[发明专利]一种热耦合空分塔高阶控制装置

摘要

本发明公开了一种热耦合空分塔高阶控制装置，包括与热耦合空分塔直接连接的智能仪表、控制器和DCS系统。所述DCS系统包括上位机、控制站、存储装置、现场总线和数据接口，存储装置、控制站及上位机通过现场总线与数据接口相连接。所述智能仪表与数据接口连接。所述上位机用以实现控制信号的求解，并将求解的控制信号通过现场总线传递给控制站。所述控制站根据得到的控制信号通过与现场总线相连的数据接口，对控制器进行调整。所述控制器实现对热耦合空分塔的直接控制调整。本发明提供的控制装置能够很好地处理热耦合空分塔的控制问题，具有高效的在线运算速度，并具有非常好的控制效果、干扰抑制效果。

主权项

1.一种热耦合空分塔高阶控制装置，其特征在于，包括与热耦合空分塔直接连接的智能仪表、控制器和DCS系统。所述DCS系统包括上位机、控制站、存储装置、现场总线和数据接口等。存储装置、控制站及上位机通过现场总线与数据接口相连接。所述智能仪表与数据接口连接，包括温度检测元件、压力检测元件。所述温度检测元件、压力检测元件件检测热耦合空分塔的温度、压力数据，通过数据接口传输至上位机，所述上位机根据热耦合空分塔的温度、压力数据得到控制信号，并将控制信号通过现场总线传递给控制站，所述控制站根据控制信号通过与现场总线相连的数据接口，对控制器进行调整，所述控制器实现对热耦合空分塔的直接控制调整。其中，所述上位机通过数据接口接收热耦合空分塔的温度、压力数据，根据下式得到相应的组分浓度：其中，y和x分别表示组分浓度，P表示压强，T表示温度，α表示相对挥发度，a，b，c为安东尼系数，下标N和O分别表示氮组分和氧组分。然后利用前后时刻的浓度差得到偏差：eN＝yN(t)‑yN(t‑1)       (3)eO＝yO(t)‑yO(t‑1)       (4)其中，t为时间，e为偏差，下标N和O分别表示氮组分和氧组分。再通过下式得到组分反馈值：其中，yNR和xOR分别表示氮产品的组分反馈值和氧产品的组分反馈值，s为拉普拉斯算子，K1‑K8、T1–T8表示拉普拉斯变换系数。F(s)是低通滤波器，由下式表示：其中，Tf可以设置成希望的闭环时间常数，r为使得传递函数合理的正数。最后通过下式得到控制信号：其中，ΔPH(t)和Δq(t)分别表示氮产品回路的控制信号和氧产品回路的控制信号，yNR和xOR分别表示氮产品的组分设定值和氧产品的组分设定值。