實現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工、冶金、制造等領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于化工企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷自動升降過程中的安全聯(lián)動控制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，化工企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷升降的“一鍵式操作”都是一件十分麻煩、困難的工作，尤其是涉及安全生產(chǎn)規(guī)定，在生產(chǎn)負(fù)荷升降過程中兩種參與反應(yīng)的物料需要根據(jù)負(fù)荷的改變方向決定加入順序時，上述工作需要操作人員手動操作才能夠完成。由于涉及化工安全生產(chǎn)問題，當(dāng)前傳統(tǒng)模式下化工企業(yè)在升降負(fù)荷時操作人員必須十分小心的手動操作。在接到增加或降低生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)度指令后，操作人員首先根據(jù)工藝規(guī)程人工調(diào)節(jié)首先需要增加或減少的第一種物料的投料量，投料量改變后必須投入全部精力持續(xù)關(guān)注該物料實際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致的時刻，在該時刻立即改變另一種物料在新的生產(chǎn)負(fù)荷下的投料量設(shè)定值，同時繼續(xù)投入全部精力關(guān)注第二種物料實際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致。上述過程完成后，化工裝置才能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行在新的生產(chǎn)負(fù)荷條件下，中間過程稍有差池，尤其是改變物料投料量時順序錯誤，將對整個化工生產(chǎn)帶來巨大的安全隱患。
[0003]以環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)為例，參與反應(yīng)的物料為重大?；仿葰夂捅?。根據(jù)工藝要求，在增加生產(chǎn)負(fù)荷時必須先增加丙烯的投料量，在降低生產(chǎn)負(fù)荷時必須先減少氯氣的投料量，如不按照上述工藝規(guī)程嚴(yán)格操作，將可能導(dǎo)致生產(chǎn)裝置爆炸造成氯氣的泄露，氯氣的泄露將對現(xiàn)場操作人員和周邊環(huán)境造成災(zāi)難性后果。以增加生產(chǎn)負(fù)荷為例，人工操作模式下首先需要操作人員手動增加丙烯投料量的設(shè)定值，設(shè)定值改變后必須投入全部精力持續(xù)關(guān)注丙烯實際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致的時刻，達(dá)到該時刻后立即根據(jù)原料配比要求手動調(diào)節(jié)氯氣投料量的設(shè)定值，氯氣投料量的設(shè)定值改變后必須投入全部精力持續(xù)關(guān)注其實際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致。當(dāng)氯氣與丙烯兩種原料均達(dá)到新的動態(tài)平衡后，本次生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整工作結(jié)束。上述傳統(tǒng)操作方式極大地耗費(fèi)操作人員的精力，尤其對于夜班操作人員來說，稍有懈怠將為企業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的安全隱患。
[0004]同理，在鍋爐負(fù)荷的升降過程中同樣涉及煤粉和空氣投料量調(diào)整的先后順序問題，順序錯誤會導(dǎo)致鍋爐爆炸，此類安全生產(chǎn)事故屢見不鮮。
[0005]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中化工企業(yè)改變生產(chǎn)負(fù)荷的操作流程，全過程的人工操作使得操作人員勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，每次改變生產(chǎn)負(fù)荷都存在安全風(fēng)險，因此實現(xiàn)化工企業(yè)安全自動升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動控制迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種用于實現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動控制方法及裝置，以便最大限度地減少企業(yè)安全生產(chǎn)風(fēng)險，降低操作工人勞動強(qiáng)度。
[0007]本發(fā)明的用于實現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動控制方法，其特征在于，包括下述步驟:1)根據(jù)生產(chǎn)需求輸入主控原料投料量的設(shè)定值，所述主控原料為決定生產(chǎn)負(fù)荷的原料；2)根據(jù)主控原料投料量設(shè)定值和原料配比系數(shù)K獲得輔控原料投料量的設(shè)定值；3)自動判斷所述主控原料投料量的設(shè)定值較當(dāng)前投料量的變化方向，是增大還是減?。?)根據(jù)主控原料投料量的設(shè)定值的變化方向，確定調(diào)整所述主控原料和輔控原料投料量的先后順序，并發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行；5)通過反饋控制算法使得所述主控原料和輔控原料的實際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，維持動態(tài)平衡。
[0008]在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的方法還包括實時監(jiān)測生產(chǎn)原料實際投料量的步驟，還可進(jìn)一步包括一個顯示步驟，實時顯示各生產(chǎn)原料的設(shè)定值、實際投料量的變化趨勢。
[0009]作為優(yōu)選，步驟4)中，對于增大和減小生產(chǎn)負(fù)荷的情況，分別預(yù)設(shè)好調(diào)整所述主控原料和輔控原料投料量的先后順序。
[0010]作為優(yōu)選，步驟5)中，通過閉環(huán)反饋控制算法確保生產(chǎn)原料的實際投料量在最短時間內(nèi)達(dá)到改變后的設(shè)定值。
[0011]在一種【具體實施方式】中，步驟4)的操作是:當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷增加時，通過高選器先改變所述主控原料的投料量，使其向主控原料投料量設(shè)定值方向變化，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值后，再調(diào)整輔控原料的投料量，使其逐漸達(dá)到對應(yīng)的設(shè)定值；當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷減小時，通過低選器先改變所述輔控原料的投料量，使其向輔控原料投料量設(shè)定值方向變化，當(dāng)達(dá)到該設(shè)定值后，再調(diào)整所述主控原料的投料量，使其逐漸達(dá)到所述主控原料投料量設(shè)定值。
[0012]本發(fā)明還涉及一種用于實現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動控制裝置，該裝置包括:
[0013]生產(chǎn)負(fù)荷輸入模塊，用于根據(jù)生產(chǎn)需求輸入主控原料投料量的設(shè)定值，所述主控原料為決定生產(chǎn)負(fù)荷的原料；
[0014]比值算法模塊，用于根據(jù)主控原料投料量設(shè)定值和原料配比系數(shù)K獲得輔控原料投料量的設(shè)定值；
[0015]生產(chǎn)負(fù)荷變化判斷模塊，用于自動判斷所述主控原料投料量的設(shè)定值較當(dāng)前投料量的變化方向，是增大還是減小；
[0016]原料投料量設(shè)定模塊，用于根據(jù)主控原料投料量的設(shè)定值的變化方向，確定調(diào)整所述主控原料和輔控原料投料量的先后順序，并發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行；
[0017]自動控制算法模塊，通過反饋控制算法使得所述主控原料和輔控原料的實際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，維持動態(tài)平衡。
[0018]本發(fā)明的裝置還可以包括原料投料量測量模塊，用于測量生產(chǎn)原料的實際投料量；還可以進(jìn)一步包括運(yùn)行結(jié)果顯示模塊，實時顯示各生產(chǎn)原料的設(shè)定值、實際投料量的變化趨勢。
[0019]作為優(yōu)選，所述原料投料量設(shè)定模塊是通過高選器自動判斷增加負(fù)荷時所述主控原料和輔控原料投料量改變的先后順序，通過低選器自動判斷降低負(fù)荷時所述主控原料和輔控原料投料量改變的先后順序。
[0020]作為優(yōu)選，所述自動控制算法模塊通過調(diào)節(jié)反饋控制算法中的比例、積分和微分相關(guān)參數(shù)，使得原料的實際投料量達(dá)到新的設(shè)定值并建立動態(tài)平衡。
[0021]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)用人工方法調(diào)節(jié)首先需要增加或減少物料的投料量，且投料量改變后仍需投入全部精力持續(xù)關(guān)注該物料實際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致的時刻時立即改變另一種物料投料量的技術(shù)缺陷，通過聯(lián)動控制將改變生產(chǎn)負(fù)荷時物料投料量變化順序發(fā)生錯誤的可能性降低為零，最大限度地減少由于生產(chǎn)負(fù)荷改變對化工生產(chǎn)所帶來的巨大安全隱患。
【附圖說明】
[0022]圖1給出了現(xiàn)有技術(shù)中采用人工操作改變生產(chǎn)負(fù)荷的實施示意圖；
[0023]圖2給出了本發(fā)明的用于化工企業(yè)實現(xiàn)安全自動升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動控制方法和裝置的總體示意圖；
[0024]圖3給出了本發(fā)明的化工企業(yè)用于實現(xiàn)安全自動升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動控制方法的優(yōu)選實施示意圖；以及
[0025]圖4給出了本發(fā)明的化工企業(yè)用于實現(xiàn)安全自動升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動控制裝置的優(yōu)選實施示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明中，反應(yīng)原料被區(qū)分為“主控原料”和“輔控原料”。對于一個以合成化學(xué)品為目的的化學(xué)反應(yīng)來說，在確定生產(chǎn)負(fù)荷時，通常選擇兩種原料(通常是兩種原料)中的一種的投入量作為衡量參數(shù)，該參數(shù)確定后，根據(jù)具體工藝情況在確定另一種原料的投入量。本發(fā)明中將前者稱為“主控原料”，即決定生產(chǎn)負(fù)荷的原料，后者被稱為“輔控原料”。在一些情況下，主控原料是指價格較貴不適合過量的原料，輔控原料則是價格較低可以過量投入的原料。在另一些情況下，主控原料是不能過量否則會導(dǎo)致副反應(yīng)的原料，而輔控原料則是必須過量否則會導(dǎo)致反應(yīng)不充分的預(yù)料。本發(fā)明不限于此，當(dāng)主控原料與輔控原料的比例為I時，則可以互相換用。甚至在不為I時也可以互相換用，因為在一些反應(yīng)中，兩種原料中的任一個原料都可以被選擇用來決定反應(yīng)負(fù)荷。容易理解，還可以用其它的名稱來表述上述含義，例如“第一原料I”和“第二原料”。舉例來說，丙烯與氯氣反應(yīng)制備氯丙醇(氯丙醇經(jīng)過堿處理進(jìn)一步得到環(huán)氧丙烷)，一般在設(shè)定反應(yīng)負(fù)荷時是將氯氣作為主控原料，因為氯氣不適宜過量，否則不僅為發(fā)生危險，而且會生產(chǎn)大量的副產(chǎn)物。氯氣定量后根據(jù)比例再確定丙烯的投入量，這里丙烯即作為輔控原料。
[0027]本發(fā)明提供的用于化工企業(yè)實現(xiàn)安全自動升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動控制方法，參見圖2和圖3所示，包括以下步驟:
[0028]生產(chǎn)負(fù)荷輸入步驟，根據(jù)化工企業(yè)實際生產(chǎn)需求輸入主控原料投料量的設(shè)定值；
[0029]原料配比步驟，根據(jù)所輸入主控原料投料量設(shè)定值和原料配比系數(shù)K計算輔控原料投料量的設(shè)定值；
[0030]生產(chǎn)負(fù)荷變化判斷步驟，自動判斷所輸入主控原料投料量較當(dāng)前投料量是增大還是減小；
[0031]原料投料量設(shè)定值自動變化步驟，根據(jù)主控原料投料量的設(shè)定值的變化方向，確定調(diào)整所述主控原料和輔控原料投料量的先后順序，并發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行；
[0032]原料實際投料量自動控制步驟，通過反饋控制算法使得所述主控原料和輔控原料的實際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，維持動態(tài)平衡；
[0033]原料投料量測量步驟，實時檢測各生產(chǎn)原料的實際投料量；
[0034]運(yùn)行結(jié)果顯示步驟，顯示當(dāng)前生產(chǎn)負(fù)荷下生產(chǎn)原料設(shè)定值和實際投料量的變化趨勢。
[0035]通常情況下，在實施本發(fā)明時，上述生產(chǎn)負(fù)荷輸入步驟、原料配比步驟、生產(chǎn)負(fù)荷變化判斷步驟、生產(chǎn)原料投料量設(shè)定值自動變化步驟、生產(chǎn)原料實際投料量自動控制步驟、生產(chǎn)原料投料量測量步驟和運(yùn)行結(jié)果顯示步驟均在分布式控制系統(tǒng)中自動完成。根據(jù)化工企業(yè)實際生產(chǎn)需求輸入主控原料投料量的設(shè)定值后，進(jìn)一步根據(jù)原料配比系數(shù)K計算輔控原料投料量的設(shè)定值，當(dāng)自動判斷所輸入主控原料和輔控原料投料量較當(dāng)前投料量是增大還是減小后，關(guān)鍵的一步是根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的變化方向自動判斷主控原料和輔控原料投料量設(shè)定值改變的先后順序，最終基于生產(chǎn)原料投料量測量結(jié)果通過反饋控制算法使得2種生產(chǎn)原料實際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，完成負(fù)荷改變后動態(tài)平衡的建立。上述方法能夠幫助化工企業(yè)在升降生產(chǎn)負(fù)荷的過程中，根據(jù)工藝要求動態(tài)完成所需要原料在不同配比要求、升降負(fù)荷時不同加入順序要求下的聯(lián)動控制，主要解決了化工生產(chǎn)過程中?；吩显谪?fù)荷變化時當(dāng)前多由人工控制添加順序所帶來的巨大安全隱患，極大地降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，在最大限度地確?；て髽I(yè)安全生產(chǎn)的同時提高了生產(chǎn)效率和控