基于工业互联网的精馏塔智能控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于工业互联网的精馏塔智能控制方法，包括：同时输入温度、压力等数据以模拟精馏塔顶端设置的温度传感器测得该处的温度；根据输入的温度与气压求得此时的产品浓度，将此时的产品浓度与目标浓度对比，根据所需寻求一种成本与效率平衡的最优解并反馈给控制系统；分别从回流比与气体流速两大方面实现对浓度的控制。本发明专利技术通过传感器检测设备中温度、压力、流量等物理量，实时远程地调控设备装置的参数，保证设备的安全。其既保证了整个分离过程的有效实施，又避免了设备损坏带来的额外费用。来的额外费用。来的额外费用。

【技术实现步骤摘要】
基于工业互联网的精馏塔智能控制方法


[0001]本专利技术涉及精馏塔控制领域，特别涉及一种基于工业互联网的精馏塔智能控制方法。

技术介绍

[0002]精馏，从有化工流程以来就是不可抹去的一环，而在信息化的时代，信息化与智能化是精馏过程做到更加高效和精准的最佳途径。
[0003]当前,以互联网为代表的新兴信息技术成果是新技术体系的重要内容。事实上，自现代化学工业诞生以来,信息技术一直是推动化学工业发展的关键动力之一。以合成氨技术为例,从1913年世界上第一座合成氨工厂建成到现在,其关键技术没有发生原则性的变化,但信息技术显著提升了设备的规模化水平,推动了能源的综合利用及节能功效,使生产规模从最初的日产5吨提高到现在最高日产3万吨。可以预见,工业互联网和人工智能技术应用的深入,将进一步提升化工行业多尺度下的能质优化水平,以及系统运行的稳定性、鲁棒性和经济性。由于化学工业自身特殊的技术经济特性,对信息技术有自身的要求。
[0004]化工生产包括原料准备、化学反应、分离提纯、包装、仓储等连续或间歇性工艺,不同工艺的复杂程度差别很大,是否建设工业互联网平台以及应用到什么程度,应当由技术成熟度和经济效益进行综合评定。一些非关键过程,采用传统技术可能有更好的投入产出效果。但是,这种情况并非一成不变,随着未来人工成本逐渐上升、技术成本逐渐降低,工业互联网技术的优势会加强,其应用面将会越来越大。这是一个循序渐进的过程,工业互联网技术能适应这一进程。
[0005]通过算法以及监控系统对精馏塔进行全方面的监测，将某些要求精准的步骤通过计算机输出模拟参数控制执行器达到更高精度(比如控制阀门开度)以及通过监控系统反馈的信息对流程进行调控，调试物料比，温度，压力等各类影响产出的条件，监控有害物质的生成并优化过程反应参数，利用电脑强大的运算能力，完成人力无法完成的任务(比如用穷举法得出最优物料比，最佳温度甚至阀门最佳角度等等)。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于工业互联网的精馏塔智能控制方法，以解决至少一个上述技术问题。
[0007]为解决上述问题，作为本专利技术的一个方面，提供了一种基于工业互联网的精馏塔智能控制方法，包括：
[0008]步骤1，数据采集：
[0009]采集精馏塔塔板数、原料组成温度、压力和流率，塔顶处产品组成、温度、压力和流率，塔釜处液体组成、温度、压力和流率等数据，同时向控制器中输入上述各温度、压力等数据；
[0010]步骤2，模拟运算：
[0011]根据输入的温度与气压求得此时的产品浓度，将此时的产品浓度与目标浓度对比，基于神经网络建模，以上述采集到的数据为输入层变量，以安全控制指标与经济效益指标为输出层变量获得成本与效率平衡的最优解并反馈给控制系统；
[0012]步骤3，反馈调节：
[0013]通过以下三种方式：(1)控制加热状态来调控轻组分气体的流速，(2)控制电磁阀门两项开关的时间比来控制产品的回流比，(3)控制换热器内温度、冷凝水的流量与回流方式来提高对蒸汽的冷凝效率，从而分别从回流比与气体流速两大方面实现对浓度的控制，在控制器根据给定值与测量值的差值大小输出控制信号后，塔顶回流比控制电磁阀随之运作，对被控对象输出信号，实现调整后，再利用测量变送器检测是否已经达到或者逼近目标浓度，即给定值；通过不断采集数据
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反馈
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调控形成产品浓度，不断向目标浓度靠近的趋势，以目标浓度为阈值，不断调控的过程中当产品浓度(温度)达到对应阈值浓度(温度)，从而达到对产品产率的智能宏观调控；
[0014]步骤4，数据传输
[0015]对精馏塔工况参数名/参数数值存储为JSON文件，在服务器与客户端之间建立Socket连接进行可靠数据传输。
[0016]优选地，控制电磁阀门回流与产出的时间比来控制产品的回流比时，电磁阀门依靠电磁力自动开关，控制轻组分流回精馏塔和流出精馏塔的比例，从而改变二者时间比，可在塔中实现回流进而构成汽、液两相接触传质使精馏过程得以连续进行，在精馏塔负荷较低时，可采用较小回流比，反之应加大回流比，进而提高产品浓度。
[0017]优选地，控制换热器内温度、冷凝水的流量与回流方式来提高对蒸汽的冷凝效率时，采用逆流换热以得到更高的换热效率并且节省传热面积和冷却介质，进而增大回流比。
[0018]本专利技术在控制产品产率的同时，极大地提高设备的安全性。在人员安全方面，本专利技术可保证工作人员对设备的参数、性能等进行远程调控，从而避免了工作人员由于现场危险而导致的伤亡。在设备安全方面，对压力值设有一个安全阈值，当超过后会发生报警，逼近安全限时自动采取安全措施。本专利技术通过传感器检测设备中温度、压力、流量等物理量，实时远程地调控设备装置的参数，保证设备的安全。其既保证了整个分离过程的有效实施，又避免了设备损坏带来的额外费用。
附图说明
[0019]图1示意性地示出了本专利技术的控制原理图。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0021]本专利技术提供了一种基于工业互联网的精馏塔智能控制技术，其涉及一种精馏塔安全监测技术，尤其是二元汽相进料精馏塔安全监测技术，其通过算法以及监控系统对精馏塔进行全方面的监测，将某些对精确度要求较高的步骤通过计算机输出模拟参数控制执行器达到更高精度(比如控制阀门开度)、以及通过监控系统反馈的信息对流程进行调控，我们通过计算机模拟不同操作可能对控制效果带来的影响，从中找到最优影响所对应的效
果，以此作为实际进行的操作。调试物料比、温度、压力等各类影响产出的条件，监控有害物质的生成并优化过程反应参数，利用电脑强大的运算能力，完成人力无法完成的任务(比如用穷举法得出最优物料比，最佳温度甚至阀门最佳角度等等)
[0022]在一个实施例中，本专利技术包括以下步骤：
[0023](1)数据采集
[0024]采集精馏塔塔板数、原料组成温度、压力和流率，塔顶处产品组成、温度、压力和流率，塔釜处液体组成、温度、压力和流率等数据，同时向控制器中输入上述所述的各温度、压力等数据。若后续实验认为压力对其理论计算有不可忽略的影响，则在该处补充压力参数模拟压强传感器测得该位置的气压。
[0025](2)模拟运算
[0026]因溶液中轻组分与重组分泡点不同，因此二者的混合溶液泡点与其产品浓度、压强存在一定的函数关系。经过实验探究，不难找出其对应的函数关系。那么根据输入的温度与气压，通过设计应用程序内部的内置算法，可以求得此时的产品浓度。将此时的产品浓度与目标浓度对比，并根据所需，通过内置算法综合考虑多方面因素影响，基于神经网络建模，以上述采集到的数据为输入层变量，以安全控制指标与经济效益指标为输出层变量获得成本与效率平衡的最优解，并反馈给控制系统。
[0027](3)反馈调节
[0028]本系统输出主要针对于三方面的操作：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业互联网的精馏塔智能控制方法，其特征在于，包括：步骤1，数据采集：采集精馏塔塔板数、原料组成温度、压力和流率，塔顶处产品组成、温度、压力和流率，塔釜处液体组成、温度、压力和流率等数据，同时向控制器输入上述各温度、压力等数据；步骤2，运算：根据输入的温度与气压求得此时的产品浓度，将此时的产品浓度与目标浓度对比，基于神经网络建模，以上述采集到的数据为输入层变量，以安全控制指标与经济效益指标为输出层变量获得成本与效率平衡的最优解并反馈给控制系统；步骤3，反馈调节：通过以下三种方式：(1)控制加热状态来调控轻组分气体的流速，(2)控制电磁阀门两项开关的时间比来控制产品的回流比，(3)控制换热器内温度、冷凝水的流量与回流方式来提高对蒸汽的冷凝效率，从而分别从回流比与气体流速两大方面实现对浓度的控制，在控制器根据给定值与测量值的差值大小输出控制信号后，塔顶回流比控制电磁阀随之运作，对被控对象输出信号，实现调整后，再利用测量变送器检测是否已经达到或者逼近目标浓度，即给定值；通过不断采集数据
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【专利技术属性】
技术研发人员：蹇思雨，张耘陌，廖雨薏，刘靖宇，吉旭，贺革，戴一阳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：