用于控制多组分混合物，尤其是具有预混合死体积的混合物的制备的方法和设备技术

本发明专利技术涉及控制多组分混合物，特别是具有预混合死体积的混合物的制备的方法和设备。根据本发明专利技术的方法和设备通过提供混合物的组分特性的实时估测的动态观察器来保证多变量调节反馈，所述估测足以保证反馈回路的效果。因而，混合物的期望特性得以保证，尽管一方面组分特性中有大量的不确定性，并且另一方面对混合处理也只是部分了解。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制多组分混合物，尤其是具有预混合死体积(dead volume)的混合物的制备的方法和i更备。更具体地，本专利技术应用于在线(in line)自动调节多组分混合物 (如，例如石油产品混合物)，其中所制备的混合物遵守一系列规范 或者重要的参量。在这些应用中，混合物中包含的每种产品对最终获 得的混合物的特性或者参量集合产生作用。特别地，本专利技术应用至其中各种组分的特性或者参量未知或者在 混合物的制备期间可能变化的混合物的制备。特别地，石油产品的混 合物具有这些方面，但本专利技术的方法和系统可以应用于如水泥、油漆 等等产品的混合物。在所有情况中，目的是获得具有预先定义的状态或者预先定义的 构成(constitutional)参量的混合物。这些参量与要获得的混合物的 理化特性相关。例如，在石油产品混合物的情况中，这些参量可以是 混合物的含硫量、其辛烷值等等。对于水泥混合物，例如，参量将是 石灰含量、硅石比、铝铁比等等。
技术介绍
现有技术中已知的方法和设备使得其可能在线或者以闭环模式 制备混合物，也就是说具有基于使用位于混合设备(混合器)下游的 测量仪(在线分析器)实时地、连续地或者周期性地测量的信息的反 馈。这些方法和设备通常应用至来自中间产物容器的组分流。典型的反馈程序使用目标设定值与测量值之间的偏差。这是输出 返回反馈程序。另一种典型的反馈程序包含通过对它们增加项(term)来校正对 混合物的特性或者参量的预测，所述项是测量值与未被校正的预测之 间的差别的 一 阶滤波(first-order filtering)的结果。这些典型的反馈程序具有应用在由混合器输出的混合物上而不 是位于混合器上游的组分特性上的缺陷。所使用的调节通常考虑要被制备的混合物的质量上的约束条件， 以及与组分进料通道(channel)相关的约束条件(例如，与液压约束 条件相关的限制(诸如泵的大小)、所计算的比例上的齐性 (homogeneity)约束条件，其和值在全部通道上必须等于1)。它们 还允许总的混合物制备输出流速被控制。已知设备具有混合物的各种规范是用于混合物的存储容器中的 混合物的综合(integrated)(体积平均或累积的)特性的函数来满足 的缺点，所述存储容器直接位于混合器下游。这是因为通常在位于混 合器出口以及用于混合物的存储容器的上游的瞬时混合物上测量混合 物的特性，这些测量使得其可能获得综合质量(从混合器出来或者进 入容器的流)的估测，所述综合质量是混合物综合模式或者容器综合 模式(随后将给出这些模式的定义)中进行调节的目标。尽管这些综合操作的方法和设备非常适合于传统混合区域(其具 有组分容器，可能具有管道(flow-off)，以及用于混合物的存储容器)， 但它们不足以用于操作组分的直接连续的上游流，以及非必需地，在 不经由存储容器进行传输的情况下已制备的混合物的直接连续的传 输。这是因为所述方法和设备依赖于组分的质量，其可能变化，尤其 在组分的连续上游流期间。此外，在具有混合物的直接连续下游流的配置中，通过考虑存储 容器中存在的混合物体积来校正由已知设备获得的混合物的组分比 例。因而，在存储容器中给定体积的混合物的制备期间，混合物的特 性容易发生很大变化，这在混合物的直接连续传输的情况中是不能被 接受的。已知设备和方法的另 一 个缺陷是它们不能由最佳折衷解决方案 来轻松地管理难以实施的情形。也就是说，当不能满足一个或多个约束条件时，所获得的解决方案导致如下混合物其与所要求的规范之 间的偏差不能被正确地控制。传统的反馈方法还不足以管理用于预混合上游组分的设备的同 步，尤其是在串行和/或并行的多个预混合操作的情况中。这是因为这 种预混合操作在特定組分的流动中产生延迟，所述特定组分需要使用 大的制备边际(manufacturing margins)以满足存储容器中混合物的 规范，但其导致不必要并且昂贵的过度质量(overquality)。此外， 这种同步的缺乏可能导致冲击(振动)，导致控制部件的不适当应力， 可能导致它们过早的磨损。最后，已知方法和设备通常独立地一方面调节组分比例并且另一 方面调节添加剂的注入以便按照去耦的方式调整混合物的规范。这种 调节独立性妨碍了昂贵的添加剂注入上的节省。已知方法和设备还通过考虑与液压限制相关(混合器的上游和下 游中所选择的通道内的泵大小)并且还与经济限制相关(调度约束条 件)的高和低限制约束条件来控制混合器的总的输出流速，特别是使 输出流速最大化，从而缩短制备时间，同时在对所计算的配方的适用 性进行主动约束的情况中自动降低速率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供控制混合物的制备的方法，以及相应的设 备，以弥补这些缺陷。特别是，根据本专利技术的控制方法提供借助于动态观测器的多变量 调节反馈程序，用于实时地估测混合物的组分特性，足以保证反馈回 路的效果。因而，尽管一方面组分特性中有大量的不确定性，并且另 一方面对混合处理也只是部分了解，但混合物的期望特性得以保证。出于这个目的，本专利技术的第一个主题是控制n个组分混合物M的 制备的方法，该方法使得其可能确定混合物中包含的组分的比例ii从而获得混合物的m多个预定特性y,其值介于预定的最小和最大阈值 之间和/或，它们中的m，个(其中mSn-l)基本上等于预定目标值， 其特征在于，其包含如下步骤(i) 在时刻t = 0时(1) 确定表示n个组分的m多个特性y的矩阵B，(2) 从预定的最小和最大阈值和/或从预定目标值确定基准 配方f，使得混合物的特性Bi7介于所述预定阈值之间和/或，它 们中的m，个等于所述预定目标值，作为n维向量的^表示混合 物的组成中包含的各种组分的比例，其中2X^二l，(3 )将配方^应用至组分以制备混合物M;(ii) 在时刻t，-t+At时(1) 测量通过应用在前面时刻计算的配方而获得的混合物 M的特性y,，(2) 由此推导出表示组分特性的估测的已校正矩阵》，(3) 按照如下方式确定新配方u:混合物的特性》u位于所 述预定阈值之间和/或，它们中的m，个等于所述预定目标值，(4 )将该新配方u应用至组分；(iii) 在时刻t"-t，+At时，重复在前步骤(ii)的操作(1)至 (4);以及(iv) 在混合物的制备期间始终重复步骤(iii)。因而，在开始时刻t-0时，例如基于由组分的制造厂商提供的或 者来自实验室测试的数据来确定矩阵B,随后在混合物被制备时逐步 更新。应当注意的是预定的最小和最大阈值，以及预定目标值可以在混 合操作期间被修改。这种方法具有这样的优点，即更新组分特性的估测，从而使得其 可能考虑整个时间过程中它们特性上的变化以便保持混合物的所期望 的规范。这种新方法使得其可能找出(factorout)因为测量误差、缺 陷/污染、不完全均化或者容器的分层、或者各种组分随时间的变异性10所引起的组分特性中的不准确度和不确定性。因而，该方法可以有利 地用在具有组分的直接上游连续流的设备中。有利地，通过已制备混合物上的连续测量程序的方式测量步骤 (ii)的操作(l)期间所测量的混合物特性ymes。术语"连续测量程序，， 被理解为在其性质允许时连续执行的测量，或者移开一连串样品并在 这些样品上所做的测量。这些在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制ｎ个组分混合物Ｍ的制备的方法，该方法使得能够确定混合物中包含的组分的比例ｕ从而获得混合物的ｍ多个预定特性ｙ，其值介于预定的最小和最大阈值之间和／或，它们中的ｍ’个（其中ｍ’≤ｎ－１）基本上等于预定目标值，其特征在于，该方法包含如下步骤：　（ｉ）在时刻ｔ＝０时：　（１）确定表示ｎ个组分的ｍ多个特性ｙ的矩阵Ｂ，　（２）从预定的最小和最大阈值和／或从预定目标值确定基准配方＊，使得混合物的特性Ｂ＊介于所述预定阈值之间和／或，它们中的ｍ’个等于所述预定目标值，作为ｎ维向量的ｕ表示混合物的组成中包含的各种组分的比例，其中∑↓［ｉ＝１］↑［ｎ］＊↓［ｉ］＝１，　（３）将配方＊应用至组分以制备混合物Ｍ；　（ｉｉ）在时刻ｔ’＝ｔ＋Δｔ时：　（１）测量通过应用在前面时刻所计算的配方而获得的混合物Ｍ的特性ｙ↓［ｍｅｓ］，　（２）由此推导出表示组分特性的估测的已校正矩阵＊，　（３）确定新配方ｕ，使得混合物的特性＊ｕ位于所述预定阈值之间和／或，它们中的ｍ’个等于所述预定目标值，　（４）将该新配方ｕ应用至组分；（ｉｉｉ）在时刻ｔ”＝ｔ’＋Δｔ时，重复在前步骤（ｉｉ）的操作（１）至（４）；以及　（ｉｖ）在混合物的制备期间始终重复步骤（ｉｉｉ）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伯尼尔，N泊蒂，Y克里夫，M切布鲁，
申请(专利权)人：道达尔炼油与销售部，
类型：发明
国别省市：FR[法国]