CN117225332B - 一种交联剂生产设备及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及交联剂制备技术领域，具体公开了一种交联剂生产设备及其控制系统，所述系统包括：原料参数输入端，用于输入交联剂原料的规格参数；温度检测计，设置有若干组，均匀布置于反应腔的内壁上，用于获取温度检测计所在位置的实时温度值；温度控制模块，用于对反应腔内的温度进行主动控制；搅拌控制模块，用于对反应腔内交联剂的原料进行搅拌控制；加料控制模块，用于控制交联剂原料添加进反应腔的时间；控制中心，用于根据交联剂原料的规格参数及温度检测计获取的各个位置的实时温度值进行分析，实现对温度控制模块、搅拌控制模块及加料控制模块的动态控制过程。
Description
技术领域
本发明涉及交联剂制备技术领域，具体为一种交联剂生产设备及其控制系统。
背景技术
交联剂是石油开采过程常用的一种化学物质，其能够在石油开采过程中，改善油水相对渗透率、提高油井生产能力、提高压裂效果及改善注水效果的优点，现有的交联剂制备过程中，主要通过苯酚与甲醛在催化剂及对应的反应条件下完成，而其实现过程主要通过交联剂生产设备实现。
现有的交联剂制备设备会配置完成交联剂制备过程的硬件，例如反应腔、加热装置、搅拌装置、加料装置及控制器等，其中，控制器会按照预设的工艺流程对其他组件进行控制，自动化完成制备流程。
现有的交联剂制备设备控制系统一般会根据制备量确定出固定的控制策略，包括制备过程中加料时间点、升温时间点及对应控制温度、搅拌时间点等，然而在反应过程中，原料状态以及实际反应过程存在的差别，导致反应过程难以适配最佳的反应环境，此种问题一方面会导致制备过程效率的降低，另一方面还会存在反应不完全的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交联剂生产设备及其控制系统，解决以下技术问题：
如何通过交联剂生产设备的控制系统在制备过程中智能且动态的调整控制策略。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种交联剂生产设备的控制系统，所述系统包括：
原料参数输入端，用于输入交联剂原料的规格参数；
温度检测计，设置有若干组，均匀布置于反应腔的内壁上，用于获取温度检测计所在位置的实时温度值；
温度控制模块，用于对反应腔内的温度进行主动控制；
搅拌控制模块，用于对反应腔内交联剂的原料进行搅拌控制；
加料控制模块，用于控制交联剂原料添加进反应腔的时间；
控制中心，用于根据交联剂原料的规格参数及温度检测计获取的各个位置的实时温度值进行分析，实现对温度控制模块、搅拌控制模块及加料控制模块的动态控制过程。
进一步地，所述控制中心运行的过程包括：
S1、根据交联剂原料的规格参数确定控制策略；
所述控制策略包括：
将交联剂的制备过程进行时段划分，并确定温度、搅拌及胶料预设控制参数；
S2、根据各个位置点的实时温度值对交联剂的反应过程进行监测，根据监测结果对控制策略进行实时调整，按照实时调整后的控制参数进行动态控制过程。
进一步地，步骤S2的过程包括：
在划分的反应时段，根据各个位置点的实时温度值与标准温度变化曲线进行比对，根据比对结果对反应腔内的温度进行主动控制及调整反应的时长；
所述比对的过程包括：
通过公式：
计算后获得当前t时间点的反应状态异常值；
将反应状态异常值与允许阈值R1进行比对：
若，则按预设温度控制参数执行，并根据/>与/>的差量对划分的反应时段的时长进行调整；
若，则根据/>与/>的差量对控制温度进行调整，并根据调整后控制温度对反应时段的时长进行调整；
其中，为实时控制温度值，/>为所有位置点实时检测温度值均值，/>为实时环境温度值，/>为热量损失函数，/>为反应状态温度值，/>为/>对应的标准曲线，为t0到t时段/>的最大值，t0为反应时段的时间起始点，/>为预设调整系数。
进一步地，对反应时段的时长进行调整的过程包括：
通过公式：
计算获得调整后反应时段的时长；
其中，为调整前反应时段的时长。
进一步地，对控制温度进行调整的过程包括：
获取时对应的时间点t1，对t1时间点之后的控制温度进行调整，调整的过程包括：
通过公式：
计算获得调整后的控制温度；
其中，为修正系数，且/>。
进一步地，步骤S2的过程还包括：
对各个位置点的温度进行一致性分析，根据一致性分析结果对交联剂的原料的初始搅拌控制策略进行调整；
所述初始搅拌控制策略为：
按照预设时间间隔对交联剂原料进行搅拌；
所述初始搅拌控制策略进行调整的过程为：
根据一致性分析结果对预设时间间隔进行调整。
进一步地，所述一致性分析的过程包括：
通过公式：
计算获得当前t时间点的一致性系数，根据一致性系数/>对预设时间间隔进行调整；
其中，M为温度检测计设置的组数，i∈[1，M]；为第i组温度检测计对应数值。
进一步地，根据一致性系数对预设时间间隔进行调整的过程包括：
在按预设时间间隔进行调整的基础上，若达到A条件和B条件中的任一种，则在对应时间点对交联剂原料进行搅拌；
所述A条件为：一致性系数，/>为预设阈值；
所述B条件为：，N为t0~t时段按预设固定时段选取的时间点数，j∈[1，N]，/>为变动阈值。
一种交联剂生产设备，包括：反应腔、加热装置、搅拌装置、加料装置及控制器，所述设备采用上述一种交联剂生产设备的控制系统进行作业。
本发明的有益效果：
（1）本发明能够保证交联剂原料反应完全且保证制备效率的基础上，能够控制交联剂原料处于最佳的反应环境状态下，进而保证较优的制备效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中交联剂生产设备的控制系统逻辑框图；
图2是本发明中控制中心运行的过程流程图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种交联剂生产设备的控制系统，所述系统包括用于数据采集的原料参数输入端及温度检测计，其中原料参数输入端用于输入交联剂原料的规格参数，具体根据各个原料的计量数据获得，而温度检测计设置有若干组，其均匀布置于反应腔的内壁上，能够获取温度检测计所在位置的实时温度值，还包括用于对交联剂生产设备进行直接控制的模块，包括温度控制模块、搅拌控制模块及加料控制模块，其中温度控制模块用于对反应腔内的温度进行主动控制，搅拌控制模块用于对反应腔内交联剂的原料进行搅拌控制，加料控制模块用于控制交联剂原料添加进反应腔的时间；而在制备过程中，本实施例通过控制中心根据交联剂原料的规格参数及温度检测计获取的各个位置的实时温度值进行分析，由于交联剂制备过程的特性，根据其反应过程检测实时温度值的变化，能够对反应的状态进行准确的判断，进而根据反应的具体状态对温度控制模块、搅拌控制模块及加料控制模块进行动态控制过程，通过此种方式，能够保证交联剂原料反应完全且保证制备效率的基础上，能够控制交联剂原料处于最佳的反应环境状态下，进而保证了制备效果。
作为本发明的一种实施方式，请参阅图2所示，所述控制中心运行的过程包括：S1、根据交联剂原料的规格参数确定控制策略；所述控制策略包括：将交联剂的制备过程进行时段划分，并确定温度、搅拌及胶料预设控制参数，需要说明的是，预设控制参数的确定过程是根据实验测试数据及经验数据确定的对照关系，按照交联剂原料的规格参数确定获得的，作为提供控制参数的基准依据；通过步骤S2，根据各个位置点的实时温度值对交联剂的反应过程进行监测，根据监测结果对控制策略进行实时调整，按照实时调整后的控制参数进行动态控制过程，通过此过程，进而能够保证交联剂原料处于最佳的反应环境状态下，具体地，步骤S2的过程包括：首先在划分的反应时段，根据各个位置点的实时温度值与标准温度变化曲线进行比对，根据比对结果对反应腔内的温度进行主动控制及调整反应的时长；比对的过程包括：通过公式：
计算后获得当前t时间点的反应状态异常值；其中，/>为实时控制温度值，为所有位置点实时检测温度值均值，/>为实时环境温度值，/>为热量损失函数，其根据该设备的温度测试数据确立的对照关系设定，因此通过公式（2）的计算过程，能够通过获取的反应状态温度值/>实现对交联剂制备状态的判断，公式（1）中的/>为/>对应的标准曲线，该项数值根据测试数据拟合设定，其为交联剂制备过程的最佳温度曲线，为t0到t时段/>的最大值，t0为反应时段的时间起始点，/>为预设调整系数，其根据经验数据选择设定，因此通过反应状态异常值/>的大小，能够确定当前交联剂反应状态与理想状态的偏差状态，因此通过将反应状态异常值/>与允许阈值R1进行比对，允许阈值R1根据经验数据拟合确定，若/>，则说明实际反应状态与理想反应状态相差不大，因此此时按预设温度控制参数执行，并根据/>与/>的差量对划分的反应时段的时长进行调整，依此来对反应的时长进行微调，以保证其制备效率的同时，提高制备效果；若/>，则根据/>与/>的差量对控制温度进行调整，并根据调整后控制温度对反应时段的时长进行调整，通过调整后的控制温度及反应时长，进而提高制备效果及制备效率。
作为本发明的一种实施方式，对反应时段的时长进行调整的过程包括：通过公式：
计算获得调整后反应时段的时长，其中，/>为调整前反应时段的时长，根据调整前反应时段时长的一半进行分析，进而在后续的过程中根据前半段的反应状态进行适应性调整，进而保证了整体过程时长判断准确性，进而保证了制备过程的效率及效果。
作为本发明的一种实施方式，对控制温度进行调整的过程包括：获取时对应的时间点t1，对t1时间点之后的控制温度进行调整，调整的过程包括：通过公式：
计算获得调整后的控制温度，其中，/>为修正系数，且/>，其根据经验数据获取的误差系数，可根据应用状态选择设定，因此通过调整后的控制温度/>进行交联剂制备，能够更加贴合交联剂的最佳制备温度，进而提高制备效果。
作为本发明的一种实施方式，步骤S2的过程还包括：对各个位置点的温度进行一致性分析，根据一致性分析结果对交联剂的原料的初始搅拌控制策略进行调整；所述初始搅拌控制策略为：按照预设时间间隔对交联剂原料进行搅拌；所述初始搅拌控制策略进行调整的过程为：根据一致性分析结果对预设时间间隔进行调整，一致性分析的过程包括：
通过公式：
计算获得当前t时间点的一致性系数st(t)，其中，M为温度检测计设置的组数，i∈[1，M]；为第i组温度检测计对应数值，因此通过获取的一致性系数st(t)，能够判断出各个位置点原料的混合状态，进而根据一致性系数,st(t)对预设时间间隔进行调整；具体包括：在按预设时间间隔进行调整的基础上，若达到A条件和B条件中的任一种，则在对应时间点对交联剂原料进行搅拌；所述A条件为：一致性系数st(t)≥s1，s1为预设阈值，其根据测试数据设定；所述B条件为：/>，N为t0~t时段按预设固定时段选取的时间点数，j∈[1，N]，k1为变动阈值，其根据经验数据设定，因此在反应腔内温度不均匀的情况下或变化趋势出现增长的状态下，及时进行搅拌作业，进而保证制备的效果。
在一个实施例中，提供了一种交联剂生产设备，包括：反应腔、加热装置、搅拌装置、加料装置及控制器，所述设备采用上述一种交联剂生产设备的控制系统进行作业，其中，交联剂生产设备中的反应腔、加热装置、搅拌装置、加料装置及控制器均可通过现有技术中的硬件实现，在此不作限定，而该设备采用的控制系统则通过控制中心根据交联剂原料的规格参数及温度检测计获取的各个位置的实时温度值进行分析，由于交联剂制备过程的特性，根据其反应过程检测实时温度值的变化，能够对反应的状态进行准确的判断，进而根据反应的具体状态对温度控制模块、搅拌控制模块及加料控制模块进行动态控制过程，通过此种方式，能够保证交联剂原料反应完全且保证制备效率的基础上，能够控制交联剂原料处于最佳的反应环境状态下，进而保证了制备效果。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种交联剂生产设备的控制系统，其特征在于，所述系统包括：
原料参数输入端，用于输入交联剂原料的规格参数；
温度检测计，设置有若干组，均匀布置于反应腔的内壁上，用于获取温度检测计所在位置的实时温度值；
温度控制模块，用于对反应腔内的温度进行主动控制；
搅拌控制模块，用于对反应腔内交联剂的原料进行搅拌控制；
加料控制模块，用于控制交联剂原料添加进反应腔的时间；
控制中心，用于根据交联剂原料的规格参数及温度检测计获取的各个位置的实时温度值进行分析，实现对温度控制模块、搅拌控制模块及加料控制模块的动态控制过程；
所述控制中心运行的过程包括：
S1、根据交联剂原料的规格参数确定控制策略；
所述控制策略包括：
将交联剂的制备过程进行时段划分，并确定温度、搅拌及胶料预设控制参数；
S2、根据各个位置点的实时温度值对交联剂的反应过程进行监测，根据监测结果对控制策略进行实时调整，按照实时调整后的控制参数进行动态控制过程；
步骤S2的过程包括：
在划分的反应时段，根据各个位置点的实时温度值与标准温度变化曲线进行比对，根据比对结果对反应腔内的温度进行主动控制及调整反应的时长；
所述比对的过程包括：
通过公式：
计算后获得当前t时间点的反应状态异常值；
将反应状态异常值与允许阈值R1进行比对：
若，则按预设温度控制参数执行，并根据/>与/>的差量对划分的反应时段的时长进行调整；
若，则根据/>与/>的差量对控制温度进行调整，并根据调整后控制温度对反应时段的时长进行调整；
其中，为实时控制温度值，/>为所有位置点实时检测温度值均值，/>为实时环境温度值，/>为热量损失函数，/>为反应状态温度值，/>为/>对应的标准曲线，为t0到t时段/>的最大值，t0为反应时段的时间起始点，/>为预设调整系数；
对反应时段的时长进行调整的过程包括：
通过公式：计算获得调整后反应时段的时长/>；
其中，为调整前反应时段的时长；
对控制温度进行调整的过程包括：
获取时对应的时间点t1，对t1时间点之后的控制温度进行调整，调整的过程包括：
通过公式：计算获得调整后的控制温度/>；
其中，为修正系数，且/>。
2.根据权利要求1所述的一种交联剂生产设备的控制系统，其特征在于，步骤S2的过程还包括：
对各个位置点的温度进行一致性分析，根据一致性分析结果对交联剂的原料的初始搅拌控制策略进行调整；
所述初始搅拌控制策略为：
按照预设时间间隔对交联剂原料进行搅拌；
所述初始搅拌控制策略进行调整的过程为：
根据一致性分析结果对预设时间间隔进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种交联剂生产设备的控制系统，其特征在于，所述一致性分析的过程包括：
通过公式：计算获得当前t时间点的一致性系数st(t)，根据一致性系数st(t)对预设时间间隔进行调整；
其中，M为温度检测计设置的组数，i∈[1，M]；为第i组温度检测计对应数值。
4.根据权利要求3所述的一种交联剂生产设备的控制系统，其特征在于，根据一致性系数st(t)对预设时间间隔进行调整的过程包括：
在按预设时间间隔进行调整的基础上，若达到A条件和B条件中的任一种，则在对应时间点对交联剂原料进行搅拌；
所述A条件为：一致性系数，s1为预设阈值；
所述B条件为：，N为t0~t时段按预设固定时段选取的时间点数，j∈[1，N]，k1为变动阈值。
5.一种交联剂生产设备，包括：反应腔、加热装置、搅拌装置、加料装置及控制器，其特征在于，所述设备采用如权利要求1-4任一项所述的一种交联剂生产设备的控制系统进行作业。
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