[發明專利]具有改進的浪涌能力控制的過程控制器及相關方法

有效

• 申請號: 200810214766.4
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101561662A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: R·納思;S·K·沙馬
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G05B19/02
• 分類號: G05B19/02;G05D9/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王 岳;王小衡

相關申請的交叉引用

本申請要求2007年7月20日提交的名稱為“具有改進的浪涌能力控制的 過程控制器及相關方法”的臨時申請第60/951084號的優先權，將其全文引入到 本申請中作為參考。

技術領域

本發明一般涉及過程控制系統，更具體而言涉及用于控制至少一個浪涌容 器的液面的控制器和與之相關的控制方法以及系統。

背景技術

例如制造工廠、化工廠和煉油廠的處理設備通常使用過程控制系統來管理。 閥、泵、電機、加熱/冷卻裝置和其他工業設備通常執行所需操作以處理在處理 設備中的原料。在其它功能當中，過程控制系統經常控制處理設備中的工業操 作。

在例如石油和石化工業的很多工業中遇到的很普遍的問題，是對包括進入 到特殊處理單元的液體的流體的流速變化進行補償。這種擾動在處理的日常操 作中通常是普通和平常的事件。

一種策略是在液體流動線上包括一個或多個浪涌調整槽，或者在現有的容 器中利用一定容量范圍以提供臨時容量用于平緩流量變化。在例如浪涌調整槽、 分餾柱底部和貯液器等這些容器中的液面可以允許在限度內變化，以便從這些 容器的出口流量變化顯著地小于瞬時的入口流量變化。這樣每個液面作為下游 單元的緩沖器。因此，這種可以接收來自多個不同單元的流量的浪涌能力通過 允許緩沖容器中的液面偏離其設定值但仍在允許限度內，削弱了任何饋給流量 擾動的影響，以便該擾動無法同樣強度地傳播并且過程的操作更加平穩。

有用的緩沖量控制運算算法應當具有幾個重要的特性。緩沖容器中的液面 不能超過高和低液面限制以確保該容器不會溢出或變為空的。當長時間沒有任 何擾動出現時，液面應當在目標水平線(設定值)上標出。可用的緩沖量可以被有 效利用以最小化饋給速率變化和其它過程擾動給在下游過程的影響。算法應當 能夠處理所有形狀的浪涌容器，例如立式圓筒形、臥式圓筒形、圓形、以及具 有內部擋板和各種末端類型的容器。該方法應該相對簡單以便它可以容易維護 和在控制系統平臺上以高速執行。而且，調整控制器不應該困難也不應該需要 很多努力。

基于比例、微積分(PID)控制器的微處理器目前是用于液面控制以降低提供 給下游過程的流量的變化的最普遍使用的控制器。然而，由PID控制器運行的 PID運算法一般已知具有兩個顯著的限制。第一，PID算法一般不能非線性尋址。 第二，PID算法不能被用于明確指定液面的高和低限制。此外，如果輸入流具 有大噪音成分，例如歸因于有噪音的上游過程，利用PID算法的控制將變得越 來越無效。所需要的是非線性液面控制器(NLLC)以及相關算法以更有效地允許 浪涌容器吸收輸入流的輸入波動，以便流向下游過程的出口液體流量更穩定。

發明內容

提供本發明內容以滿足37C.F.R.§1.73的要求，其要求發明的發明內容簡 要地說明本發明的性質和實質。提交本發明內容應理解為其并不是用來解釋或 限制權利要求書的范圍或含義。

用于處理系統中控制浪涌能力的方法包括計算與在容器的當前總量 (inventory)和該容器一般(prevailing)總量限制之間的差值相關的第一參數以及 與在當前總量和總量設定值之間的差值相關的第二參數的步驟，其中處理系統 包括至少一接收包括液體量變化的流體的輸入流并向至少一下游單元提供輸出 流的容器。將第一參數降低第一百分比的非強制時間(unforced?time)(T^*)與第 一時間T1比較。接下來，如果T^*≤T1則基于第一參數調并且如果T^*>T1 則基于第二參數來調整輸入流和輸出流。

該方法可以還包括計算將第一參數降低第一百分比的非強制時間(T^*)的步 驟。在本實施例中計算非強制時間(T^*)的步驟可以包括利用當前總量和在與當前 總量對應的時刻該總量的時間導數的外推。