CN114428521A - 一种基于涡街流量计的氯气流量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于涡街流量计的氯气流量控制方法，涉及某氯化反应器氯气流量安全稳定控制工艺的优化和改进。涉及某盐在反应器中与氯气反应，包括异常情况氯气紧急切断联锁、氯气流量/某盐流量的监控、由涡街流量计测得氯气流量的额外温度压力补偿修正、氯气流量调节PID模块、RAT氯钠比/压力模糊控制模块设置并实现氯气流量PID模块和RAT氯钠比PID模块切换控制调节阀、氯气流量压力温度监控。在原浙大中控理想气体流量处理模块结果上根据实际需要增加补偿，使涡街氯气流量在压力温度波动情况下趋于准确，大幅提高涡街流量计运行效率。其整个工艺过程改进的实施最终实现氯化反应器氯气流量的稳定调节，操作便捷，调控结果稳定可靠。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，更具体地，涉及一种基于涡街流量计的氯气流量控制方法。
背景技术
氯化反应是三氯生产中重要环节，决定控制安全和安全生产连续稳定。现氯气流量采用常规涡街流量计测量，并通过浙大中控理想气体状态方程模块换算所得，以此结果再通过DCS中PID模块控制氯气调节阀，调节氯气流量，在氯气压力温度不稳情况下，氯气流量波动，所测得流量会与实际流量有一定偏差，造成控制困难，反应中PH值不稳定。因此亟需对氯气流量的控制方法进行改进。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于涡街流量计的氯气流量控制方法，可以实现氯化反应器氯气流量的稳定调节，操作便捷，调控结果稳定可靠，可以在类似氯化工艺中推广应用。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于涡街流量计的氯气流量控制方法，包括：
在控制系统DCS中涡街流量计测得氯气流量理想气体处理模块的所得结果中，基于氯气压力和氯气流量计设计压力增加额外压力补偿修正得到压力补偿后的流量，基于压力补偿后的流量、氯气温度及氯气流量计设计温度增加额外温度补偿修正得到温度补偿后的流量；
实现氯气流量PID模块和RAT氯盐比PID模块的切换控制氯气调节阀，其中，氯气流量PID模块为以温度补偿后的流量作为中控PID模块的控制变量去控制氯气调节阀的氯气流量调节PID模式，RAT氯盐比PID模块为RAT氯钠比与压力模糊控制的RAT氯钠比PID模式。
在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：
设置异常情况氯气紧急切断联锁，以防止氯气泄露，并对氯气流量/某盐流量的比值进行监控。
在一些可选的实施方案中，所述设置异常情况氯气紧急切断联锁，包括：
设置氯气切断阀，其中，氯气切断阀与氯化反应器搅拌电流联锁，且氯气切断阀与氯化反应器负压联锁；
在氯化反应器搅拌电流大于预设电流值，且氯化反应器负压高于预设负压联锁值时，通过关闭氯气切断阀，防止氯气泄露。
在一些可选的实施方案中，由FM2a0111＝FM2a011*[1+(PT032a01-m)*K1]得到压力近似补偿，其中，FM2a0111为压力补偿后的流量，FM2a011为压力补偿前转换为质量的流量，PT032a01为氯气压力，K1为第一补偿系数，m为氯气流量计设计压力。
在一些可选的实施方案中，由FM2a01＝FM2a0111*[1+(TE03206-T)/273.15*K2]得到温度近似补偿，其中，FM2a01为温度补偿后的流量，TE03206为氯气温度，K2为第二补偿系数，T为氯气流量计设计温度。
在一些可选的实施方案中，以压力温度补偿后的流量FM2a01作为中控PID模块的控制变量去控制氯气调节阀，并在DCS屏幕监控和显示。
在一些可选的实施方案中，所述RAT氯钠比与压力模糊控制的RAT氯钠比PID模式，包括：
采用RAT氯钠比PID模式控制时，在每一个氯气压力点所处的范围对应一个PID设定值去控制PID的输入变量氯气流量/某盐流量的比值。
在一些可选的实施方案中，由pid*360＝RAT1确定每一个压力点范围对应的PID设定值与氯气流量/某盐流量比值之间的关系，其中，pid表示各PID设定值，RAT1表示氯气流量/某盐流量。
在一些可选的实施方案中，通过开关切换方式实现氯气流量PID模块和RAT氯盐比PID模块的切换。
在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：
实现氯气流量压力温度监控。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明通过异常情况氯气紧急切断联锁、氯气流量/某盐流量的监控、在浙大中控中由涡街流量计测得氯气流量的额外温度压力补偿修正、氯气流量调节PID模块、RAT氯钠比/压力模糊控制模块设置并实现氯气流量PID模块和RAT氯钠比PID模块切换控制调节阀、氯气流量压力温度监控。在原浙大中控理想气体流量处理模块结果上根据实际需要增加补偿，使涡街氯气流量在压力温度波动情况下趋于准确，大幅提高涡街流量计运行效率。其整个工艺过程改进的实施最终实现氯化反应器氯气流量的稳定调节，操作便捷，调控结果稳定可靠。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种某反应氯气控制方法工艺示意图；
图2是本发明实施例提供的一种氯钠比RAT1计算流程图；
图3是本发明实施例提供的一种氯气流量压力温度增加补偿流程图，其中，(a)表示原始补偿方式，(b)表示压力补偿，(c)表示温度补偿；
图4是本发明实施例提供的一种氯气流量调节PID模式示意图；
图5是本发明实施例提供的一种氯气流量PID模块和RAT1氯钠比PID模块切换控制调节阀PHV032a02；
其中，1为氯化反应器，2为预氯化器，DCS为控制系统，PHV032a02为氯气调节阀，FV2a05为钠盐预氯化液，FT032a01为氯气流量计，FT2a05为钠盐流量计，TE03206为氯气温度，PT032a01为氯气压力，XSV110为氯气切断阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
在氯化生产控制工艺中，要求主反应器在压力温度波动下保持氯气测量流量实时准确连续和稳定。氯气流量主要在原浙大中控提供理想气体流量处理模块结果上进行改进，增加新的压力温度补偿公式，可以以此结果驱动PID模块自动调节氯气流量调节阀，也可以在此基础上建立数据库模型找到流量比值RAT1和压力的对应关系，编写一套模糊程序自动控制控制氯气流量调节阀，使氯气流量控制全程自动化，并能满足生产的实际需要，解决了该氯化反应氯气流量的不稳定给安全生产带来一系列问题。配套建立一整套氯气流量控制策略，完善了控制要素。
如图1所示是本发明实施例提供的一种某反应氯气控制方法工艺示意图，包括以下步骤：
(1)设置异常情况氯气紧急切断联锁，以防止氯气泄露，并对氯气流量/某盐流量的比值RAT1进行监控；
在本发明实施例中，设置异常情况氯气紧急切断联锁，可以通过以下方式实现：
设置氯气切断阀，其中，氯气切断阀与氯化反应器1搅拌电流联锁，且氯气切断阀与氯化反应器1负压联锁；
在氯化反应器搅拌电流大于预设电流值，且氯化反应器负压高于预设负压联锁值时，通过关闭氯气切断阀，防止氯气泄露。
其中，氯气切断阀型号可以是图1中的XSV110，预设电流值和预设负压联锁值可以根据实际需要确定。
在本发明实施例中，RAT氯钠比就是氯气流量/某盐流量比值，在生产中不管生产负荷大小，其比值基本相对固定，在DCS中实时运算并在监控画面显示，比较直观反映两者相对变化关系，成为中控重要监控参数，方便操作人员掌握。
其中，氯气流量/某盐流量比值RAT1＝FM2a01/FT2a05，FM2a01为氯气流量，可以采用图1中型号为FT032a01的氯气流量计测得，FT2a05为某盐液流量，可以采用图1中型号为FT2a05的钠盐流量计测得，在DCS中计算方式可以采用如图2所示。
(2)在控制系统DCS中涡街流量计测得氯气流量理想气体处理模块的所得结果中增加额外温度压力补偿修正；
在本发明实施例中，可以在浙大中控ECS100中由上海横河涡街流量计测得氯气流量的额外温度压力补偿修正。
涡街流量计测得氯气流量原来一直采用的是浙大中控ECS-100提供的经典温度压力补偿公式，但在实际操作过程中发现在氯气压力温度波动情况下计算出的氯气流量与实际控制效果有一定差距，如，氯气压力高时算得氯气流量明显低于实际流量，PH下降，为保持氯化稳定，操作人员此时要调低氯气流量设定值；同理压力低时算得氯气流量明显高于实际流量，PH会上升，为保持氯化稳定，操作人员此时要调高，造成操作困难。为减弱消除压力波动对测量结果影响，结合氯化工艺设计，增加一套DCS处理公式，根据操作经验用压力和温度补偿回流量盈度变化，可以得到相对更加准确实际的流量，来控制氯气调节阀，以期达到氯气流量控制稳定的目的。经与同步质量流量计所测结果对比，所得结果较为吻合。具体实施如下：
(i)原厂家补偿：FT032a01为初始氯气流量，FT2a01为中控补偿后初始流量，如图3中(a)所示的计算方式。
(ii)根据实际压力-流量操作经验，得到压力近似补偿公式：
FM2a0111＝FM2a011*[1+(PT032a01-m)*K1]，其中，FM2a0111为压力补偿后的流量，FM2a011为压力补偿前转换为质量的流量，PT032a01为氯气压力，K1为第一补偿系数，根据需要可以调整，如可以设置为1.5。m为氯气流量计设计压力，如可以为0.3。在DCS中可以采用如图3中(b)所示的计算方式。
(iii)在压力补偿基础上，根据实际温度-流量操作经验，得到温度近似补偿公式：FM2a01＝FM2a0111*[1+(TE03206-T)/273.15*K2]，FM2a01为温度补偿后的流量，TE03206为氯气温度，可以采用图1所示的型号为TE03206的温度计测得，K2为第二补偿系数，可以设置为1，T为氯气流量计设计温度，可以为20，在DCS中可以采用如图3中(c)所示的计算方式。
(3)通过氯气调节阀实现氯气流量的两种自动控制方式的切换，其中，两种自动控制方式为：氯气流量调节PID模式，以及，RAT氯钠比与压力模糊控制的RAT氯钠比PID模式；
在本发明实施例中，可以使用图1中的型号为PHV032a02的氯气调节阀。
在本发明实施例中，以压力温度补偿后的流量FM2a01作为中控PID模块的控制变量去控制氯气调节阀，并在DCS屏幕监控和显示，可以采用如图4所示的控制方式。
在本发明实施例中，采用RAT氯钠比PID模式控制时，根据实际经验设计在每一个氯气压力点所处的范围对应一个PID设定值去控制PID的输入变量氯气流量/某盐流量的比值。
作为一种优选的实施方式，可以通过以下方式根据实际经验设计在每一个氯气压力点所处的范围对应一个PID设定值g_bsc[61].SV：
若0.32<PT032a01且PT032a01<＝0.33，则g_bsc[61].SV＝0.316666；
若0.31<PT032a01且PT032a01<＝0.32，则g_bsc[61].SV＝0.319444；
若0.30<PT032a01且PT032a01<＝0.31，则g_bsc[61].SV＝0.322222；
若0.29<PT032a01且PT032a01<＝0.30，则g_bsc[61].SV＝0.325；
若0.28<PT032a01且PT032a01<＝0.29，则g_bsc[61].SV＝0.327777；
若0.27<PT032a01且PT032a01<＝0.28，则g_bsc[61].SV＝0.330555；
若0.26<PT032a01且PT032a01<＝0.27，则g_bsc[61].SV＝0.333333；
若0.25<PT032a01且PT032a01<＝0.26，则g_bsc[61].SV＝0.338888；
若0.24<PT032a01且PT032a01<＝0.25，则g_bsc[61].SV＝0.344444；
若PT032a01<＝0.24则g_bsc[61].SV＝0.35；
若PT032a01>0.39，则g_bsc[61].SV＝0.291666；
若0.38<PT032a01且PT032a01<＝0.39，则g_bsc[61].SV＝0.297222；
若0.37<PT032a01且PT032a01<＝0.38，则g_bsc[61].SV＝0.302777；
若0.36<PT032a01且PT032a01<＝0.37，则g_bsc[61].SV＝0.305555；
若0.35<PT032a01且PT032a01<＝0.36，则g_bsc[61].SV＝0.308333；
若0.34<PT032a01且PT032a01<＝0.35，则g_bsc[61].SV＝0.3111111；
若0.33<PT032a01且PT032a01<＝0.34，则g_bsc[61].SV＝0.313888；
若0.26<PT032a01且PT032a01<＝0.27，则g_bsc[61].SV＝0.333333；
其中，g_bsc[61].SV为半浮点变量，其与RAT1关系：g_bsc[61].SV*360＝RAT1，RAT1表示氯气流量/某盐流量，PT032a01表示氯气压力，可以通过图1中型号为PT032a01的压力计测得。g_bsc[61].SV去控制PID输入变量RAT1。两种自动控制方式可以在DCS上手动切换。
模块切换如下：正常操作流量控制模式，当需要采用氯钠比运行模式时可改变SWR1的值切换到RAT1模式。可以采用如图5所示的切换方式。
(4)实现氯气流量压力温度监控。
在实现以上改进后，重新设定模块PID值，加快了响应时间，操作更趋平稳，如下表1所示：
表1
| P | I | D | |
| 前PID值 | 500 | 0.5 | 0.5 |
| 调整PID值 | 50 | 0.3 | 0.1 |
按上述方案，适当调整PID参数值以减少滞后测量引起的调控误差。使氯气流量调节曲线波动在控制范围内。保证氯化反应的稳定连续和系统的安全。
至此，DCS控制组态全部完成，经过调试和运行达到良好的效果：使氯化环境得到了极大改善，反应器中氯化反应趋于稳定。
实际运行操作中氯气流量可以看出改造后曲线较为平坦，之前波动较大，川仪波纹管调节阀接受PID模块输出值MV调节开度，其响应和调节性比较出色，满足输出调节要求。其综合作用将氯气控制在一个相对平衡稳定状态，超出预期，达到满意的效果。
之前中控人员在压力或温度每波动一次，为保持氯化的稳定，都要不停修改PID模块设定值SV多次，一个班下来基本眼睛都盯在流量控制上面，现在正常情况下基本只需要偶尔做小的调整。这大幅降低了操作强度，可以将精力专注于全局控制和其他重点部位的操作，减少了人为失误，提高了监控质量。
氯化的稳定可以带来综合效果，氯化稳定相应结垢减少，延长反应周期，降低开停工次数，应该可以极大地提高氯化生产安全水平。氯化环境明显改善，最直接反映在PH探头的消耗上面，以前不稳定反复折腾PH探头，一年要消耗20余支探头，实施以来一年降低到3-5支。节约维护运行成本。结合PID参数调整，氯气流量波动在控制范围内。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于涡街流量计的氯气流量控制方法，其特征在于，包括：
在控制系统DCS中涡街流量计测得氯气流量理想气体处理模块的所得结果中，基于氯气压力和氯气流量计设计压力增加额外压力补偿修正得到压力补偿后的流量，基于压力补偿后的流量、氯气温度及氯气流量计设计温度增加额外温度补偿修正得到温度补偿后的流量；
实现氯气流量PID模块和RAT氯盐比PID模块的切换控制氯气调节阀，其中，氯气流量PID模块为以温度补偿后的流量作为中控PID模块的控制变量去控制氯气调节阀的氯气流量调节PID模式，RAT氯盐比PID模块为RAT氯钠比与压力模糊控制的RAT氯钠比PID模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
设置异常情况氯气紧急切断联锁，以防止氯气泄露，并对氯气流量/某盐流量的比值进行监控。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设置异常情况氯气紧急切断联锁，包括：
设置氯气切断阀，其中，氯气切断阀与氯化反应器搅拌电流联锁，且氯气切断阀与氯化反应器负压联锁；
在氯化反应器搅拌电流大于预设电流值，且氯化反应器负压高于预设负压联锁值时，通过关闭氯气切断阀，防止氯气泄露。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由FM2a0111＝FM2a011*[1+(PT032a01-m)*K1]得到压力近似补偿，其中，FM2a0111为压力补偿后的流量，FM2a011为压力补偿前转换为质量的流量，PT032a01为氯气压力，K1为第一补偿系数，m为氯气流量计设计压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，由FM2a01＝FM2a0111*[1+(TE03206-T)/273.15*K2]得到温度近似补偿，其中，FM2a01为温度补偿后的流量，TE03206为氯气温度，K2为第二补偿系数，T为氯气流量计设计温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以压力温度补偿后的流量FM2a01作为中控PID模块的控制变量去控制氯气调节阀，并在DCS屏幕监控和显示。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RAT氯钠比与压力模糊控制的RAT氯钠比PID模式，包括：
采用RAT氯钠比PID模式控制时，在每一个压力点范围对应一个PID设定值去控制PID的输入变量氯气流量/某盐流量的比值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，由pid*360＝RAT1确定每一个压力点范围对应的PID设定值与氯气流量/某盐流量比值之间的关系，其中，pid表示各PID设定值，RAT1表示氯气流量/某盐流量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过开关切换方式实现氯气流量PID模块和RAT氯盐比PID模块的切换。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
实现氯气流量压力温度监控。
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