實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動(dòng)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(dòng)升降過程中的安全聯(lián)動(dòng)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(shí)，上述工作需要操作人員手動(dòng)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(shí)操作人員必須十分小心的手動(dòng)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(shí)際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致的時(shí)刻，在該時(shí)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(shí)繼續(xù)投入全部精力關(guān)注第二種物料實(shí)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(shí)順序錯(cuò)誤，將對整個(gè)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(shí)必須先增加丙烯的投料量，在降低生產(chǎn)負(fù)荷時(shí)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(dòng)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(shí)際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致的時(shí)刻，達(dá)到該時(shí)刻后立即根據(jù)原料配比要求手動(dòng)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(shí)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(dòng)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(cuò)誤會(huì)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(dòng)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(xiǎn)，因此實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)安全自動(dòng)升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動(dòng)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(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動(dòng)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(xiǎn)，降低操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0007]本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動(dòng)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(dòng)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??；4)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(shí)際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，維持動(dòng)態(tài)平衡。
[0008]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法還包括實(shí)時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)原料實(shí)際投料量的步驟，還可進(jìn)一步包括一個(gè)顯示步驟，實(shí)時(shí)顯示各生產(chǎn)原料的設(shè)定值、實(shí)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(shí)際投料量在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到改變后的設(shè)定值。
[0011]在一種【具體實(shí)施方式】中，步驟4)的操作是:當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷增加時(shí)，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(shí)，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(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)中安全調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，維持動(dòng)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(shí)際投料量；還可以進(jìn)一步包括運(yùn)行結(jié)果顯示模塊，實(shí)時(shí)顯示各生產(chǎn)原料的設(shè)定值、實(shí)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(dòng)判斷增加負(fù)荷時(shí)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(dòng)判斷降低負(fù)荷時(shí)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(dòng)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(shí)際投料量達(dá)到新的設(shè)定值并建立動(dòng)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(shí)際投料量與新的設(shè)定值達(dá)到一致的時(shí)刻時(shí)立即改變另一種物料投料量的技術(shù)缺陷，通過聯(lián)動(dòng)控制將改變生產(chǎn)負(fù)荷時(shí)物料投料量變化順序發(fā)生錯(cuò)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(shí)施示意圖；
[0023]圖2給出了本發(fā)明的用于化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動(dòng)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(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動(dòng)控制方法的優(yōu)選實(shí)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(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動(dòng)控制裝置的優(yōu)選實(shí)施示意圖。
【具體實(shí)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(gè)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(shí)，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(jià)格較貴不適合過量的原料，輔控原料則是價(jià)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(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)的原料，而輔控原料則是必須過量否則會(huì)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(shí)，則可以互相換用。甚至在不為I時(shí)也可以互相換用，因?yàn)樵谝恍┓磻?yīng)中，兩種原料中的任一個(gè)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(shí)是將氯氣作為主控原料，因?yàn)槁葰獠贿m宜過量，否則不僅為發(fā)生危險(xiǎn)，而且會(huì)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(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)升降生產(chǎn)負(fù)荷的聯(lián)動(dòng)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(shí)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(jì)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(dòng)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??；
[0031]原料投料量設(shè)定值自動(dòng)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(shí)際投料量自動(dòng)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(shí)際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，維持動(dòng)態(tài)平衡；
[0033]原料投料量測量步驟，實(shí)時(shí)檢測各生產(chǎn)原料的實(shí)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(shí)際投料量的變化趨勢。
[0035]通常情況下，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，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(dòng)變化步驟、生產(chǎn)原料實(shí)際投料量自動(dòng)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(dòng)完成。根據(jù)化工企業(yè)實(shí)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(jì)算輔控原料投料量的設(shè)定值，當(dāng)自動(dòng)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(dòng)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(shí)際投料量先后達(dá)到各自設(shè)定值，完成負(fù)荷改變后動(dòng)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(dòng)態(tài)完成所需要原料在不同配比要求、升降負(fù)荷時(shí)不同加入順序要求下的聯(lián)動(dòng)控制，主要解決了化工生產(chǎn)過程中?；吩显谪?fù)荷變化時(shí)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(dòng)強(qiáng)度，在最大限度地確保化工企業(yè)安全生產(chǎn)的同時(shí)提高了生產(chǎn)效率和控