DE3144769C2

DE3144769C2 -

Info

Publication number: DE3144769C2
Application number: DE19813144769
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Phys. 5042 Erftstadt De Oesterle
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1989-01-19
Also published as: DE3144769A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Betriebsanlage über eine Meßkomponente mittels eines konti nuierlich messenden Prozeßanalysators.

In der Technik sind Prozeßanalysatoren zur selbststätigen quantitativen Bestimmung des Anteils von Komponenten in Stoffgemischen bekannt. Je nach der Art der Komponente, deren Anteil analysiert werden soll, sind verschiedene Typen von Prozeßanalysatoren im Einsatz.

Zur Erkennung der zu analysierenden Komponenten werden deren unterschiedliche physikalische Eigenschaften genutzt, wie beispielsweise die charakteristische Absorption elektromagnetischer Strahlung vieler Gase im IR-, UV- oder sichtbaren Spektralgebiet oder die herausragende paramagne tische Suszeptibilität des Sauerstoffs oder die hohe Wärme leitfähigkeit des Wasserstoffs. Entsprechend unterscheiden sich die Prozeßanalysatoren durch die angewendeten physika lischen Meßprinzipien. Die zur Messung herangezogene physi kalische Eigenschaft sollte für die zu analysierende Kompo nente möglichst spezifisch sein, da im anderen Falle andere Komponenten ebenfalls einen Beitrag zum Meßergebnis liefern werden, der Prozeßanalysator also nicht selektiv nur die gewünschte Komponente erfaßt. Die beispielsweise genannten physikalischen Eigenschaften haben den Vorteil, daß sie kontinuierlich in einem ständig durch den Prozeßanalysator geleiteten Meßgasstrom gemessen werden können und deshalb jede Änderung der Konzentration dieser einen Meßkomponente schnell, d. h. innerhalb weniger Sekunden, erkennen lassen. Diese Eigenschaft ist von großem Wert beim Einsatz von Pro zeßanalysatoren in Regelungen und zur Anlagensicherung (z. B. Not-Abschaltung beim Annähern an gefahrbringende Be triebszustände).

Prozeßanalysatoren der bisher genannten Art (sie sollen im folgenden kontinuierlich messend genannt werden) sind zwar bewährt, haben aber den Nachteil, daß sie - insbesondere bei Gasgemischen komplizierter Zusammensetzung - nicht mehr die nötige Selektivität in bezug auf die Meßkomponente be sitzen.

In der Tabelle werden diese Zusammenhänge an einem Beispiel aus der Praxis erläutert.

Hohe Selektivität kann jedoch erzielt werden durch Hinzu ziehung anderer physikalischer Effekte für die Durchführung der Analyse. Darüber hinaus haben Prozeßanalysatoren dieser Art den zusätzlichen Vorteil, daß mit vergleichbar hoher Selektivität auch andere Komponenten des gleichen Gasge misches analysiert werden können.

Prozeßanalysatoren dieser Art benötigen jedoch für die Durchführung einer Analyse einen Zeitraum von mehreren Mi nuten (je nach Aufgabenumfang etwa 2 bis 60 Minuten). Erst nach Ablauf dieser Zeit entnimmt der Analysator aus dem Meßgasstrom selbsttätig wieder eine neue Probe zur Durch führung der nächsten Analyse usw. Diese Geräte sollen im folgenden periodisch messende Prozeßanalysatoren genannt werden.

Während der Dauer einer Analyse können also Konzentrations änderungen im Prozeßgas nicht wahrgenommen werden. Diese Eigenschaft ist oft sehr nachteilig bei vielen Aufgaben der Prozeßüberwachung (Regelung, Anlagensicherung).

Es sind Verfahren bekannt, die die Meßgenauigkeit eines kontinuierlich messenden Prozeßanalysators durch häufige Kontrollen mit Eichgasen statt von Hand durch automatische Einrichtungen sicherstellen und die erforderlichen Korrek turen in wählbaren Zeiträumen selbsttätig vornehmen. Dadurch wird zwar die Empfindlichkeit des Prozeßanalysators gesichert, es werden aber nicht die Fehler beseitigt, die durch ungenügende Selektivität gegenüber anderen Meßgasbe standteilen entstehen.

In der DE 29 23 627 C2 ist eine Vorrichtung zur automa tischen Prozeßanalyse beschrieben, die sich selber auf ihre Funktionsfähigkeit überwacht. Über eine Überwachungseinheit werden die Sollwerte von Betriebsdaten und die Meßwerte auf ihre Plausibilität überprüft und bei Abweichungen der Ana lysenwerte von dem Sollzustand wird ein Störfall gemeldet. Eine automatische Korrektur des Meßwertes durch die Verän derung einer den Meßwert beeinflussenden Störkomponente im Prozeßgas findet hier nicht statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung einer Betriebsanlage über eine Meßkomponente mittels eines kontinuierlich messenden Prozeßanalysators anzugeben, mit welchem eine Störkomponentenänderung im Prozeßgas durch eine automatische Korrektur des Meßwertes ausgeglichen wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) für die Meßkomponente durch den kontinuierlich messenden Prozeßanalysator ein erstes Meßsignal, das von Störkom ponenten verfälscht ist, erzeugt wird;
b) für die Meßkomponente mittels eines periodisch messenden Prozeßanalysators, der im Vergleich zum kontinuierlich messenden Prozeßanalysator eine hohe Selektivität auf weist, ein zweites Meßsignal erzeugt wird;
c) das erste Meßsignal periodisch und automatisch durch das zweite Meßsignal korrigiert wird;
d) das zweite Meßsignal als Festwert für eine Periode des periodisch messenden Prozeßanalysators in einem Speicher gespeichert bleibt und
e) die Betriebsanlage über das korrigierte erste Meßsignal gesteuert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin bevorzugt und wahlweise dadurch gekennzeichnet sein, daß

a) das korrigierte erste Meßsignal des kontinuierlich mes senden Prozeßanalysators eine Notabschaltung der Be triebsanlage steuert;
b) als periodisch messender Prozeßanalysator ein Prozeß chromatograph verwendet wird;
c) mehrere, unterschiedliche Meßkomponenten analysierende, kontinuierlich messende Prozeßanalysatoren über einen einzigen periodisch messenden Prozeßanalysator einge stellt werden.

In der Figur ist eine Schaltung für die automatische Kor rektur eines kontinuierlich messenden Prozeßanalysators mit einem periodisch messenden Prozeßanalysator gezeigt.

Das zu analysierende Stoffgemisch wird durch die Leitung 1 dem periodisch messenden Prozeßanalysator 2 und dem konti nuierlich messenden Prozeßanalysator 3 zugeführt. Der Ana lysenwert des periodisch messenden Prozeßanalysators 2 wird als zweites Meßsignal 8 bis zum Vorliegen des folgenden Analysenwertes, d. h. für die Dauer eines Analysenzyklus, im Speicher 4 gespeichert. Das zweite Meßsignal 8 liegt des halb während des gesamten folgenden Analysenzyklus auch am Eingang 9 des Vergleichers 6 an. An dem zweiten Eingang 12 des Vergleichers 6 steht das erste Meßsignal 10 des konti nuierlich messenden Prozeßanalysators 3 an, nachdem es durch ein Korrektur-Netzwerk 5 hindurchgeleitet wurde.

In dem Vergleicher 6 wird das anstehende zweite Meßsignal 8 mit dem ersten Meßsignal 10 verglichen. Eine Abweichung des ersten Meßsignals 10 vom zweiten Meßsignal 8 wird als Kor rekturbefehl 11 in das Korrektur-Netzwerk 5 zurückgegeben. Das erste Meßsignal 10 wird entsprechend dem zweiten Meßsignal 8 in dem Korrektur-Netzwerk 5 korrigiert.

Das so korrigierte erste Meßsignal 10 steht als korri giertes erstes Meßsignal 13 an der Meßwert-Ausgabe 7 an und steht hier für die Steuerung einer Betriebsanlage zur Ver fügung.

Über das korrigierte erste Meßsignal 13 können - hier nicht dargestellt - Alarmmeldungen oder Notabschaltungen gesteu ert werden.

Durch ein - hier nicht dargestelltes - Zeitschaltwerk im Vergleicher 6 wird nach einer frei wählbaren Anzahl von Analysenzyklen des periodisch messenden Prozeßanalysators 2 vorgegeben, in welchen Zeitabständen die Korrektur wieder holt werden soll.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß mit dem vorgelegten Verfahren der durch die mangelnde Selektivität des kontinuierlich messenden Prozeßanalysators verursachte Fehler ausgeschaltet wird und somit ein konti nuierlich gemessener, korrigierter Analysenwert des Stoff gemisches zur Verfügung steht. Der so erzielte Vorteil ist von besonderer Wichtigkeit, wenn mittels Prozeßanalysatoren Mengenregelungen, wichtige Alarmsignale oder Notabschal tungen getätigt werden.
Meßprinzip:NDIR (Nicht-dispersives Infrarot- Photometer) Meßkomponente:C₂H₄ Meßbereich für die Meßkomponente:0 bis 3 Vol% Störkomponenten:CH₄, C₂H₆

Größe der Meßwertverfälschung (experimentell bestimmt):

0,1 Vol% CH₄ in N₂erzeugen die gleiche Anzeige wie 0,26 Vol% C₂H₄ 0,5 Vol% C₂H₆ in N₂erzeugen die gleiche Anzeige wie 1,58 Vol% C₂H₄

Beispiel

Meßgaszusammensetzung:
0,7 Vol% C₂H₄ (Meßkomponente)
0,5 Vol% C₂H₆ (Störkomponente)
0,1 Vol% CH₄ (Störkomponente)

Der Meßwert setzt sich aus folgenden Anteilen zusammen:
Verfälschung durch die beiden Störkom ponenten (siehe oben)

0,7 Vol% C₂H₄ (Meßkomponente)
+1,58 Vol% (C₂H₄)
+0,26 Vol% (C₂H₄)

angezeigter Meßwert:2,54 Vol% C₂H₄ tatsächliche Konzen tration der Meßkomponente:0,7 Vol% C₂H₄

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Betriebsanlage über eine Meßkomponente mittels eines kontinuierlich messenden Prozeßanalysators, dadurch gekennzeichnet, daß

a) für die Meßkomponente durch den kontinuierlich mes senden Prozeßanalysator (3) ein erstes Meßsignal (10), das von Störkomponenten verfälscht ist, erzeugt wird;
b) für die Meßkomponente mittels eines periodisch mes senden Prozeßanalysators (2), der im Vergleich zum kontinuierlich messenden Prozeßanalysator (3) eine hohe Selektivität aufweist, ein zweites Meßsignal (8) erzeugt wird;
c) das erste Meßsignal (10) periodisch und automatisch durch das zweite Meßsignal (8) korrigiert wird;
d) das zweite Meßsignal (8) als Festwert für eine Peri ode des periodisch messenden Prozeßanalysators (2) in einem Speicher (4) gespeichert bleibt und
e) die Betriebsanlage über das korrigierte erste Meßsig nal (13) gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das korrigierte erste Meßsignal (13) des kontinuierlich messenden Prozeßanalysators (3) eine Notabschaltung der Betriebsanlage steuert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als periodisch messender Prozeßanalysator (2) ein Prozeßchromatograph verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß mehrere, unterschiedliche Meßkomponen ten analysierende, kontinuierlich messende Prozeßanaly satoren über einen einzigen periodisch messenden Prozeß analysator eingestellt werden.