[发明专利]用于变浓度槽的界位控制方法

说明书

本发明提供了用于变浓度槽的界位控制方法，属于过程控制领域，用于对混合液的界面进行控制，包括基于浓度值，结合分段拟合函数，确定密度值；基于差压式界位计工作原理得到界位修正值；根据界位修正值与预设的界位目标值得到控制偏差、偏差变化率，基于控制偏差和偏差变化率的取值进行PID过程控制，得到用于对界位进行控制的界位调节阀的控制量的取值。通过在界位控制过程中引入了基于分段函数对溶液密度值进行拟合的步骤，使得控制结果更为符合界位惯性大、呈非线性的特性，同时基于界面修正值得到最终PID过程控制的控制量，相对于现有技术中使用离散PID控制的方式，显著提高了界位控制精度。

技术领域

本发明属于过程控制领域，特别涉及用于变浓度槽的界位控制方法。

背景技术

界位，指相界面位置，容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面。界位控制广泛存在于萃取塔、分离器和溶液槽等化工设备中，是工业生产中常见的过程控制对象，它对生产的影响不容忽视。

对于溶液浓度不变的设备，其界位控制方法比较简单，根据界位计的测量数据，利用常规PID方法就可实现界位的控制。而在某些工业生产过程中，设备中溶液浓度会发生较大变化，此时对于在一定浓度标定下的界位计，其界位测量值与实际值有较大偏差。若仍用界位计测量值控制界位，必将出现控制不准确，从而影响生产。

由于界位与液位控制对象类似，具有大惯性、变化缓慢、呈现非线性的特点，目前采用常规PID方法对界位进行控制，但控制精度无法保证。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于通过界位修正值结合模糊PID控制方式最终提高界位控制精确性的用于变浓度槽的界位控制方法。

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于变浓度槽的界位控制方法，用于对母槽中包括位于上层的溶液A和下层的溶液B的界面进行控制，所述界位控制方法，包括：

基于浓度计获取溶液A的浓度值c₁，结合浓度值与密度值的分段拟合函数，确定溶液A的密度值ρ₁；

基于差压式界位计工作原理，结合溶液A的密度值ρ₁，得到界位修正值h；

根据界位修正值h与预设的界位目标值h_set得到控制偏差e、偏差变化率ec，基于控制偏差e和偏差变化率ec的取值进行PID过程控制，得到用于对界位进行控制的界位调节阀的控制量h(k)的取值。

可选的，所述基于差压式界位计工作原理，结合溶液A的密度值ρ₁，得到界位修正值h，包括：

对于差压式界位计，由伯努利定理得到如公式一所示的表达式

对公式一进行整理得到如公式二所示的界位修正值h的表达式

其中，ρ₁为溶液A密度，ρ₂为溶液B密度，ρ为界位计标定时溶液A的密度；L为母槽液面高度，I为界位测量值，h为界位修正值。

可选的，所述根据界位修正值h与预设的界位目标值h_set得到控制偏差e、偏差变化率ec，基于控制偏差e和偏差变化率ec的取值进行PID过程控制，得到用于对界位进行控制的界位调节阀的控制量h(k)的取值，包括：

根据界位修正值h与预设的界位目标值h_set得到控制偏差e、偏差变化率ec；

基于控制偏差e、偏差变化率ec的取值范围确定PID过程控制中变化参数ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D的参数取值；