发明内容
本发明的目的是提供一种变压吸附装置控制方法及系统,解决现有技术中变压吸附装置缺乏直观、动态、可靠的吸附时间计算,及装置运行状况动态显示和反馈控制所造成的变压吸附装置运行性能不高,产品回收率降低等问题,可保证变压吸附装置在不同的工况下都保持最佳的吸附时间,确保变压吸附装置的最佳稳定运行和最高经济运行性能。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种变压吸附装置控制方法,包括:
根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线;
根据所述基准曲线及预置工艺指标,获得吸附时间-原料流量控制曲线;
采集变压器吸附装置的实时参数数据,并根据所述实时参数数据计算实时动态吸附点;
根据所述实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系,判断变压吸附装置当前是否为正常运行;
若判断出变压吸附装置当前为非正常运行,则对当前吸附时间进行调整,使变压吸附装置恢复正常运行。
优选的,所述控制曲线包括:质量控制上限曲线、质量控制下限曲线、规格控制上限曲线和规格控制下限曲线。
其中,所述判断变压吸附装置当前运行是否为正常运行进一步包括:
当所述实时动态吸附点位于质量控制上限曲线和质量控制下限曲线之间,则判断出变压吸附装置当前为正常运行;
当所述实时动态吸附点位于质量控制上限曲线和规格控制上限曲线之间 ,或所述实时动态吸附点位于质量控制下限曲线和规格控制下限曲线之间,则判断出变压吸附装置当前为容差运行;
当所述实时动态吸附点位于规格控制上限曲线或规格控制下限曲线之外,则判断出变压吸附装置当前为不正常运行。
优选的,所述变压吸附装置的预置基准参数包括:基准吸附时间、基准原料气流量和基准原料气组分;所述根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线步骤进一步包括:根据基准吸附时间、基准原料气流量和基准原料气组分计算得到初始基准曲线;检测所述变压吸附装置的实际吸附压力、实际原料气组分和所述变压吸附装置输出的产品纯度值中的一中或多种,并根据所检测到的实际吸附压力、实际原料气组分和产品纯度值中的一种或多种对所述初始基准曲线进行修正,得到所述基准曲线。
优选的,所述变压吸附装置的预置基准参数包括:吸附剂动态吸附基准参数;所述根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线步骤进一步包括:根据吸附剂动态吸附基准参数计算得到初始基准曲线;检测所述变压吸附装置的实际吸附压力、实际原料气组分和所述变压吸附装置输出的产品纯度值中的一中或多种,并根据所检测到的实际吸附压力、实际原料气组分和产品纯度值中的一种或多种对所述初始基准曲线进行修正,得到所述基准曲线。
优选的,所述方法还包括:将所述基准曲线、控制曲线和实时动态吸附点之间的位置关系通过显示界面显示。
相应的,本发明还提供了一种变压吸附装置控制系统,包括:
基准曲线计算单元,用于根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线;
控制曲线计算单元,用于根据所述基准曲线计算单元计算出的基准曲线及预置工艺指标,获得吸附时间-原料流量控制曲线,所述控制曲线包括:质量控制上限曲线、质量控制下限曲线、规格控制上限曲线和规格控制下限曲线
实时动态吸附点计算单元,用于采集变压器吸附装置的实时参数数据,并根据所述实时参数数据计算实时动态吸附点;
判断单元,用于根据所述实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系,判断变压吸附装置当前是否为正常运行;
调整单元,用于在所述判断单元判断出变压吸附装置当前为非正常运行时,对当前吸附时间进行调整,使变压吸附装置恢复正常运行。
优选的,所述系统还包括监控画面显示单元,用于显示所述基准曲线、控制曲线和实时动态吸附点之间的位置关系。
优选的,所述系统还包括存储单元,用于存储预置基准参数、预置工艺指标及实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系与变压吸附装置运行状态之间的对应关系。
优选的,所述系统还包括实际吸附压力检测单元、实际原料气组分检测单元和纯度检测单元中的一个或多个,以及正修单元,所述修正单元用于根据实际吸附压力检测单元所检测的实际吸附压力、实际原料气组分检测单元所检测的实际原料气组分和所述纯度检测单元所检测的产品纯度值中的一个或多个对所述初始基准曲线进行修正,得到所述基准曲线。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
由于本发明计算出了吸附时间与原料流量关系基准曲线和控制曲线,并通过采集变压器吸附装置的实时参数数据,计算出实时动态吸附点;能根据所述实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系,判断变压吸附装置当前是否为正常运行,若判断出变压吸附装置当前为非正常运行,则对当前吸附时间进行调整,使变压吸附装置恢复正常运行,解决现有技术中变压吸附装置缺乏可靠的吸附时间计算,及装置运行状况动态显示和反馈控制所造成的变压吸附装置运行性能不高,产品回收率降低等问题,可保证变压吸附装置在不同的工况下都保持最佳的吸附时间,确保变压吸附装置的最佳稳定运行和最高经济运行性能。另外,本发明可将所述基准曲线、控制曲线和实时动态吸附点之间的位置关系通过显示界面显示,可用动态的画面对装置的操作人员进行直观动态的操作指示,指导操作人员对吸附时间进行自动或人工的调整,保证变压吸附装置在不同的工况下都保持最佳的吸附时间,确保变压吸附装置的最佳稳定运行和最高经济运行性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,为本发明实施例中变压吸附装置控制方法流程图,该方法主要通过调整吸附时间对变压吸附装置运行状态进行调整,包括如下步骤:
S101:根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线;
S102:根据所述基准曲线及预置工艺指标,获得吸附时间-原料流量控制曲线;
S103:采集变压器吸附装置的实时参数数据,并根据所述实时参数数据计算实时动态吸附点;
S104:判断变压吸附装置当前是否为正常运行,具体判断方法为:根据所述实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系判断变压吸附装置当前是否为正常运行,所述控制曲线可以为一组,也可以为多组。若在S104步骤中在判断出变压吸附装置当前为非正常运行,则进入步骤S105,若在S104步骤中在判断出变压吸附装置当前为正常运行,则返回S103步骤继续进行监控;
S105:对当前吸附时间进行调整,使变压吸附装置恢复正常运行。
优选的,所述方法还包括:将步骤S101至S103中计算出的所述基准曲线、控制曲线和实时动态吸附点之间的位置关系通过显示界面显示。
优选的,步骤S102中所获得的控制曲线包括质量控制上限曲线、质量控制下限曲线、规格控制上限曲线和规格控制下限曲线,形成相应的质量控制区间和规格控制区间,当S102中获得的控制曲线包括这些曲线时,步骤S103中判断变压吸附装置当前运行是否为正常运行具体为:当所述实时动态吸附点位于质量控制上限曲线和质量控制下限曲线之间,则判断出变压吸附装置当前为正常运行,输出的气体质量合格,产品纯度稳定。当所述实时动态吸附点位于质量控制上限曲线和规格控制上限曲线之间 ,或所述实时动态吸附点位于质量控制下限曲线和规格控制下限曲线之间,则判断出变压吸附装置当前为容差运行,容差运行指输出气体质量有瑕疵,但是仍在可接受质量范围内,具体的:当所述实时动态吸附点位于质量控制上限曲线和规格控制上限曲线之间时,变压吸附装置的原料流量变小、吸附时间短,产品回收率下降,装置运行于产品经济性能不佳状态;当所述实时动态吸附点位于质量控制下限曲线和规格控制下限曲线之间时,变压吸附装置的原料流量变小、吸附时间短,产品回收率下降,装置运行于产品经济性能不佳状态。当所述实时动态吸附点位于规格控制上限曲线和规格控制下限曲线之外,则判断出变压吸附装置当前为不正常运行,输出气体产品质量不合格。在本发明实施例中,容差运行和不正常运行均属于上述的非正常运行,需要对当前吸附时间进行调整。
在步骤S101中,所述变压吸附装置的预置基准参数可以包括:基准吸附时间T0、基准原料气流量F0和基准原料气组分C0,也可以包括:吸附剂动态吸附基准参数A0。
当预置基准参数包括:基准吸附时间、基准原料气流量和基准原料气组分时,所述根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线步骤进一步包括如下步骤:a1:根据基准吸附时间、基准原料气流量和基准原料气组分计算得到初始基准曲线;a2:检测所述变压吸附装置的实际吸附压力和实际原料气组分,并将所述实际吸附压力和实际原料气组分作为修正参数,对所述初始基准曲线进行修正得到所述基准曲线。
当预置基准参数包括吸附剂动态吸附基准参数时,所述根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线步骤进一步包括:b1:根据吸附剂动态吸附基准参数计算得到初始基准曲线;b2:检测所述变压吸附装置的实际吸附压力和实际原料气组分,并将所述实际吸附压力和实际原料气组分作为修正参数,对所述初始基准曲线进行修正得到所述基准曲线。为了使本发明中的基准曲线更准确,还可以检测所述变压吸附装置输出的产品纯度值,并根据所述产品纯度值来修正所述基准曲线。
下面以一个例子来说明本发明方法中基准曲线及控制曲线的计算方法,例:由于变压吸附的吸附剂装填后,装置的吸附能力因吸附剂装填量固定和吸附性能稳定,于是其基准吸附压力Po为固定值(变压吸附的吸附塔里面装了多少吸附剂来决定,设备定下来以后可以视为一个常量),在固定吸附压力Po工况下吸附剂动态吸附基准参数Ao =To*Fo*Co,则:
固定P0压力下的吸附时间-原料流量的函数关系为 T=A0/F= To*Fo*Co/F
固定P0压力下的吸附时间-原料组分的函数关系为 T= A0/C=To*Fo*Co/C
固定P0压力下的吸附时间-原料组分流量的函数关系为 T= A0/ C*F=To*Fo*Co/C*F
由于在变压吸附的运行工况中,对装置运行指标影响较大的为吸附时间变量和原料流量变量,故选取T= To*Fo*Co/F作为初始基准曲线,而原料组分和吸附压力在实际运行工况中的参数变化不大,故这两个参数可以单独或组合作对所述初始基准曲线进行修正,可选取一个无量纲数K作为修正系数对初始基准曲线进行修正,得到修正后的基准曲线,K值可根据需要来确定,如对产品纯度要求高的就把K值设定小一些,对经济性要求高的用户就把K值设定大一些。基准曲线计算出来后,根据所述基准曲线结合工艺操作指标运行要求,设定装置运行的质量控制上、下限曲线和规格控制上、下限曲线,形成相应的质量控制区间和规格控制区间。需要说明的是,本例中修正系数K的确定还可以根据变压吸附装置输出的产品纯度值来进行修正,进而达到修正基准曲线的目的。
在实施本发明方法时,可在变压吸附装置控制系统的人机界面HMI监控画面上完成以X1、Y2坐标轴系统表示所述经修正的基准曲线以及控制曲线形成的控制区间的监控画面,同时在监控画面中组态以相同X、Y坐标轴系表示的由控制系统采集实时的吸附时间、实时的原料气流量以动态图标进行实时的吸附时间、实时的原料气流量的动态显示,即显示实时流量-吸附时间动态图标,也称为实时动态吸附点图标。参考实时动态吸附点图标在基准线的外侧不同位置移动表明变压吸附装置不同的运行稳定性能和经济性能,该图标与基准曲线的偏移量越大表明变压吸附装置运行越不稳定或者越不经济,该图标在不同控制区间的移动动态地显示出变压吸附装置运行稳定性能和经济性能,控制系统可根据该图标在控制区间的不同位置自动判断当前变压吸附装置是否正常运行,当然变压吸附装置操作人员也可以根据图标显示对当前变压吸附装置是否正常运行进行人工判断,若判断出变压吸附装置当前为非正常运行,则能进一步判断出当前吸附时间是不合理的,需要对当前吸附时间进行调节,对当前吸附时间的调节可以由系统自动完成,也可以由操作人员手动完成。
下面结合图2来具体描述本发明方法,图2为采用本发明实施例中控制方法对一变压吸附装置进行控制的监控画面示意图,图2中A区域为监控曲线和动态指示区,B区域为产品纯度辅助监控区域,C区域为基准数据输入和实时数据和计算数据显示区域,而T轴表示吸附时间指示坐标轴,F轴表示流量指示坐标轴。在达到设计指标和经济指标的状态下工作压力为1.5MPa,原料气组分为70%,有效成分的原料气流量为50000NM/H,吸附时间为200S,以上述数据分别确定压力基准参数Po、流量基准参数Fo、组份基准参数Co 和吸附时间基准参数To。根据以上基准参数形成函数T=50000*200*70%/F*K,并形成吸附时间与原料流量关系基准曲线5,参照变压吸附装置运行质量控制指标形成控制区间,并在装置操作人机界面的监控画面上显示基准曲线5、质量控制上限曲线6、质量控制下限曲线7、规格控制上限曲线8、规格控制下限曲线9,同时监控画面上显示实时的流量、实时压力、实时产品组份、经数据处理的实时平均流量,根据实时采集的装置原料流量和吸附时间经控制系统数据后在监控画面上形成动态图标,即实时动态吸附点图标10。实时动态吸附点图标10在控制区间内以位置运动的方式向变压吸附装置控制系统或操作人员提供装置的运行状态和经济性能状态的信息。
例如:当实时流量为25000 NM/H,计算出的吸附时间应为400S,如果没有及时修改吸附时间,实时动态吸附点图标10会移动到基准曲线5左侧,表明此时变压吸附装置产品纯度提高但产品气回收率降低,装置运行的稳定性高但经济性低;当实时流量为100000 NM/H,计算出的吸附时间应为100S,如果没有及时修改吸附时间,实时动态吸附点图标10会移动到基准曲线5右侧,表明此时变压吸附装置产品纯度下降但产品气回收率提高,装置的稳定性低但经济性高。操作界面上可设置一个吸附时间修改模式选择按钮1,通过该按钮可以选择自动模式或手动模式,选择自动模式时,控制系统检测实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系,判断变压吸附装置当前是否为正常运行,若判断出变压吸附装置当前为非正常运行,则对当前吸附时间进行调整,使变压吸附装置恢复正常运行,具体调整可采用如下方式:在原料流量一定时,若实时动态吸附点图标10位于基准曲线5上方,则调短吸附时间,使得实时动态吸附点图标10回到基准曲线附近;若若实时动态吸附点图标10位于基准曲线5下方,则调长吸附时间,使得实时动态吸附点图标10回到基准曲线附近,另外由控制系统根据定期采样后经累计平均计算后的原料流量值和产品纯度、压力修正值K,以T= To*Fo*Co/F*K函数对吸附时间进行计算,新的计算吸附时间由控制系统定期的自动修改变压吸附装置的吸附时间,使实时动态吸附点图标10在基准线附近移动,进而使变压吸附装置由控制系统自动地控制其在稳定和经济的状态下运行,图2的B区域中,标注11为产品纯度基准曲线, 12为产品纯度质量控制上限曲线,13为产品纯度质量控制下限曲线, 14为产品纯度规格控制上限曲线 ,15为产品纯度规格控制下限曲线,16为实时产品纯度值动态图标,根据B区域,可根据产品纯度值变化对吸附装置运行状态进行辅助判断,同时可用产品纯度值对所述修正系数K进行修正,以达到修正基准曲线5的目的。而人工模式时,操作人员在通过监控画面上的吸附时间修改模式选择按钮1选择人工吸附时间修改模式下可根据动态图标在画面上的质量区间位置,确认并进行吸附时间进行吸附时间修改,修改吸附时间后动态图标会移动到基准曲线上,表明变压吸附装置重新回归到稳定经济状态运行。图2中标注3表示最低原料流量线, 标注4表示最大原料流量线,在此原料流量范围内本发明控制方法具有较优效果。
上面详细介绍了本发明实施例中变压吸附装置控制方法,下面结合图3、图4介绍本发明实施例中变压吸附装置控制系统的结构,参见图3,本发明实施例变压吸附装置控制系统,包括:
基准曲线计算单元21,用于根据变压吸附装置的预置基准参数计算吸附时间与原料流量关系基准曲线;控制曲线计算单元22,用于根据所述基准曲线计算单元21计算出的基准曲线及预置工艺指标,获得吸附时间-原料流量控制曲线,所述控制曲线包括:质量控制上限曲线、质量控制下限曲线、规格控制上限曲线和规格控制下限曲线;实时动态吸附点计算单元23,用于采集变压器吸附装置的实时参数数据,并根据所述实时参数数据计算实时动态吸附点;判断单元24,用于根据所述实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系,判断变压吸附装置当前是否为正常运行;调整单元25,用于在所述判断单元24判断出变压吸附装置当前为非正常运行时,对当前吸附时间进行调整,使变压吸附装置恢复正常运行。
优选的,本发明实施例系统还可以包括一个监控画面显示单元(图中未示出),用于显示基准曲线、控制曲线和实时动态吸附点之间的位置关系,监控画面显示单元可分别与基准曲线计算单元21、控制曲线计算单元22和实时动态吸附点计算单元23相连。
参见图4,本发明实施例系统还可以包括存储单元26,用于存储预置基准参数、预置工艺指标及实时动态吸附点与所述基准曲线、控制曲线之间的位置关系与变压吸附装置运行状态之间的对应关系。
优选的,所述系统还包括实际吸附压力检测单元27、实际原料气组分检测单元28和产品纯度检测单元29中的一个或多个,以及修正单元20,
所述修正单元20用于根据实际吸附压力检测单元27所检测的实际吸附压力、实际原料气组分检测单元28所检测的实际原料气组分和所述产品纯度检测单元29所检测的产品纯度值中的一个或多个,对所述初始基准曲线进行修正得到所述基准曲线。
本发明用人机界面HMI监控画面显示后,可以称为一种用动态图形进行变压吸附装置吸附时间调整的控制方法,变压吸附装置首先根据设计数据和运行数据进行分析判断,确定变压吸附装置的吸附剂动态吸附基准参数、基准吸附时间、基准原料气流量、基准吸附压力、基准原料气组分,根据这些基准参数由控制系统自动计算出经修正的标准的基准吸附时间-原料流量曲线,并根据基准吸附时间-原料流量曲线结合工艺操作指标设定装置运行的质量控制上、下限曲线和规格控制上、下限曲线,形成相应的质量控制区间,然后采集实时的吸附时间、实时的原料气流量、实时的吸附压力、实时的原料气组分等参数,然后根据实时采集的数据经过控制系统自动计算出实时动态吸附点,完成上述工作后在变压吸附装置的人机操作界面上的监控画面上组态并显示相应的曲线、控制区间和实时采集参数动态点,用动态的画面对装置的操作人员进行直观动态的操作指示,指导操作人员对吸附时间进行自动或人工的调整,保证变压吸附装置在不同的工况下都保持最佳的吸附时间,确保变压吸附装置的最佳稳定运行和最高经济运行性能。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。