CN107765730A - 一种流化床温度控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流化床温度控制方法和控制装置。该方法包括：确定流化床温度设定值；按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数；测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值；根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值；以及控制温控介质的调节阀开度，以使换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值。通过本发明，能够实现流化床升温阶段内温度的自动控制。

Description

一种流化床温度控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及化工、冶金和制造技术领域，尤其涉及一种流化床温度控制方法和控制装置。

背景技术

在化工生产过程中将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征，这种流固接触状态称为固体流态化，即流化床。例如以过热氯甲烷为流化气在高温情况下与硅粉在流化床中进行反应，可生产出甲基氯硅烷混合物。

上述生产过程在流化床温度上升阶段，也即升温阶段，需要热量进行加热直至内部物料开始反应则应停止加热。在反应开始后，也即反应阶段，产生热量，此时需要维持固定反应温度。通常采用的做法是：反应开始阶段与待加热介质进行换热则可吸收反应产生热量、维持固定温度，此时无需额外冷量；但是随着反应程度加剧，当产生的过多反应热无法被换热介质带走时则需要提供额外冷量维持反应设定温度避免超温。鉴于上述复杂工艺过程，对流化床自动控制方案的设计和投用提出了很高的要求。

图1示出了现有技术中化工企业的操作流程，此方案由于只针对放热反应时的降温控制，所以不具备开车过程时需要加热的控制调节，无法在升温过程中投用，只有当反应平稳后才能投入自动。由于升温惯性作用，手动操作时波动一般在10度左右，有时甚至达到20度，距离2度的波动要求相差甚远；升温过程的人工操作使得操作人员劳动强度大、生产效率低、班组间操作差异大导致物耗和能耗上升、产品质量不稳定。

针对上述技术问题，现有技术并未给出解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种流化床温度控制方法和控制装置，实现流化床升温阶段内流化床温度的自动控制，减少操作人员劳动强度，提高生产效率，降低物耗、能耗且提升产品质量。

为了实现上述目的，本发明提供的方法包括以下步骤：确定流化床温度设定值，其中，流化床温度设定值包括多个温度值，每个温度值对应流化床升温阶段内的一个时间点，各个温度值随时间点的时间增长而增大；按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数；测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值；流化床当前对应的流化床温度设定值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值；以及控制温控介质的调节阀开度，以使换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值。

进一步地，流化床温度设定值还包括流化床反应阶段的流化床反应温度，在控制温控介质的调节阀的开度之前，该方法还包括：判断计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于第一阈值；若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值，将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组。

进一步地，控制温控介质的调节阀开度包括：若计算得到换热介质温度控制器的输出值小于第一阈值，则执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度；若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度，其中，第二阈值大于第一阈值；以及若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第二阈值，则执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度。

进一步地，执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度的步骤具体为：将热导热油的调节阀开度由100％关至0％；执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度的步骤具体为：将换热介质的调节阀开度由0％开至100％；执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度的步骤具体为：将油冷介质的调节阀开度由0％开至100％。

进一步地，该方法还包括：在流化床开始生产时设定流化床阶段标志位为第一标志，若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值，将流化床阶段标志位由第一标志调整至第二标志，其中，第一标志与第二标志为不同的标志；将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组的步骤具体为：将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组；根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值的步骤具体为：若流化床阶段标志位为第一标志，则根据每个时间点所对应的温度值，该时间点检测到的流化床温度实际值和第一参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、该时间点换热介质温度实际值和第一参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值，若流化床阶段标志位为第二标志，则根据流化床反应温度，当前检测到的流化床温度实际值和第二参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前检测到的换热介质温度实际值和第二参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。

进一步地，确定流化床温度设定值包括：根据工艺要求确定流化床升温阶段温度变化范围和升温时长；以及根据温度变化范围和升温时间进行梯度运算后得到流化床温度设定值。

进一步地，流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数均为PID控制参数。

为了实现上述目的，本发明提供的装置包括以下模块：确定模块，用于确定流化床温度设定值，其中，流化床温度设定值包括多个温度值，每个温度值对应流化床升温阶段内的一个时间点，各个温度值随时间点的时间增长而增大；参数设定模块，用于按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数；测量模块，用于测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值；计算模块，用于根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值；以及控制模块，用于控制温控介质的调节阀开度，以使换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值。

进一步地，流化床温度设定值还包括流化床反应阶段的流化床反应温度；该装置还包括判断模块，用于在控制温控介质的调节阀的开度之前，判断计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于第一阈值；参数设定模块还用于在计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值时，将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组。

进一步地，控制模块在控制温控介质的调节阀开度时，具体执行以下步骤：若计算得到换热介质温度控制器的输出值小于第一阈值，则执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度；若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度，其中，第二阈值大于第一阈值；以及若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第二阈值，则执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度。

通过本发明，在流化床开始生产前，将流化床升温阶段划分为多个时间点，确定每个时间点对应的温度值，并且各个温度值随时间点的时间增长而增大，得到流化床升温阶段内的流化床温度设定值，然后设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数；在流化床开始生产后，测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值，然后根据流化床当前对应的流化床温度设定值中的温度值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值，最后控制温控介质的调节阀开度，以使换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值，进而使得流化床升温阶段的温度能够按照上述流化床温度设定值中各个时间点对应的温度值逐渐升温，达到开始放热反应时的平稳过渡，因此，实现了流化床升温阶段内流化床温度的自动控制，减少操作人员劳动强度，提高生产效率，并且由于能够保证每次开车时升温过程的一致性，能够降低物耗、能耗，提升产品质量。

附图说明

图1为现有技术所提供的流化床温度控制方法的流程图；

图2为本发明第一实施例所提供的流化床温度控制方法的流程图；

图3为本发明第二实施例所提供的流化床温度控制方法的流程图；

图4为本发明第三实施例所提供的流化床温度控制装置的框图；以及

图5为本发明第四实施例所提供的流化床温度控制装置工作过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，在下面的具体实施方式中，将对本发明作进一步详细的说明。

第一实施例

图2为本发明第一实施例所提供的流化床温度控制方法的流程图，如图2所示，该实施例的方法包括以下的步骤S102至步骤S110，对各个步骤详细说明如下。

步骤S102：确定流化床升温阶段内的各个时间点对应的温度值。

在流化床升温阶段，需要不断升高流化床温度直至达到物料开始反应的温度，现有技术的升温过程通过人工操作来控制温度。本申请中，在流化床开始生产前，先确定流化床升温阶段内的多个温度值，每个温度值对应一个时间点，并且各个温度值随时间点的时间增长而增大，也即，各个温度值分布在从流化床的起始温度至反应温度之间的范围。优选地，各个温度值在这一范围内均匀递增。

进一步优选地，在确定流化床升温阶段内的各个温度值时，也可以根据当前反应物料的工艺要求，先确定流化床升温阶段温度变化范围和升温时长，然后根据温度变化范围和升温时间进行梯度运算，得到流化床升温阶段内的各个温度值。采用该优选方式，使得反应过程更加满足工艺要求，能够提升产品质量。

步骤S104：按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数。

在实际应用该实施例提供的方法时，可先执行步骤S104，也可先执行步骤S102。总之，在流化床开始生产前，需要先设定好流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数。

优选地，流化床床温控制器和换热介质温度控制器均采用闭环控制方式，通过闭环控制方式，使得控制器的输出值能够跟随设定值。

在该步骤S104中，第一参数组为预设的经验参数，适用于流化床升温阶段，根据不同的闭环控制方式采用不同的参数组。例如，流化床床温控制器和换热介质温度控制器均采用PID控制，第一参数组包括分别对应两个控制器的两组PID控制参数，每组PID控制参数包括P参数(比例系数)、I参数(积分时间)和D参数(微分时间)，控制方式简单，稳定性好。在确定第一参数组时，可根据经验确定，然后通过实验验证进行修正，最后在实际生产中也可进行调整和修改。

步骤S106：测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值。

在流化床开始生产后，可通过测量装置实时测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值，也可按照预定时间间隔测量，或者也可定时测量，例如在上述步骤S102中确定流化床温度设定值时各个时间点定时测量。

步骤S108：根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。

对于流化床升温阶段，在每一个时间点，根据该时间点对应的流化床温度设定值以及该时间点流化床温度实际值和上述步骤S104中设定的流化床床温控制器的控制参数，计算出流化床床温控制器的输出值。然后根据该时间点出的流化床床温控制器的输出值、该时间点检测到的换热介质温度实际值和上述步骤S104中设定的换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。

步骤S110：控制温控介质的调节阀开度，以使换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值。

得到换热介质温度控制器的输出值后，通过该步骤来控制温控介质的调节阀开度，实现换热介质温度控制器的实际输出值跟随计算得到的换热介质温度控制器的输出值，以将流化床温度自动控制在当前时间点对应的流化床温度设定值。

对于流化床升温阶段的每一个时间点，都将流化床温度自动控制在该时间点对应的温度值，从而在流化床整个升温阶段，流化床温度逐渐升高直至进入流化床反应阶段，实现流化床开始放热反应时的平稳过渡。

采用该实施例提供的流化床温度控制方法，实现了流化床升温阶段内流化床温度的自动控制，减少操作人员劳动强度，提高生产效率，并且由于能够保证每次开车时升温过程的一致性，能够降低物耗、能耗，提升产品质量。

在上述第一实施例基础上改进的一种优选实施例中，为了实现流化床整个反应阶段的一体化自动控制，流化床温度设定值还包括流化床反应阶段的流化床反应温度，在执行步骤S108后，先判断计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于第一阈值，该第一阈值为预设的参数，如果计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值，表示流化床进入反应阶段，此时将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组，其中，第二参数组与第一参数组中参数的种类相同，例如，在两种控制器均采用PID控制时，第二参数组中也包括分别对应两个控制器的两组PID控制参数，但是第二参数组与第一参数组中参数的大小不同，第二参数组同样为预设的经验参数，适用于流化床反应阶段。

调整参数后，再次执行步骤S108时，根据流化床反应温度，当前检测到的流化床温度实际值和第二参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前检测到的换热介质温度实际值和第二参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。每次计算得到换热介质温度控制器的输出值时，都会执行步骤S110，使得换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值。

采用该优选实施例，第一，将流化床的升温阶段和反应阶段统一控制，实现了整个生产过程的一体化自动控制，提升了流化床的自动化程度；第二，在升温阶段和反应阶段采用不同大小的控制参数，使得各个阶段的反应控制更贴合反应状态，避免在同一套控制参数下冷却过快而导致需要重新加温这一动作的反复发生。

进一步优选地，在步骤S110中，控制温控介质的调节阀开度时，按照计算得到换热介质温度控制器的输出值不同而采用不同的预定控制动作，具体地，若计算得到换热介质温度控制器的输出值小于第一阈值，则执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度；若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度，其中，第二阈值大于第一阈值；若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第二阈值，则执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度。

采用该优选实施例，控制方式简单，容易实现。其中，更优选地，执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度的步骤具体为：将热导热油的调节阀开度由100％关至0％；执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度的步骤具体为：将换热介质的调节阀开度由0％开至100％；执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度的步骤具体为：将油冷介质的调节阀开度由0％开至100％。

在又一种优选实施例中，通过设置流化床阶段标志位来标识流化床处于不同的反应阶段。具体地，该方法还包括：在流化床开始生产时设定流化床阶段标志位为第一标志，若步骤S108中计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值，将流化床阶段标志位由第一标志调整至第二标志，其中，第一标志与第二标志为不同的标志。

对于设置流化床阶段标志位的控制方法，在将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组时，先检测流化床阶段标志位，如果该标志位为上述第一标志，不做参数调节；如果检测到流化床阶段标志位由第一标志调整至第二标志时，此时才进行参数调节，将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组。

对于设置流化床阶段标志位的控制方法，在计算流化床床温控制器的输出值和换热介质温度控制器的输出值时，若流化床阶段标志位为第一标志，则根据每个时间点所对应的温度值，该时间点检测到的流化床温度实际值和第一参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、该时间点换热介质温度实际值和第一参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。若流化床阶段标志位为第二标志，则根据流化床反应温度，当前检测到的流化床温度实际值和第二参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前检测到的换热介质温度实际值和第二参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。

通过该优选实施例中设置标志位的控制方式，并且自动根据流化床当前的状态调整标志位，利用不同的标志位表征流化床的升温阶段和反应阶段，能够提升整个生产过程的自动化程度和控制的准确程度。

第二实施例

图3为本发明第二实施例所提供的流化床温度控制方法的流程图，如图3所示，该控制方法包括以下步骤：

流化床温度设定步骤，设定流化床升温区间(吸热)和反应是温度(放热)设定值，具体地，可根据工艺要求设定流化床升温阶段温度变化范围、升温时间，以及流化床升温阶段结束、进入反应阶段后要求的温度控制标准值，也即流化床反应温度；

均匀爬坡升温和维持反应温度设定步骤，根据温度变化范围和升温时间采用温度梯度算法，均匀计算升温阶段各个时间点的不同设定值SV和维持固定反应温度阶段后的流化床反应温度SV，其中，均匀爬坡升温过程各个时间点的设定值(时变)是在升温时间内满足总升温量的单位升温幅度，总升温量即升温阶段温度变化范围首尾温度值之差；

流化床阶段标志位初始化步骤，流化床开始生产后将生产阶段计数器置1，也即将流化床阶段标志位置1；

变控制器调节参数步骤，根据流化床阶段标志位切换流化床床温控制器和换热介质温度控制器自动控制的控制参数的控制参数，具体地，当流化床阶段标志位置1时，设定升温阶段床温控制器的自动控制参数为PID-1、换热介质温度控制器的自动控制参数为PID-2；当流化床阶段标志位置0时，切换至维持反应温度阶段床温控制器的自动控制参数为PID-3、换热介质温度自动控制器的自动控制参数为PID-4；

流化床床温测量步骤，实时测量流化床床温PV1；

流化床床温自动控制步骤，床温控制器接受温度实时设定值和测量值后根据控制参数计算输出值，具体地，根据所设定不同阶段的SV和所测得的实际温度值PV1，通过闭环反馈控制算法，计算得到流化床床温控制器输出CV1，以将流化床床温自动控制在流化床温度设定值；

换热介质温度测量步骤，实时测量换热介质温度PV2；

换热介质温度自动控制步骤，换热介质温度控制器接受设定值和测量值后根据控制参数计算输出值，具体地，根据流化床床温控制器输出CV1、所测实际换热介质温度PV2，通过闭环反馈控制算法，计算得到换热介质温度控制器输出CV2；

流化床阶段标志位归零步骤，流化床升温过程结束进入反应阶段后将标志位置0，具体地，通过换热介质温度控制器输出确定流化床升温过程是否结束。如图3所示，通过判断步骤2，判断计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于50％，若是，将标志位置0，否则保持标志位为1；

判断步骤，判断流化床所处生产阶段、换热介质温度控制器输出CV2所处范围，该判断步骤中包括判断步骤1，通过流化床阶段标志位判断流化床所处生产阶段；包括判断步骤2和3，通过换热介质温度控制器输出判断分程控制对象。

分程控制步骤，根据上述判断步骤2和3的判断结果，控制热导热油、换热介质和油冷介质的流量阀(MV1、MV2和MV3)，使其开度实现换热介质温度控制器输出CV2。

通常情况下，在实施本实施例时，上述流化床温度设定步骤、均匀爬坡升温和维持反映温度设定步骤、流化床阶段标志位初始化步骤、流化床床温测量步骤、流化床床温自动控制步骤、换热介质温度测量步骤、换热介质温度自动控制步骤、判断步骤、变控制器调节参数步骤、流化床阶段标志位归零步骤和分程控制步骤均在分布式控制系统中自动完成。根据化工企业实际生产工艺要求根据输入计算得到流化床各阶段温度的设定值后，当自动检测到温度发生波动或流化床生产阶段发生转换后，通过反馈算法、在不同控制参数的作用下改变热导热油、换热介质和油冷介质的流量阀开度，使得各阶段流化床温度均能够稳定在设定值，完成动态平衡的建立。上述方法和装置能够帮助化工企业保证流化床每次开车的周期一致性、升温过程的一致性，降低物耗提高收率、稳定产品质量、降低操作工人劳动强度。

具体地，在分程控制步骤中，当换热介质温度控制器输出CV2＜50％时，将热导热油流量控制阀开度MV1由100％关至0％，其中，需要根据热导热油流量控制阀量程等比例转换为100％-0％的执行机构开度；当换热介质温度控制器输出50％＝＜CV2＜80％时，将换热介质流量控制阀开度MV2由0％开至100％，其中，需要根据换热介质流量控制阀量程等比例转换为0％-100％的执行机构开度；当换热介质温度控制器输出80％＝＜CV2＜100％时，将油冷介质流量控制阀开度MV3由0％开至100％，其中，需要根据油冷介质流量控制阀量程等比例转换为0％-100％的执行机构开度。

以上是本申请提供的流化床温度控制方法的实施例，在本申请中，另一个方面还提供了流化床温度控制装置的实施例，描述如下。

需要说明的是，对于下述装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

第三实施例

图4为本发明第三实施例所提供的流化床温度控制装置的框图，如图4所示，该控制装置包括确定模块10、参数设定模块20、测量模块30、计算模块40和控制模块50。

其中，确定模块10用于确定流化床温度设定值，其中，流化床温度设定值包括多个温度值，每个温度值对应流化床升温阶段内的一个时间点，各个温度值随时间点的时间增长而增大。参数设定模块20用于按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数。测量模块30用于测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值。计算模块40用于根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前流化床温度实际值和当前流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前换热介质温度实际值和当前换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。控制模块50用于控制温控介质的调节阀开度，以使换热介质温度控制器的输出值为计算得到换热介质温度控制器的输出值。

采用该实施例提供的流化床温度控制装置，实现了流化床升温阶段内流化床温度的自动控制，减少操作人员劳动强度，提高生产效率，并且由于能够保证每次开车时升温过程的一致性，能够降低物耗、能耗，提升产品质量。

优选地，流化床温度设定值还包括流化床反应阶段的流化床反应温度。该装置还包括判断模块，用于在控制温控介质的调节阀的开度之前，判断计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于第一阈值。参数设定模块20还用于在计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值时，将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组。

采用该优选实施例，能够将流化床的升温阶段和反应阶段统一控制，实现了整个生产过程的一体化自动控制，提升了流化床的自动化程度；同时，在升温阶段和反应阶段采用不同大小的控制参数，使得各个阶段的反应控制更贴合反应状态，避免在同一套控制参数下冷却过快而导致需要重新加温这一动作的反复发生。

优选地，控制模块50在控制温控介质的调节阀开度时，具体执行以下步骤：若计算得到换热介质温度控制器的输出值小于第一阈值，则执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度；若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值且小于第二阈值，则执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度，其中，第二阈值大于第一阈值；以及若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第二阈值，则执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度，其中，第一阈值为50％，第二阈值为80％。

采用该优选实施例，控制方式简单，容易实现。

进一步优选地，控制模块50在执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度的步骤时，将热导热油的调节阀开度由100％关至0％；控制模块50在执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度的步骤时，将换热介质的调节阀开度由0％开至100％；控制模块50在执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度的步骤时，将油冷介质的调节阀开度由0％开至100％。

采用该优选实施例，能够在各个阶段快速将流化床温度控制在相应的设定值。

优选地，该装置还包括标志位设定模块，该模块用于在流化床开始生产时设定流化床阶段标志位为第一标志，若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于第一阈值，将流化床阶段标志位由第一标志调整至第二标志，其中，第一标志与第二标志为不同的标志。

相应地，参数设定模块20执行的步骤具体为：在检测到流化床阶段标志位由第一标志调整至第二标志时，将流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数由第一参数组调节至第二参数组。

计算模块40执行的步骤具体为：在流化床阶段标志位为第一标志时，根据每个时间点所对应的温度值，该时间点检测到的流化床温度实际值和第一参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、该时间点换热介质温度实际值和第一参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值；在流化床阶段标志位为第二标志时，根据流化床反应温度，当前检测到的流化床温度实际值和第二参数组中流化床床温控制器的控制参数，计算得到流化床床温控制器的输出值，根据计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前检测到的换热介质温度实际值和第二参数组中换热介质温度控制器的控制参数，计算得到换热介质温度控制器的输出值。

采用该优选实施例，通过设置标志位的方式实现流化床从升温阶段至反应阶段的变化表征，在变化控制器参数和计算控制器输出时，能够根据标志位获取到流化床所处的阶段，控制逻辑简单，在自动控制中更加方便。

优选地，确定模块10在确定流化床升温阶段内的流化床温度设定值时，首先根据工艺要求确定流化床升温阶段温度变化范围和升温时长，然后根据温度变化范围和升温时间进行梯度运算后得到流化床温度设定值。

采用该优选实施例，能够保证流化床升温阶段内温度呈梯度变化上升，提高流化床升温阶段内温度变化的稳定性。

优选地，流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数均为PID控制参数。

采用该优选实施例，流化床床温控制器和换热介质温度控制器均采用PID控制，控制方式简单，准确性高。

第四实施例

图5为本发明第四实施例所提供的流化床温度控制装置工作过程示意图，如图5所示，该装置包括：温度设定和梯度算法模块、流化床生产阶段标志位设定模块、测量模块、床温反馈控制算法模块、换热介质温度反馈控制算法模块、判断模块、变控制器调节参数模块和分程控制模块。各个模块的功能作用分别描述如下。

温度设定和梯度算法模块(相当于第三实施例中的确定模块)用于接受流化床温度不同阶段的设定值并进行梯度运算后得到时变的输入SV，其中，包括流化床升温阶段的设定值和维持阶段(也即反应阶段)的设定值，升温阶段的设定值可根据工艺要求确定流化床升温阶段温度变化范围和升温时间，然后根据梯度算法得到升温时间内多个时间点对应的多个温度值，该多个温度值从低到高分布于上述温度变化范围，实现由温度变化范围最低值到最高值的变化；

流化床生产阶段标志位设定模块(相当于第三实施例中的标志位设定模块)用于设定流化床升温阶段和维持阶段的不同标志位，具体地，在流化床开始生产时设定流化床阶段标志位为1，若计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于50％，将流化床阶段标志位由1调整至0；

测量模块(相当于第三实施例中的测量模块)用于测量流化床的实际床温PV1和换热介质的实际温度PV2；

床温反馈控制算法模块用于根据所设定的温度SV和所测得的实际床温值PV1，通过闭环反馈控制算法，计算得到控制器输出CV1；

换热介质温度反馈控制算法模块(床温反馈控制算法模块和换热介质温度反馈控制算法模块共同相当于第三实施例中的计算模块)用于根据计算得到控制器输出CV1和所测得的实际换热介质温度PV2，通过闭环反馈控制算法，计算得到控制器输出CV2；

判断模块(相当于第三实施例中的判断模块)用于根据流化床生产阶段标志位判断流化床所处生产阶段，根据换热介质温度控制器输出CV2输出范围判断分程控制对象；

变控制器调节参数模块(相当于第三实施例中的参数设定模块)用于根据流化床阶段标志位自动切换流化床床温和换热介质温度反馈控制算法模块的调节参数；

分程控制模块(相当于第三实施例中的控制模块)用于将换热介质温度控制器输出CV2转化为热导热油、换热介质和油冷介质的流量阀开度MV1、MV2和MV3。

进一步地，上述温度设定和梯度算法模块，采用梯度算法计算在标准升温时长内满足总升温量的单位升温幅度作为升温阶段床温反馈控制算法模块输入值；采用温度控制标准值设定值作为进入反应阶段床温反馈控制算法模块输入值。

更进一步地，上述床温和换热介质反馈控制算法模块，通过调节反馈控制算法中的比例、积分和微分相关参数，使得流化床床温在不同阶段均达到设定值并建立动态平衡。

更进一步地，上述变控制器调节参数模块，根据判断模块流化床所处生产阶段判断结果自动切换床温和换热介质反馈控制算法模块中的比例(P)、积分(I)和微分(D)相关参数。

更进一步地，上述分程控制模块，根据判断模块分程控制对象判断结果确定并转换为热导热油、换热介质和油冷介质的流量阀相应开度MV1、MV2和MV3。

上述温度设定和梯度算法模块、流化床生产阶段标志位设定模块、测量模块、床温反馈控制算法模块、换热介质温度反馈控制算法模块、判断模块、变控制器调节参数模块和分程控制模块，均可基于分布式控制系统实现相关功能。

本发明可在DCS系统中实现实时获取流化床床温和换热介质温度测量值，并实现温度梯度算法和控制参数自动切换，从而在DCS系统中实现基于反馈控制算法的流化床生产全过程床温自动控制，本实施例可达到流化床床温在整个生产过程中波动2度的要求，其过程不再需要任何人工干预。

综上所述，本申请中提供的上述各个实施例，能够实现流化床升温阶段内流化床温度的自动控制，减少操作人员劳动强度，提高生产效率，并且由于能够保证每次开车时升温过程的一致性，能够降低物耗、能耗，提升产品质量。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本发明，某些步骤可以采用其他顺去或同时执行；其次，本领域技术人员也应该知悉，上述方法实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

对于前述的各装置实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的模块组合，但是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的模块组合的限制，因为根据本发明，某些模块可以采用其他模块执行；其次，本领域技术人员也应该知悉，上述系统实施例均属于优选实施例，所涉及的模块并不一定是本发明所必须的。

以上对本发明所提供的一种流化床温度控制方法和控制装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种流化床温度控制方法，其特征在于，包括：

确定流化床温度设定值，其中，所述流化床温度设定值包括多个温度值，每个所述温度值对应流化床升温阶段内的一个时间点，各个所述温度值随时间点的时间增长而增大；

按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数；

测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值；

根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前所述流化床温度实际值和当前所述流化床床温控制器的控制参数，计算得到所述流化床床温控制器的输出值，根据所述计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前所述换热介质温度实际值和当前所述换热介质温度控制器的控制参数，计算得到所述换热介质温度控制器的输出值；以及

控制温控介质的调节阀开度，以使所述换热介质温度控制器的输出值为所述计算得到换热介质温度控制器的输出值。

2.根据权利要求1所述的流化床温度控制方法，其特征在于，所述流化床温度设定值还包括流化床反应阶段的流化床反应温度，在控制温控介质的调节阀的开度之前，所述方法还包括：

判断所述计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于第一阈值；以及

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第一阈值，将所述流化床床温控制器和所述换热介质温度控制器的控制参数由所述第一参数组调节至第二参数组。

3.根据权利要求2所述的流化床温度控制方法，其特征在于，控制温控介质的调节阀开度包括：

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值小于所述第一阈值，则执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度；

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第一阈值且小于第二阈值，则执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；以及

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第二阈值，则执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度。

4.根据权利要求3所述的流化床温度控制方法，其特征在于，

执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度的步骤具体为：将所述热导热油的调节阀开度由100％关至0％；

执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度的步骤具体为：将所述换热介质的调节阀开度由0％开至100％；

执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度的步骤具体为：将所述油冷介质的调节阀开度由0％开至100％。

5.根据权利要求2所述的流化床温度控制方法，其特征在于，

所述方法还包括：在流化床开始生产时设定流化床阶段标志位为第一标志，若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第一阈值，将所述流化床阶段标志位由所述第一标志调整至第二标志，其中，所述第一标志与所述第二标志为不同的标志；

将所述流化床床温控制器和所述换热介质温度控制器的控制参数由所述第一参数组调节至第二参数组的步骤具体为：在检测到所述流化床阶段标志位由所述第一标志调整至所述第二标志时，将所述流化床床温控制器和所述换热介质温度控制器的控制参数由所述第一参数组调节至所述第二参数组；

根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前所述流化床温度实际值和当前所述流化床床温控制器的控制参数，计算得到所述流化床床温控制器的输出值，根据所述计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前所述换热介质温度实际值和当前所述换热介质温度控制器的控制参数，计算得到所述换热介质温度控制器的输出值的步骤具体为：

若所述流化床阶段标志位为所述第一标志，则根据每个时间点所对应的温度值，该时间点检测到的所述流化床温度实际值和所述第一参数组中所述流化床床温控制器的控制参数，计算得到所述流化床床温控制器的输出值，根据所述计算得到的流化床床温控制器的输出值、该时间点所述换热介质温度实际值和所述第一参数组中所述换热介质温度控制器的控制参数，计算得到所述换热介质温度控制器的输出值，

若所述流化床阶段标志位为所述第二标志，则根据流化床反应温度，当前检测到的所述流化床温度实际值和所述第二参数组中所述流化床床温控制器的控制参数，计算得到所述流化床床温控制器的输出值，根据所述计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前检测到的所述换热介质温度实际值和所述第二参数组中所述换热介质温度控制器的控制参数，计算得到所述换热介质温度控制器的输出值。

6.根据权利要求1所述的流化床温度控制方法，其特征在于，确定流化床温度设定值包括：

根据工艺要求确定流化床升温阶段温度变化范围和升温时长；以及

根据所述温度变化范围和升温时间进行梯度运算后得到所述流化床温度设定值。

7.根据权利要求1所述的流化床温度控制方法，其特征在于，所述流化床床温控制器和所述换热介质温度控制器的控制参数均为PID控制参数。

8.一种流化床温度控制装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定流化床温度设定值，其中，所述流化床温度设定值包括多个温度值，每个所述温度值对应流化床升温阶段内的一个时间点，各个所述温度值随时间点的时间增长而增大；

参数设定模块，用于按照第一参数组设定流化床床温控制器和换热介质温度控制器的控制参数；

测量模块，用于测量流化床温度实际值和换热介质温度实际值；

计算模块，用于根据流化床当前对应的流化床温度设定值、当前所述流化床温度实际值和当前所述流化床床温控制器的控制参数，计算得到所述流化床床温控制器的输出值，根据所述计算得到的流化床床温控制器的输出值、当前所述换热介质温度实际值和当前所述换热介质温度控制器的控制参数，计算得到所述换热介质温度控制器的输出值；以及

控制模块，用于控制温控介质的调节阀开度，以使所述换热介质温度控制器的输出值为所述计算得到换热介质温度控制器的输出值。

9.根据权利要求8所述的流化床温度控制装置，其特征在于，

所述流化床温度设定值还包括流化床反应阶段的流化床反应温度；

所述装置还包括判断模块，用于在控制温控介质的调节阀的开度之前，判断所述计算得到换热介质温度控制器的输出值是否大于或等于第一阈值；

所述参数设定模块还用于在所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第一阈值时，将所述流化床床温控制器和所述换热介质温度控制器的控制参数由所诉第一参数组调节至第二参数组。

10.根据权利要求9所述的流化床温度控制装置，其特征在于，所述控制模块在控制温控介质的调节阀开度时，具体执行以下步骤：

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值小于所述第一阈值，则执行第一预定控制动作以控制热导热油的调节阀开度；

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第一阈值且小于第二阈值，则执行第二预定控制动作以控制换热介质的调节阀开度，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；以及

若所述计算得到换热介质温度控制器的输出值大于或等于所述第二阈值，则执行第三预定控制动作以控制油冷介质的调节阀开度。