CN104007710A - 化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法，属于化工技术领域。本发明根据化工装置之间的振荡传递关系，建立树形图结构，再将化工装置中存在振荡现象的振荡回路检测出来，并将每个具有相同振荡源的振荡回路归入同一组，最后利用树形图结构对各组振荡回路进行分析，通过在树形图中检索得到每组中每个振荡回路与树形图根节点之间的距离值，并根据该距离值确定每组的振荡源。采用本发明，能够将化工装置中导致振荡现象产生的根源自动地检测出来。由于可以及时、快速自动检测出振荡源，本发明可以更为有效地提升化工装置的安全水平、提高生产产品质量和减少生产能耗。

Description

化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，更准确地说本发明涉及一种化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法。

背景技术

生产中回路振荡是石油、化工、电力和冶金等过程工业中常见的一种现象。振荡现象，是过程变量以固定幅值呈现周期性变化的现象，例如正弦波、方波、三角波等。由于现代工业生产制造过程的高度能源一体化，过程变量之间具有十分紧密的关联关系，因此在单个回路的过程变量出现振荡时，振荡通常会传递给与之关联的其它过程变量，导致全厂范围内多个过程变量出现振荡现象。振荡现象通常意味着能耗增加、产品质量下降、稳定性与安全性降低等问题，因此十分有必要能够及时准确地从数目众多的回路中检测出存在振荡现象的过程变量，找出导致振荡现象的根源，从而为排除导致振荡现象出现的根本原因故障、消除其不利影响奠定基础。

振荡溯源的目标是对同一个振荡分组的过程变量，建立彼此之间的相互影响关系，寻找振荡现象的根源，即找出哪一个过程变量导致了其它过程变量发生了振荡现象。现在对化工振荡回路的振荡现象有自动的检测和分组方法。但是就振荡溯源而言，还是需要通过人工分析才能完成。

然而，振荡的产生有多种可能，任何一个控制回路由于本身的原因如调节阀故障或参数不合适等，都有可能引起该回路振荡并传递给其他回路。因此，尽管振荡传递的线路对于特定的化工装置系统来说是固定的，但是振荡产生的源头却是不固定的，并由此导致了相关的分析数据极为复杂、数量庞大。而人工分析不可能每天24小时不间断地查看和收集所有的数据，从而就不能及时分析和找到振荡回路的振荡源。因此，对化工振荡回路振荡现象进行在线的人工分析是很困难的，甚至是几乎不可能的。

发明内容

本发明目的是：提供一种能够在化工装置系统中所有存在振荡现象的振荡回路中自动地找出引起这些回路振荡的根源的溯源方法，从而能够实现对化工振荡回路振荡现象进行在线的自动分析、及时找到振荡源。

本发明采用以下的技术方案来实现，包括下述步骤：

1）根据化工装置之间振荡传递关系建立树形图结构，将处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备作为树形图的根节点；再从根节点开始，按照化工装置之间的物料流动路线建立树形图的各个分支，并按物料通过顺序依次将各分支所对应的物料流动路线上接入的每个回路或拥有多条物料流动路线的设备作为节点加入到各分支中；如果某分支上的某个节点是处于该分支所对应的物料流动路线中最下游的回路、或者如果某分支上的某个待加入的回路或拥有多条物料流动路线的设备已经作为了其他节点加入过树形图，则完成该分支的建立，直至树形图中的所有分支都建立完毕。

例如，如果根节点是精馏塔，可以按塔顶、侧线采出、塔釜来建立相应的三个分支。如果根节点是换热器，可以按管程和壳程来建立相应的两个分支。在每个分支上，按照物料的通过顺序，将每个回路或拥有多条物料流动路线的设备作为一个节点。在树形图中，可以用不同的符号区分设备和回路。例如，可以用方形来代表设备，用圆形来代表回路。但这种区分只是为了方便，在分析的过程中没有区别。

2）将化工装置中存在振荡现象的振荡回路检测出来，并将具有相同振荡源的振荡回路归为一组，其实现方法为根据振荡回路振荡频率的不同将具有相同振荡频率的振荡回路归入同一组。这是因为化工装置的振荡在传递的过程中频率并不会发生改变，因此按相同频率划分的属于同一个分组的振荡回路有着相同的振荡源，而属于不同分组的振荡回路间没有联系。当然，这里也可以采用其他的能够实现将具有相同振荡源的振荡回路分组的有效方法。

3）利用树形图结构对各组振荡回路进行分析，分别在树形图中检索每组中每个振荡回路，并返回每组中每个振荡回路与树形图的根节点之间的距离值；然后对所返回的距离值进行判断，如树形图的根节点为换热器且某组中距离值最小的振荡回路为温度显示回路或温度控制回路，则根节点为该组的振荡源，否则每组中距离值最小的振荡回路便为每组的振荡源。

本发明方法中，对于以传热为主的化工装置系统，所述步骤1）中的处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备，是主换热器；对于以传质为主的化工装置系统，所述步骤1）中的处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备，是处于化工装置之间物料流动路线中最上游的回路或设备。

本发明的有益效果为：本发明基于化工装置之间的相互影响关系而建立起来的树形图结构，反应了装置中变量之间的振荡传递关系。采用本发明，能够将化工装置中导致振荡现象产生的根源自动地检测出来，为操作人员和维护人员及时地提供非常有用的信息。操作人员或者维护人员可以在此基础上，进行分析和确认，并进行相应的整改，以消除或减弱振荡。由于可以及时、快速自动检测出振荡源，本发明可以更为有效地提升化工装置的安全水平、提高生产产品质量和减少生产能耗。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明实施例的溶剂再生塔系统相关回路的连接示意图。

图3为本发明实施例的溶剂再生塔系统相关回路连接关系树形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明方法进行详细描述。

本发明的一个实施例，以脱硫装置的溶剂再生塔系统相关回路为分析对象，进行化工振荡回路振荡现象的自动溯源。

图2为本发明实施例的溶剂再生塔相关回路的连接示意图。如图2所示，在脱硫装置的溶剂再生塔系统中，溶剂再生塔的底部的贫胺液由塔底泵从溶剂再生塔的底部抽出，进入贫富液换热器，并与来自于富液线的富液在贫富液换热器内进行换热升温。升温后的富液进入富液闪蒸罐进行闪蒸，富液闪蒸出所携带的轻烃后，进入溶剂再生塔进行再生。系统中，在贫富液换热器与富液闪蒸罐之间的管线上设置有闪蒸罐温度显示回路，富液闪蒸罐与溶剂再生塔之间依次设置有闪蒸罐液位控制回路和闪蒸罐流量控制回路，富液闪蒸罐的罐顶还设置有闪蒸罐压力控制回路。

换热后的贫液则从贫富液换热器进入贫液空冷器、贫液水冷器，冷却后进入胺液缓冲罐。考虑到本系统的气体来源主要为焦化富气，物料中所含焦粉杂质较多，因此在富液线与贫富液换热器之间设置有富液过滤器，贫液水冷器与胺液缓冲罐之间依次设置有第一机械过滤器、活性炭过滤器和第二机械过滤器，用于清除溶剂中的固体颗粒和易引起溶剂发泡的物质。系统中，在贫富液换热器与贫液空冷器之间设置有换热器温度显示回路，在贫液空冷器与贫液水冷器之间设置有贫液温度控制回路，在贫液水冷器与第一机械过滤器之间设置有贫液流量控制回路，在贫液水冷器和贫液流量控制回路之间还设置有贫液温度显示回路。

溶剂再生塔的顶部的酸性气体，则从溶剂再生塔的顶部进入塔顶空冷器、冷凝器，冷却后进入回流罐。回流罐内的酸性水由塔顶泵抽出，并进入溶剂再生塔的顶部进行回流。系统中，在溶剂再生塔与塔顶空冷器之间依次设置有塔顶压力显示回路、塔顶温度显示回路，在塔顶空冷器与冷凝器之间设置有塔顶温度控制回路，在冷凝器与回流罐之间设置有回流罐温度显示回路，在回流罐与塔顶泵之间设置有回流罐液位控制回路，在塔顶泵与溶剂再生塔之间设置有塔顶流量控制回路。

溶剂再生塔的底部还设置有塔底液位控制回路。

按本发明方法对该脱硫装置的溶剂再生塔系统的化工振荡回路振荡现象进行自动溯源，具体按照以下步骤进行：

首先，根据化工装置之间振荡传递关系建立树形图结构，将处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备作为树形图的根节点；再从根节点开始，按照化工装置之间的物料流动路线建立树形图的各个分支，并按物料通过顺序依次将各分支所对应的物料流动路线上接入的每个回路或拥有多条物料流动路线的设备作为节点加入到各分支中；如果某分支上的某个节点是处于该分支所对应的物料流动路线中最下游的回路、或者如果某分支上的某个待加入的回路或拥有多条物料流动路线的设备已经作为了其他节点加入过树形图，则完成该分支的建立，直至树形图中的所有分支都建立完毕。

对于以传热为主的化工装置系统，上述处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备，是主换热器；对于以传质为主的化工装置系统，上述处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备，是处于化工装置之间物料流动路线中最上游的回路或设备。

由于溶剂再生塔系统以换热为主，因此选择贫富液换热器作为树形图的根节点，再根据溶剂再生塔系统中的物料流动路线建立树形图的各个分支。溶剂再生塔系统中，除贫富液换热器（根节点）之外的拥有多条物料流动路线的设备只有富液闪蒸罐、溶剂再生塔，因此设备中只有贫富液换热器、富液闪蒸罐、溶剂再生塔作为节点（根节点）加入到树形图中；对于溶剂再生塔系统中的各种回路，则按照物料的通过顺序，在各个分支上依次作为节点加入到树形图中。

由于闪蒸罐压力控制回路、贫液流量控制回路、塔底液位控制回路分别为处于各自分支所对应的物料流动路线中最下游的回路，因此闪蒸罐压力控制回路、贫液流量控制回路、塔底液位控制回路所在的各自分支在此完成各自分支的建立；而塔顶流量控制回路所在的分支上由塔顶流量控制回路所指向的后一个待加入的溶剂再生塔已经作为了闪蒸罐流量控制回路所指向的后一个节点加入到了树形图中，因此塔顶流量控制回路所在的分支在此也完成该分支的建立。因此，根据该步骤建立起来的树形图结构如图3所示。

之所以只将那些拥有多条物料流动路线的设备如贫富液换热器、富液闪蒸罐、溶剂再生塔，作为节点加入到树形图中，那是因为这些拥有多条物料流动路线的设备会对回路之间振荡关系的传递产生影响；而那些不拥有多条物料流动路线的设备如泵、过滤器，因为其不会改变回路之间的影响关系，因此没有必要作为节点加入到树形图中进行分析。

然后，将化工装置中存在振荡现象的振荡回路检测出来，并将具有相同振荡源的振荡回路分组。

在本实施例中，将具有相同振荡源的振荡回路分组的方法，具体是根据振荡回路振荡频率的不同，而将具有相同振荡频率的振荡回路归入同一组；也可以采用其他的能够实现将具有相同振荡源的振荡回路分组的有效方法。

最后，利用树形图结构对各组振荡回路进行分析，分别在树形图中检索每组中每个振荡回路，并返回每组中每个振荡回路与树形图的根节点之间的距离值；然后对所返回的距离值进行判断，如树形图的根节点为换热器且某组中距离值最小的振荡回路为温度显示回路或温度控制回路，则根节点为该组的振荡源，否则每组中距离值最小的振荡回路便为每组的振荡源。

例如，2011年8月至12月间，发现溶剂再生塔系统中的10余个过程变量经常出现周期为1000秒（16.7分钟）、振荡幅度较大的大范围振荡现象。经检测，存在振荡的回路包括闪蒸罐温度显示回路、闪蒸罐流量控制回路、闪蒸罐压力控制回路、闪蒸罐液位控制回路、塔顶流量控制回路、塔顶温度控制回路、回流罐温度显示回路、回流罐液位控制回路、塔底液位控制回路、换热器温度显示回路、贫液温度控制回路、贫液流量控制回路、贫液温度显示回路等。由于这些回路的振荡频率相同，都为1000秒，因此在同一个振荡分组内。

利用树形图结构对这个分组进行溯源分析，将该组中的13个回路分别在树形图中检索，返回它们和根节点的距离。其中，闪蒸罐温度显示回路和换热器温度显示回路这两个回路的距离值最小，分别为1。由于树形图根节点为贫富液换热器，因此该贫富液换热器就是引起该振荡分组的振荡源。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (3)

1.化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法，包括以下步骤：

1）根据化工装置之间振荡传递关系建立树形图结构，将处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备作为树形图的根节点；再从根节点开始，按照化工装置之间的物料流动路线建立树形图的各个分支，并按物料通过顺序依次将各分支所对应的物料流动路线上接入的每个回路或拥有多条物料流动路线的设备作为节点加入到各分支中；如果某分支上的某个节点是处于该分支所对应的物料流动路线中最下游的回路、或者如果某分支上的某个待加入的回路或拥有多条物料流动路线的设备已经作为了其他节点加入过树形图，则完成该分支的建立，直至树形图中的所有分支都建立完毕； 

2）将化工装置中存在振荡现象的振荡回路检测出来，并根据各振荡回路振荡频率的不同，将具有相同振荡频率的振荡回路归入同一组；

3）利用树形图结构对各组振荡回路进行分析，分别在树形图中检索每组中每个振荡回路，并返回每组中每个振荡回路与树形图的根节点之间的距离值；然后对所返回的距离值进行判断，如树形图的根节点为换热器且某组中距离值最小的振荡回路为温度显示回路或温度控制回路，则根节点为该组的振荡源，否则每组中距离值最小的振荡回路便为每组的振荡源。

2.根据权利要求1所述的化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法，其特征在于，对于以传热为主的化工装置系统，所述步骤1）中的处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备，是主换热器。

3.根据权利要求1所述的化工振荡回路振荡现象的自动溯源方法，其特征在于，对于以传质为主的化工装置系统，所述步骤1）中的处于化工装置之间振荡传递关系中最上游的回路或设备，是处于化工装置之间物料流动路线中最上游的回路或设备。