一种化工过程变比值控制方法技术

本发明专利技术公开了一种化工过程变比值控制方法，包括变比值控制系统，所述变比值控制系统包括控制器和交互器，所述控制器的连接端设有主量控器，所述主量控器一侧设有主流控阀，所述主量控器一侧设有环境监测器，所述控制器的连接端还设有从量控器。本发明专利技术通过确定自变量和从变量，并根据各物料反应比例求出参照比例系数和物料实际投入值，计算出合理投料速度，并根据主流控阀和从流控阀以匀速均匀供料，使化工生产稳定进行，考虑环境影响因子，环境监测器采集反应环境数据，计量器和计时器配合控制器计算出化工物料反应进行的瞬时反应速率，监测反应非正常波动，并及时调整和反馈，有利于提高化工生产的安全性和稳定性。

A variable ratio control method in chemical process

【技术实现步骤摘要】
一种化工过程变比值控制方法
本专利技术涉及化工生产自动化控制
，具体涉及一种化工过程变比值控制方法。
技术介绍
化学工业是指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。化学工业的生产是化学反应，在大量生产一种产品的同时，往往会生产出许多联产品和副产品，而这些联产品和副产品大部分又是化学工业的重要原料，可以再加工和深加工。因此，化工部门是最能开辟原料来料、综合利用物质资源的一个部门。在化工生产过程中，由于生产要求的工艺条件苛刻和生产的安全性对化工生产的控制一直在不断加强，并且通过不断的改善其控制系统，使生产更加安全，更有效率。生产过程要求有严格的比例性和连续性。一般化工产品的生产，对各种物料都有一定的比例要求，在生产过程中，上下工序之间，各车间、各工段之间，往往需要有严格的比例，否则，不仅会影响产量，造成浪费，甚至可能中断生产。化工生产主要是装置性生产，从原材料到产品加工的各环节，都是通过管道输送，采取自动控制进行调节，形成一个首尾连贯、各环节紧密衔接的生产系统。这样的生产装置，客观上要求生产长周期运转，连续进行。任何一个环节发生故障，都有可能使生产过程中断。在化工生产中，经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行化学反应，一旦比例失调，轻则造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生人身伤害，给企业带来较大的损失。简单的比值控制系统就不能满足生产过程的要求。变比值控制的目的就是为了实现几种物料符合一定比例关系，以使安全生产正常进行。变比值控制系统中引入了第三个参数一以反映质量指标的主参数y，和以两个流量比r为副参数所组成的串级控制系统。实际工业生产过程中存在着除流量干扰以外的其他干扰，如温度、压力、成分等随机干扰，当这些干扰引起主参y变化时，通过主反馈回路使主控制器输出变化，以保持主参数稳定。对于进入系统的主流量Q1受干扰变化，比值控制回路快速随动跟踪，使副流量按Q2＝rQ1关系变化，以保持主参数y稳定，但是现有变比值控制仅仅局限于物料比例层面，不能保证反应过程的稳定性。因此，专利技术一种化工过程变比值控制方法来解决上述问题很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种化工过程变比值控制方法，通过确定自变量和从变量，并根据各物料反应比例求出参照比例系数和物料实际投入值，计算出合理投料速度，并根据主流控阀和从流控阀以匀速均匀供料，使化工生产稳定进行，考虑环境影响因子，环境监测器采集反应环境数据，计量器和计时器配合控制器计算出化工物料反应进行的瞬时反应速率，监测反应非正常波动，并及时调整和反馈，有利于提高化工生产的安全性和稳定性，以解决技术中的上述不足之处。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种化工过程变比值控制方法，包括变比值控制系统，所述变比值控制系统包括控制器和交互器，所述控制器的连接端设有主量控器，所述主量控器一侧设有主流控阀，所述主量控器一侧设有环境监测器，所述控制器的连接端还设有从量控器，所述从量控器一侧设有从流控阀；所述交互器用于人与控制器的人机交互，化工原料反应比例数据输入和信息反馈，所述主量控器和主流控阀分别用于控制自变量物料的供量和投入速率，所述从量控器和从流控阀分别用于控制因变量物料的供量和投入速率，所述环境监测器用于监测反应环境，并将实时环境数据发送控制器获得变比值差异因子；所述控制器内部设有除法器和比较器，所述除法器用于主物料实际投入与输入化工原料反应比例数据对应标准参照，得出参照比例系数，从而得到物料实际投入比；所述变比值控制系统还包括计量器、计时器和比域微调器，所述控制器的连接端设有报警器，所述计量器用于计算反应过程释放气体的体积，计时器记录反应过程释放气体至标准体积的时间间隔，由控制器计算输出瞬时反应速率，比较器用于比较反应过程中的稳定性，比域微调器用于微调物料实际投入比，报警器用于化工反应过程中存在非正常波动时的报警；采用变比值控制系统的变比值控制方法具体如下：步骤一：深入了解化工反应过程和基本制备原理，明确物料反应比值和环境影响因素，分析并确定自变量和从变量；步骤二：自变量和从变量确定后，在适宜反应环境下调试反应设备，并在交互机输入反应物信息及各反应物添加比例，随后将各物料准备就绪后放置在反应设备的供料斗内，计算自变量物料预投入量并输入交互器，随后开始进行化工生产；步骤三：控制器计算出根据实际预投入量和化工原料反应比例数据配合除法器，得出参照比例系数，从而得到物料实际投入比，由主量控器和从量控器均匀投料，并根据主流控阀的供料速度和化工原料反应比例数据配合除法器，计算出主流控阀的因变量物料供料速度，使化工生产稳定进行；步骤四：当计量器和计时器配合控制器计算出化工物料反应进行的瞬时反应速率，比较器实时比较反应速率瞬时变化值，当反应速率发生非正常波动时，控制器采集环境监测器数据中在交互器上显示异常环境因素，同时控制报警器报警；步骤五：报警器报警后比域微调器启动，并微调物料实际投入比，降低物料反应波动。优选的，所述因变量物料的数量设置为多个，所述自变量物料设置为反应主料，表示为Q，所述因变量物料设置为反应辅料，表示为Q，则除法器的计算公式如下：其中，Q1b为自变量比例添加值，Q1s为自变量物料实际预添加值，Qxb为因变量比例添加值，Qxs为因变量实际预添加值，k为变比值差异因子；并根据自变量物料实际预添加值和求出的因变量实际预添加值以及标准反应时间，求出各物料的反应速率，从而得到各物料投入速率，公式具体如下：其中，v1s为自变量物料实际预添加速率，vxs为因变量物料实际预添加速率，t为化工过程化学反应总用时。优选的，所述交互器设置为触摸显示屏，所述触摸显示屏与控制器电性连接。优选的，所述计量器设置于反应设备排气口，使用密封罐体收集反应排放气体，计算其排放体积和压强变化值获得排气量。优选的，所述环境监测器监测环境因素包括温度、反应物浓度、反应环境压强和催化剂投入情况。优选的，所述控制器的输入端设有A/D转换器，所述控制器的输出端设有D/A转换器，所述主量控器、主量控器、计量器、计时器和环境监测器均与A/D转换器电性连接，所述从量控器、从量控器和报警器均与D/A转换器电性连接。在上述技术方案中，本专利技术提供的技术效果和优点：通过确定自变量和从变量，并根据各物料反应比例求出参照比例系数和物料实际投入值，计算出合理投料速度，并根据主流控阀和从流控阀以匀速均匀供料，使化工生产稳定进行，考虑环境影响因子，环境监测器采集反应环境数据，计量器和计时器配合控制器计算出化工物料反应进行的瞬时反应速率，监测反应非正常波动，并及时调整和反馈，有利于提高化工生产的安全性和稳定性。附图说明下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化工过程变比值控制方法，包括变比值控制系统，其特征在于：所述变比值控制系统包括控制器(1)和交互器(2)，所述控制器(1)的连接端设有主量控器(3)，所述主量控器(3)一侧设有主流控阀(4)，所述主量控器(3)一侧设有环境监测器(5)，所述控制器(1)的连接端还设有从量控器(6)，所述从量控器(6)一侧设有从流控阀(7)；/n所述交互器(2)用于人与控制器(1)的人机交互，化工原料反应比例数据输入和信息反馈，所述主量控器(3)和主流控阀(4)分别用于控制自变量物料的供量和投入速率，所述从量控器(6)和从流控阀(7)分别用于控制因变量物料的供量和投入速率，所述环境监测器(5)用于监测反应环境，并将实时环境数据发送控制器(1)获得变比值差异因子；/n所述控制器(1)内部设有除法器和比较器，所述除法器用于主物料实际投入与输入化工原料反应比例数据对应标准参照，得出参照比例系数，从而得到物料实际投入比；/n所述变比值控制系统还包括计量器(8)、计时器(9)和比域微调器(10)，所述控制器(1)的连接端设有报警器(11)，所述计量器(8)用于计算反应过程释放气体的体积，计时器(9)记录反应过程释放气体至标准体积的时间间隔，由控制器(1)计算输出瞬时反应速率，比较器用于比较反应过程中的稳定性，比域微调器(10)用于微调物料实际投入比和投入速率，报警器(11)用于化工反应过程中存在非正常波动时的报警；/n采用变比值控制系统的变比值控制方法具体如下：/n步骤一：深入了解化工反应过程和基本制备原理，明确物料反应比值和环境影响因素，分析并确定自变量和从变量；/n步骤二：自变量和从变量确定后，在适宜反应环境下调试反应设备，并在交互机输入反应物信息及各反应物添加比例，随后将各物料准备就绪后放置在反应设备的供料斗内，计算自变量物料预投入量并输入交互器(2)，随后开始进行化工生产；/n步骤三：控制器(1)计算出根据实际预投入量和化工原料反应比例数据配合除法器，得出参照比例系数，从而得到物料实际投入比，由主量控器(3)和从量控器(6)均匀投料，并根据主流控阀(4)的供料速度和化工原料反应比例数据配合除法器，计算出主流控阀(4)的因变量物料供料速度，使化工生产稳定进行；/n步骤四：当计量器(8)和计时器(9)配合控制器(1)计算出化工物料反应进行的瞬时反应速率，比较器实时比较反应速率瞬时变化值，当反应速率发生非正常波动时，控制器(1)采集环境监测器(5)数据中在交互器(2)上显示异常环境因素，同时控制报警器(11)报警；/n步骤五：报警器(11)报警后比域微调器(10)启动，并微调物料实际投入比和投入速度，降低物料反应波动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种化工过程变比值控制方法，包括变比值控制系统，其特征在于：所述变比值控制系统包括控制器(1)和交互器(2)，所述控制器(1)的连接端设有主量控器(3)，所述主量控器(3)一侧设有主流控阀(4)，所述主量控器(3)一侧设有环境监测器(5)，所述控制器(1)的连接端还设有从量控器(6)，所述从量控器(6)一侧设有从流控阀(7)；
所述交互器(2)用于人与控制器(1)的人机交互，化工原料反应比例数据输入和信息反馈，所述主量控器(3)和主流控阀(4)分别用于控制自变量物料的供量和投入速率，所述从量控器(6)和从流控阀(7)分别用于控制因变量物料的供量和投入速率，所述环境监测器(5)用于监测反应环境，并将实时环境数据发送控制器(1)获得变比值差异因子；
所述控制器(1)内部设有除法器和比较器，所述除法器用于主物料实际投入与输入化工原料反应比例数据对应标准参照，得出参照比例系数，从而得到物料实际投入比；
所述变比值控制系统还包括计量器(8)、计时器(9)和比域微调器(10)，所述控制器(1)的连接端设有报警器(11)，所述计量器(8)用于计算反应过程释放气体的体积，计时器(9)记录反应过程释放气体至标准体积的时间间隔，由控制器(1)计算输出瞬时反应速率，比较器用于比较反应过程中的稳定性，比域微调器(10)用于微调物料实际投入比和投入速率，报警器(11)用于化工反应过程中存在非正常波动时的报警；
采用变比值控制系统的变比值控制方法具体如下：
步骤一：深入了解化工反应过程和基本制备原理，明确物料反应比值和环境影响因素，分析并确定自变量和从变量；
步骤二：自变量和从变量确定后，在适宜反应环境下调试反应设备，并在交互机输入反应物信息及各反应物添加比例，随后将各物料准备就绪后放置在反应设备的供料斗内，计算自变量物料预投入量并输入交互器(2)，随后开始进行化工生产；
步骤三：控制器(1)计算出根据实际预投入量和化工原料反应比例数据配合除法器，得出参照比例系数，从而得到物料实际投入比，由主量控器(3)和从量控器(6)均匀投料，并根据主流控阀(4)的供料速度和化工原料反应比例数据配合除法器，计算出主流控阀(4)的因变量物料供料速度，使化工生产稳定进行；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明山，蔡双，李技云，
申请(专利权)人：湖南文理学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43