專利名稱：基于敲擊振動(dòng)的乙炔發(fā)生裝置進(jìn)料過(guò)程自動(dòng)控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)儀表測(cè)量和過(guò)程自動(dòng)控制領(lǐng)域，可用于乙炔發(fā)生裝置的進(jìn)料狀態(tài)的監(jiān)控，基于此監(jiān)控系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)乙炔發(fā)生器進(jìn)料過(guò)程的自動(dòng)化。
背景技術(shù)：
乙炔是生產(chǎn)PVC (聚氯乙烯樹(shù)脂)的原材料之一，由電石和水反應(yīng)生成。乙炔制備過(guò)程中的關(guān)鍵步驟是電石的進(jìn)料過(guò)程控制。以新疆中泰化學(xué)股份有限公司的乙炔制備為例(該公司年產(chǎn)百萬(wàn)噸PVC，其乙炔生產(chǎn)工藝是國(guó)內(nèi)的典型代表)，電石進(jìn)入發(fā)生裝置與工業(yè)水反應(yīng)要經(jīng)過(guò)3個(gè)進(jìn)料容器，如

圖1。該過(guò)程有兩個(gè)重要的操作目標(biāo)確保進(jìn)料過(guò)程的連續(xù)，不阻塞，不架橋；避免乙炔氣體倒灌，引起爆炸。由于電石需要經(jīng)過(guò)3個(gè)容器到達(dá)發(fā)生器，達(dá)到上述兩個(gè)要求的核心操作在于準(zhǔn)確判斷各個(gè)容器內(nèi)的物料狀態(tài)(有料或者無(wú)料)，從而保證下料的順利進(jìn)行。目前這個(gè)復(fù)雜的下料過(guò)程全部由操作工手動(dòng)控制。操作工在控制室內(nèi)根據(jù)工藝流程控制電石的下料，電石下料的每個(gè)步驟，操作工都要開(kāi)啟風(fēng)鎬敲擊儲(chǔ)斗，通過(guò)辨別敲擊聲來(lái)判斷容器內(nèi)的物料是否正常通過(guò)，在一切正常的情況下，操作進(jìn)入下一步驟?，F(xiàn)場(chǎng)敲擊聲通過(guò)麥克傳到控制室，再由聲音判斷物料是否通過(guò)，缺點(diǎn)明顯。一是經(jīng)過(guò)麥克傳來(lái)的敲擊聲失真嚴(yán)重，不易做出判斷，造成做出判斷的時(shí)間較長(zhǎng)，甚至出現(xiàn)誤判。二是聲音容易受到各種噪聲影響。另一方面，整個(gè)進(jìn)料流程全由操作工操作，缺點(diǎn)也很多操作工的操作工作量大，容易疲勞，造成誤操作；而且人力成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種乙炔發(fā)生裝置進(jìn)料過(guò)程自動(dòng)控制的技術(shù)方案。如前所述，該過(guò)程未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的原因在于不能實(shí)時(shí)自動(dòng)判斷容器內(nèi)是否有料。為此，本發(fā)明首先提出一種簡(jiǎn)單的判斷容器內(nèi)是否有料的方法。所述方法以分析容器的敲擊振動(dòng)信號(hào)為基礎(chǔ)，因此建立一個(gè)敲擊振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)。所述的敲擊振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)控系統(tǒng)包含振動(dòng)加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、振動(dòng)信號(hào)分析單元、串口通訊模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，振動(dòng)傳感器是指ICP型加速度傳感器。數(shù)據(jù)采集儀則是多通道數(shù)據(jù)采集儀，以便監(jiān)控多個(gè)儲(chǔ)料容器的振動(dòng)信號(hào)。振動(dòng)分析單元接收振動(dòng)信號(hào)的，同時(shí)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將結(jié)果存在存儲(chǔ)器內(nèi)。所述振動(dòng)分析單元在PC機(jī)上工作。串口通信的特征在于將分析單元得到的信號(hào)特征值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并從PC機(jī)上輸出。D/A模塊則是接收串口輸出的數(shù)字量，將它轉(zhuǎn)成4-20mA的模擬量，該模擬量可以直接連接DCS的模擬量輸入模塊。為了得到準(zhǔn)確的敲擊振動(dòng)信息并根據(jù)此判斷容器內(nèi)是否有料，所述的加速度傳感器安裝在距離容器底部大約IOcm處的容器外壁上。下面具體介紹前述的判斷容器內(nèi)是否有料的方法。首先對(duì)敲擊振動(dòng)信號(hào)做定性的描述。所述的敲擊振動(dòng)信號(hào)是周期信號(hào)，振動(dòng)的頻率等于敲擊的頻率。在容器有料和無(wú)料時(shí)，敲擊振動(dòng)信號(hào)的不同體現(xiàn)在振動(dòng)信號(hào)的幅值衰減速度和能量衰減速度的不同，如圖2。該振動(dòng)信號(hào)的不同是由容器內(nèi)振動(dòng)信號(hào)的不同造成的。例如，在本實(shí)施例中，有料時(shí)，容器內(nèi)介質(zhì)是電石，無(wú)料時(shí)的介質(zhì)是氮?dú)狻８鶕?jù)此，本發(fā)明中提出用振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)有效值判斷容器內(nèi)是否有料。實(shí)時(shí)有效值定義如下
權(quán)利要求
1.基于敲擊振動(dòng)的乙炔發(fā)生裝置進(jìn)料過(guò)程自動(dòng)控制裝置，其特征在于，該裝置包括敲擊振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)，敲擊振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)包括加速度傳感器，數(shù)據(jù)采集儀，振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控分析單元，串口通訊單元和D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元；DCS控制系統(tǒng)連接到進(jìn)料裝置。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置判斷容器內(nèi)是否有料的方法，其特征在于， 實(shí)時(shí)有效值定義如下
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于敲擊振動(dòng)的乙炔發(fā)生裝置進(jìn)料過(guò)程自動(dòng)控制裝置及方法。該方法從敲擊振動(dòng)信號(hào)的能量角度出發(fā)，通過(guò)監(jiān)控敲擊振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)有效值來(lái)判斷容器內(nèi)是否有料根據(jù)實(shí)時(shí)有效值的范圍判斷容器內(nèi)是否有料。該方法簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確。系統(tǒng)包括敲擊振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)。敲擊振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)完成對(duì)敲擊振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)有效值的監(jiān)控，并且向DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供此有效值，由加速度傳感器、振動(dòng)信號(hào)處理單元、串口通訊和D/A模塊組成。DCS控制系統(tǒng)完成振動(dòng)信號(hào)有效值的采集，判斷容器內(nèi)是否有料，并根據(jù)下料工藝實(shí)現(xiàn)進(jìn)料過(guò)程的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)成本低，能有效實(shí)現(xiàn)乙炔下料的自動(dòng)控制，降低操作工作量，提出的判斷容器內(nèi)是否有料的方法可推廣。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103064361SQ20121051488
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者靳其兵, 劉切 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)