DE2444856A1

DE2444856A1 - Verfahren zur bestimmung einer mit grosser einstellzeit messbaren physikalischen groesse eines schnell verlaufenden prozesses, die mit einer mit kurzer einstellzeit messbaren zweiten physikalischen prozessgroesse in funktionellem zusammenhang steht

Info

Publication number: DE2444856A1
Application number: DE19742444856
Authority: DE
Inventors: Jose Luis Del Dipl Ing Valle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1976-04-01

Description

Verfahren zur Bestimmung einer mit großer Einstellzeit meßbaren physikalischen Größe eines schnell verlaufenden Prozesses, die mit einer mit kurzer Einstellzeit meßbaren zweiten physikalischen Prozeßgröße in funktionellem Zusammenhang steht Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung einer mit großer Einstellzeit meßbaren physikalischen Größe eines schnell verlaufenden Prozesses, die mit einer mit kurzer Einstellzeit meßbaren zweiten physikalischen Prozeßgröße in funktionellem Zusammenhang steht.
Bei vielen industriellen Prozessen können insbesondere für die Regelung wichtige physikalische Prozeßgrößen nur mit relativ großer Einstellzeit gemessen werden, d.h. der wahre Wert der physikalischen Größe zu einem gegebenen Zeitpunkt entspricht nicht dem zu diesem Zeitpunkt gemessenen Wert.
Insbesondere bei Temperaturmessungen in aggressiven Medien, bei denen die eigentlichen Temperaturmeßfühler, wie Widerstandsthermometer oder-Thermoelemente in Schutzrohren angeordnet werden müssen, können Einstellzeiten von mehreren Sekunden auftreten, was dazu zwingt, den Temperaturgradienten eines mit Wärmezufuhr arbeitenden oder Wärme erzeugenden Prozesses so niedrig zu halten, daß ein Uberschwingen über den vorgegebenen Temperatursollwert möglichst vermieden wird.
Andererseits gibt es physikalische Prozeßgrößen, die sich, wie beispielsweise der Druck, nahezu verzögerungsfrei, also mit sehr kurzer Einstellzeit, messen lassen.
Als typisches Beispiel eines derartigen Prozesses sei hier ein in einem Autoklaven ablaufender Polymerisationsprozeß genannt. Die Qualität von Polymerisationsprodukten wird weitgehend vom Temperaturverlauf während ihrer Herstellung bestimmt und ist um so besser, je schneller und ohne Uberschwingen der eingestellte Sollwert erreicht wird. Da der Temperaturanstieg außer von dem in den Autoklavenmantel eingeführten Wärmeträger, wie Heizdampf, auch noch von der durch die exotherme Reaktion der Einsatzmaterialien erzeugten Wärme abhängt, ist eine exakte Temperaturregelung und dazu eine möglichst genaue Ermittlung der Temperaturen im Reaktor nötig.
Es besteht somit die Aufgabe, eine Möglichkeit zu finden, für die Regelung wichtige, jedoch nur mit großer Einstellzeit meßbare Prozeßgrößen, beispielsweise die Temperatur, insbesondere bei Polymerisationsprozessen mit größerer Genauigkeit zu bestimmen Eine Lösung der Aufgabe wird in einem Verfahren der eingangs genannten Art gesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß einem momentanen Meßwert der ersten Prozeßgröße das Produkt aus Änderungsgeschwindigkeit der zweiten Prozeßgröße und einem Proportionalitätsfaktor zuaddiert wird.
Bei vielen Prozessen, wie auch bei dem bereits genannten Polymeristationsprozeß, stehen die Prozeßgrößen Temperatur und Druck in einem zumindest annähernd proportionalen Zusammenhang. Der Proportionalitätsfaktor kann dabei eine konstante oder eine prozeßabhängige Variable sein.
Durch die angegebene Verbesserung der Temperaturmessung und damit der Verbesserung der Dynamik der Regelung ist eine Verbesserung der Produktqualitätp eine Verkürzung der Chargendauer und eine höhere Ausbeute möglich.
Anhand der Figur wird das 1eßverfahren erläutert.
Ein in dem Reaktor 1 ablaufender Polymerisationsprozeß, der mittels des in den Mantel 2 des Reaktors 1 zugeführten Wärmeträgers in Gpng gesetzt wird, soll über sein Temperaturprofil geregelt werden. Dazu ist ein Meßfühler 3 für die Temperatur, beispielsweise ein in einem Schutzrohr angeordnetes Thermoelement, sowie der dazugehörige Meßumformer 4 vorgesehen, der eine elektrische, der Temperatur proportionale Größe abgibt. Infolge der relativ großen Einstellzeit at der Temperaturmeßanordnung wird zu einem Zeitpunkt tun+1 die Temperatur gemessen, die zu dem Zeitpunkt tn = tun+1 Cit im Reaktor herrschte. Die tatsächliche Temperatur zum Zeitpunkt tun+1 ist jedoch Tn+1 = Tn + AT+1, wobei ATn+1 der Temperaturanstieg in dem Zeitintervall zwischen Tn und Tun+1 ist. Da der Druck p in dem Reaktor 1 der dort herrschenden Temperatur T proportional ist, kann anstelle des nicht erfaßbaren Temperaturanstiegs ATn+1 in der Gleichung (1) der mit einem Proportionalitätsfaktor multiplizierte Druckanstieg APn treten, welcher auch durch den Differentialquotienten des Drucks zum Zeitpunkt tn dargestellt werden kann. Es ergibt sich also Tn+1 =Tn + (dt) c, c, die tatsächliche Temperatur zum n Teilzeitpunkt tn+i gleich der zu diesem Zeitpunkt gemessenen Temperatur TnS die jedoch der zum Zeitpunkt tn entspricht, plus einem der Änderungsgeschwindigkeit des Drucks multipliziert mit einem Proportionalitätsfaktor c entsprechenden Ausdruck.
Wie in der Figur schematisch dargestellt ist, läßt sich dieses Verfahren mit einfachen Mitteln verwirklichen. Der Innendruck p im Reaktor wird mittels des Druckmeßfühlers 5 praktisch verzögerungsfrei gemessen und in dem Meßumformer 6 in eine proportionale elektrische Größe umgeformt, die dem Differenzierglied 7 zugeführt und dort nach der Zeit differenziert wird. Das Ausgangssignal des Differenzierglieds 7 wird in dem Multiplizierglied 8 mit dem Proportionalitätsfaktor c multipliziert und das Ausgangssignal der Summationsstelle 9 zugeführt, wo es mit dem Temperaturmeßsignal Tn zu einem dem angegebenen Ausdruck und damit der Temperatur T zum Zeitpunkt n+1 entsprechenden Signal verarbeitet wird.
3 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Bestimmung einer mit großer Einstellzeit meßbaren ersten physikalischen Größe eines schnell verlaufenden Prozesses, die mit einer mit kurzer Einstellzeit meßbaren zweiten physikalischen Prozeßgröße in funktionellem Zusammenhang steht, dadurch gekennzeichnet, daß einem momentanen Meßwert der ersten Prozeßgröße das Produkt aus Anderungsgeschwindigkeit der zweiten Prozeßgröße und einem Proportionalitätsfaktor zuaddiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Prozeßgröße die Temperatur (T) und die zweite Prozeßgröße der Druck (p) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei der Temperaturregelung, insbesondere von Polymerisationsprozessen.

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