)器液位穩(wěn)定在設(shè)定值，完成克服進料量波動后動態(tài)平衡的建立。上述方法和裝置既能夠幫助化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中維持反應(yīng)器液位穩(wěn)定在工藝要求的設(shè)定值，同時又能夠在檢測到一種生產(chǎn)原料的進料發(fā)生波動后，根據(jù)工藝要求快速自動調(diào)整另一種生產(chǎn)原料的進料量，從而滿足反應(yīng)器內(nèi)部濃度控制的要求。通過上述方法和裝置，能夠解決化工生產(chǎn)過程中既要求穩(wěn)定反應(yīng)器液位又要求在進料量受到擾動情況下維持反應(yīng)器濃度的難題，克服了人工操作過程中二者不可兼顧的操作困難，極大地提高了控制精度和生產(chǎn)效率。
[0036]圖3示出本發(fā)明上述控制方法的具體實施例。如圖3所示，反應(yīng)器液位設(shè)定步驟，需要根據(jù)化工企業(yè)的實際工藝要求，確定反應(yīng)器中液位的設(shè)定值SV ;測量步驟，測量反應(yīng)器液位實際值PV、測量原料I的實際加入量PVl和測量原料2的實際加入量PV2 ;反應(yīng)器液位自動控制步驟根據(jù)設(shè)定的反應(yīng)器液位值SV和測得的反應(yīng)器液位實際測量值PV，采用閉環(huán)反饋算法獲得原料I加入量設(shè)定值SV1，以自動控制反應(yīng)器液位達到所述反應(yīng)器液位設(shè)定值SV ;原料I實際加入量自動控制步驟根據(jù)原料I加入量設(shè)定值SVl和測得的原料I加入量實際值PVl，采用閉環(huán)反饋算法獲得原料I加入量第一控制值CVl，以維持該液位所需原料I加入量；反應(yīng)器密度自動控制步驟根據(jù)所述原料I加入量第一控制值CVl和測得的原料2的實際加入量PV2，利用前饋算法獲得原料I加入量第二控制值CV2，以維持反應(yīng)器液位值SV，所述前饋控制算法采用CV1+K*PV2，其中，K為原料2發(fā)生變化時根據(jù)反應(yīng)器密度要求立刻改變原料I加入量的比例系數(shù)；原料I加入量執(zhí)行步驟調(diào)節(jié)一個流量閥的開度，以實現(xiàn)該第二控制值CV2 ;運行結(jié)果顯示步驟適時顯示反應(yīng)器液位設(shè)定值SV、液位實際測量值PV、原料I加入量實際值PVl和原料2加入量實際值PV2。
[0037]作為本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于滿足濃度要求條件下保持反應(yīng)器液位穩(wěn)定的化