用于空分过程的统计过程控制制造技术

空分设备的统计过程控制系统，使用了连机和脱机计算机装置，以便限定用于连机过程变量数据的控制图极限、趋势极限和动态模式，该连机过程变量数据是用于确定统计过程控制的。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是在把所供入的空气进行分离而得到氧和氮组份的空分过程中建立统计过程控制的系统。在制造业工艺中，统计质量控制技术已用了约70年，但直至最近才在美国工业上得到广泛应用。统计过程控制（SPC）是一种使任何制造业工艺中的变化率下降的系统或基本原理，从而有稳定的制造工艺，达到其固有的基准水平。在制造加工业中，过程控制具有其独特的含义，即通常被认为是实时自动管理控制和/或过程的监视控制。根据在任一过程中都有其固有的波动这一事实，才产生了控制的需求。在制造加工业中的控制目的主要在于对产品质量限制之内的可测出的及不可测出的波动均保持有管理控制，从而完成确定的经济目标。产品质量限制一般与控制算法成不等关系，例如产品B含有少于1.7%的组份A。当控制目的为产品质量控制时，限制通常会构成一个限定的指标值和该指标值的容许偏差的形式。常规的过程控制综合使用开环模式和闭环模式来完成该过程的控制目的。所谓对过程了解不完整和对该过程引起的各种波动了解不完全指的是实际控制系统需要某些反馈来完成令人满意的控制水平。反馈的主要好处是，至少在理论上它可以补偿任何波动。但是，在观察到误差以前，反馈作用并不开始，由此控制作用滞后于由过程的动态特性造成的波动影响。-->如果可以测得波动，前馈控制就能克服扰动对控制变量的影响反应延迟的问题。适当的前馈作用可以防止当检测到波动时因处理适当的过程变量所引起的误差。但是，为了得到正确的调节方向和量级，就要求对过程中每种波动如何表现有极好的了解。人们必须提前搞清所有可能的波动形式。另外，统计过程控制（SPC）的目的是使关键产品质量特性的变化为最小。统计过程控制（SPC）可用于控制和调整独立的或可操作的变量，以保持相关的或输出的变量稳定，但缺乏由过程动力学和连续时间自动控制理论知识带来的优点。因此，将统计思想结合实时连续过程控制是本专利技术所述问题的关键点。特别是将统计技术与实际存在的控制和监视技术结合起来使用以提高空分过程中的所有性能。本专利技术在于在一个连续操作的空分过程中从各个有用的过程参数中由电子技术收集大量的过程变量数据，并且将初始作为连续实时模拟测量收集得到的数据以数字的形式存储到收集数据地址的文件中，该数据地址在程序控制下与联机和脱机计算机装置相互作用。储存的过程变量数据在程序控制下由脱机计算机装置进行计算，如用SAS＊软件系统，并且也可由操作人员把信息输送到脱机计算机装置中，以限定数据采样组、作出矩形图（频率分布）、建立数据的分布形式，根据采样的统计数据（包括概率密度分布函数PDF）制定计算数值的计算公式，作出与确定的分布形式相应的控制图，该控制图具＊SAS是一种与其他数据地址和用于图解、统计关系和预测的仪器相连系的统计分析软件系统，SAS研究所的商标Cary.N.C.-->有控制极限和中心线，并为预测变化数据制出动态时间级数模式，所有变量数据均储存在与连机和脱机计算机装置相互作用的数据地址中。在数据地址中设置好上述内容之后，通过连续模拟测量收集现行空分过程操作的实时过程变量数据，该变量被输送到连机计算机装置中，并在该计算机装置中由程序控制例如用ONSPEC＊控制处理成数字形式，并把该实时过程变量数据用于所确定的控制流程图上，该流程图可以直观地显示出极限值（I型-（α）误差的设定范围）和包括趋势警告极限值在内的警告极限值。同样，在程序控制下，连机计算机装置进行计算，并在所作的图上显示出对一系列设定数量的数据样品进行观察后得到的数值曲线，以指明是非存在非偶然性的统计数值，例如实时测量过程变量数据中是否有趋势或漂移。另外，由连机计算实时测量过程变量数据的差值，例如计算实际测量的数据样品值和由波动（ARIMA）＊模式预定值之间的差值，并把这些差值用到由连机作出的控制图上，差值的图形也由连机来计算，以便使所有剩余时间级数的非偶然性状态在图上直观地显示出来。通过观察实际观察到的值或差值的图形，操作人员可以看到是否存在连续增加或连续减少的趋势。在任何情况下，当所采用的预定数量的样品在相同的时间间隔内持续存在倾向特性时，则在时间级数中，特殊过程变量数据在统计上就存在着非偶然性特征，并根＊ONSPEC是一种程序，它可以处理现行数据、作图表显示，监视警告条件和对历史数据进行分析，Heuristics注册商标Inc。-->据直观的图形显示，要求操作人员用统计控制开始对该变量进行检查，并且通过过程控制可由计算机产生优选的过程控制调节信号。图1为已有技术的商业空分设备的示意图;图2为本专利技术的一个系统方框图和流程图;图3为本专利技术所用的数据地址结构的流程图;图4为实施本专利技术的过程中所作出的矩形图的例子图5为适用于图4的矩形图的分布曲线;图6为实施本专利技术过程中所作出的控制图的一个例子;图7为根据几率密度函数的具有控制极限的控制图的一个例子;图8为表示一个特殊过程变量的趋势范围的分布图;图9为根据控制图在ARIMA上作出的偏差举例图;图10（A）-（E）为导出ARIMA模式的流程图;图11为本专利技术系统的连机操作流程图;图12、13、14为本专利技术实际所用的CRT屏幕;图15、16、17、18为结合图12-14的CRT屏幕的使用所作出的控制图。现在参考图1，这是一个表示已有技术的空分设备的示意图，供入的空气在该设备中经低温分离生产出高纯度的气态氮产品、高纯度的液态和气态氧产品及氩产品。一个已有技术的空分设备，如美国专利US-4，838，913-R.A.Victor，M.J.Lockett这种型号的设备示于图1中。＊ARIMA：自动回归积分流动平均值。-->参照图1，供入的空气401由过滤器402清除掉灰尘和其他颗粒物质，过滤以后的供入空气403被压缩机404压缩到通常为70至170磅/吋2的压力范围，将压缩过的空气405用净化器406除掉如水、二氧化碳和碳氢化合物一类的高沸点的杂质。经净化、压缩过的空气407被引入到换热器408中与来自蒸馏塔中的产品和废气流进行间接热交换而被冷却到接近液化温度。经净化、压缩和冷却过的供入空气409然后被引入第一蒸馏塔410中，该塔是两级蒸馏塔设备中的高压蒸馏塔。蒸馏塔410中的一般操作压力范围为50-150磅/吋2之间。在热交换器408的中部抽出少量的供入空气440，将其在透平膨胀机441中进行膨胀，并在低于氮气抽出位置而高于氩蒸馏塔供应抽出位置的某一处被引入到低压蒸馏塔413中。在蒸馏塔410中，供入的空气通过蒸馏被分离成富氮蒸汽和富氧液体。富氮蒸汽411通过管道从蒸馏塔410进入主冷凝器412，该冷凝器最好在第二蒸馏塔413中，该第二塔是两级蒸馏塔设备中的低压蒸馏塔。实际上主冷凝器412可以放在蒸馏塔413的壁外。在主冷凝器412中，富氮蒸汽411通过与再蒸馏塔413底部的液体进行间接热交换而被冷凝，得到的富氮液体414由管路装置作为回流流入蒸馏塔410。所得到的一部份富氮液体415（通常为20%-50%的范围内）在蒸馏塔顶部或顶部附近进入蒸馏塔413中。把富氧液体416从第一蒸馏塔410中移出并送入氩气塔顶的冷凝器417中，在此这些富氧液体通过与氩蒸馏塔顶部的蒸汽进行间接热交换而有一部份被汽化，所得到的蒸汽和液体分别以流体418和442在低于氮抽出位置但高于从氩本文档来自技高网...

【技术保护点】
空分过程的统计过程控制方法，该空分过程是为了从送入的空气中生产一种或多种级份的产品，其中所述过程的每个预定过程变量的历史数据均适用于电学方法，所述方法包括：（ｉ）提供一个程序控制的计算机装置；（ｉｉ）根据所述的至少一个过程变量的所述历史数据的概率密度分布函数（ＰＤＦ）由所述计算机装置用计算机得出分布形式的控制图参数和警告极限值；（ｉｉｉ）由所述计算机装置处理来自所述连机空分过程的所述至少一个过程变量的实时变量数据，并根据所述实时数据显示出数值；（ｉｖ）当达到警报极限时，由所述计算机装置用计算机产生一个连机警告指示的视觉显示。

【技术特征摘要】
US 1991-4-8 663,5951、空分过程的统计过程控制方法，该空分过程是为了从送入的空气中生产一种或多种组份的产品，其中所述过程的每个预定过程变量的历史数据均适用于电学方法，所述方法包括：(i)提供一个程序控制的计算机装置；(ii)根据所述的至少一个过程变量的所述历史数据的概率密度分布函数(PDF)由所述计算机装置用计算机得出分布形式的控制图参数和警告极限值；(iii)由所述计算机装置处理来自所述连机空分过程的所述至少一个过程变量的实时变量数据，并根据所述实时数据显示出数值；(iv)当达到警报极限时，由所述计算机装置用计算机产生一个连机警告指示的视觉显示。2、根据权利要求1所述的改进，其中还提供有与所述计算机装置有相互作用的电信号数据地址，以便将所述多个预定过程变量的连续历史数据储存在该数据地址的数据文件中。3、根据权利要求1所述的改进，其中所述计算机装置作出一控制图，该图根据对至少一个所述过程变量的实时数据的观察显示出所述的参数和数值。4、根据权利要求1所述的改进，其中把所述的控制图参数储存在所述电信号数据地址中。5、根据权利要求1所述的改进，其中把各个变量中的一个变量或多个变量的每个预定过程变量的历史数据作为电信号收集至少24小时。6、根据权利要求2所述的改进，它还包括将一个或多个空分过程变量的连续数据按预定数据采样组的时间级数作为电信号储存在所述数据地址的数据文件中的步骤。7、根据权利要求6所述的改进，它还包括由所述计算机装置用计算机产生出所述时间级数矩形图的步骤。8、根据权利要求3所述的改进，它还包括如下步骤：（ⅰ）提供一个与所述计算机装置具有相互作用的电信号数据地址以及把所述控制图参数储存在所述数据地址的数据文件中;（ⅱ）将至少一个所述过程变量的连续数据按预定数据采样组的时间级数储存到所述数据地址的数据文件中;（ⅲ）由所述计算机装置用计算机产生警告标准;（ⅳ）将所述警告标准储存在所述数据地址的数据文件中;（ⅴ）根据所述储存在数据地址的数据文件中的时间级数，由计算机装置用计算机产生一稳定的自动回归积分流动平均值（ARIMA）的典型级数模式，以计算出变量数据的预测值;（ⅵ）把所述时间级数模式储存在数据地址的数据文件中;（ⅶ）由计算机装置用计算机连机产生所述实时过程变量数据和由所述ARIMA模式得到的变量数据的预测值间的差值，并由计算机装置用计算机连机产生差值的控制图;（ⅷ）由所述计算机装置用计算机对连机的连续变量数据值的差值产生预定数的趋势，并将所示趋势显示在所述差值的控制图上;以及（ⅸ）当连续变量数据值的差值的预定数的趋势连续增加或减少时，由所述计算机装置的计算机产生一个连机警告指示的视觉显示。9、空分过程的统计过程控制方法，该空分过程是为了从所送入的空气中生产出一种或多种组份的产品，其中所述过程可以运行相当长的一段时间，使所述过程的每个预定过程变量的历史数据作为电信号得到收集，所述方法包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：TC汉森，
申请(专利权)人：联合碳化工业气体技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]