[發明專利]用于確定儲料罐內的物質特性的多層建模的方法和系統

有效

• 申請號: 201110138255.0
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102354105A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: T·L·布勒文斯;W·K·沃爾茲尼斯;C·J·沃里克
• 申請（專利權）人: 費希爾-羅斯蒙特系統公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

相關申請的交叉引用

本申請要求受益于2010年5月21號公開的，名為“用于確定儲料罐內的物質特性的多層建模的方法和系統”的美國專利申請No.61/347,208，在此將美國專利申請No.61/347,208全文引入作為參考。

技術領域

本發明一般涉及過程控制系統的發明，更具體地，涉及用于確定無混合器的批處理罐內的流體物質特性的多層建模技術的實現。

背景技術

過程控制系統例如在化學、石油或其他過程中使用的過程控制系統一般包括通信地耦接到至少一個主機或操作員工作站并通過模擬、數字或組合的模擬/數字總線通信地耦接到一個或多個現場設備的一個或多個過程控制器和輸入/輸出(I/O)設備。現場設備，可以是，例如，閥、閥定位器、開關和變送器(例如，溫度、壓力和流速傳感器)。該些現場設備在過程中執行例如打開或者關閉閥的過程控制功能以及測量過程控制參數。過程控制器接收表示現場設備所做的過程測量的信號，處理該信息以實現控制例程，并且生成控制信號，該控制信號通過總線或者其他通信線被發送至現場設備以控制操作的運轉。以此方式，過程控制器可以經由總線和/或其他通信鏈路來執行并協調使用現場設備的控制策略。

可使來自現場設備和控制器的控制信息可用于由操作員工作站(例如，基于處理器的系統)執行的一個或多個應用(例如，軟件例程、程序等)，以使操作員能夠施行關于過程的所需的功能，例如查看過程的當前狀態(例如，通過圖形用戶接口)、評估過程、更改過程的操作(例如，通過視覺對象圖)，等等。很多過程控制系統還包括一個或多個應用站(例如，工作站)。一般來說，這些應用站使用通過局域網(LAN)通信地耦接到控制器、操作員工作站和過程控制系統內的其他系統的個人計算機、筆記本或類似物來實現。每個應用站可以包括圖形用戶接口，其顯示包括過程變量值、與過程關聯的質量參數值的過程控制信息、過程故障檢測信息、和/或過程狀態信息。

涉及批處理的過程控制系統通常以各種數量的階段或步驟作為一個批次來處理一些通用的原始物質或給料進行以生產產品。批處理的一個或多個步驟或階段可在諸如處理罐、反應器或其他類型的處理設備的相同設備中執行。給料從各種例如儲料罐的其他罐和其他反應器中在批處理的不同階段被注入反應器中。來自耦接到儲料罐和反應器的現場設備和控制器的過程信息對由操作員工作站執行的、一個或多個應用可用以確保操作員能夠執行關于批處理的所需的功能。

為控制批處理產品的質量，精確理解在過程中的每一階段發生了什么是很重要的。理解在過程的不同階段從儲料罐被供給至各種處理罐的給料的特性是考慮確定最終產品質量的一個因素。例如，給料可根據包含來源、季節、年齡、存儲條件等多種因素而具有不同的特性。對給料特性沒有清楚的理解，控制最終批處理產品的質量將很困難。例如，給料的特性的任何改變，即使在可接受的范圍內，都能夠影響最終批處理產品的反應器操作和質量參數。

在一些過程中，當給料被抽出罐并注入反應器時，當為了為給料獲取均勻的特性，給料被傳遞到儲料罐時，給料被混合。在紊流條件下，通過對流和紊流擴散來混合。擴散可以由不同設備產生：攪拌罐、噴射混合器和超聲波混合器。在給料混合的過程中，還可以通過測量儲料罐的注入濃度、注入流、抽出流和儲料罐水平(或重量)來實現儲料罐抽出濃度的連續計算。使用混合給料的過程還假定完全的混合。

批處理操作通常不使用混合給料。通常周期性的由卡車或反應器裝載批處理中的儲料罐而不使用混合器來混合給料。附加的給料的傳遞可以伴隨著分析數據，該分析數據允許批處理至少說明將被添加到前一給料的注入給料。然而，當儲料罐移除時，將添加更多的給料。注入給料可能包含與舊給料輕微不同的特性。在無混合器的儲料罐內，當新給料被添加到舊給料時，將產生一定量的給料的層化或“分層”。除了分層外，由于自然發生的紊流和其他因素也將產生一定量的層間的混合，但儲料罐內無混合器的話，完全混合是不可能的。因此，在給料離開儲料罐后，很難預測注入到批處理反應器的抽出給料的精確特性。

發明內容