[發明專利]一種化工過程變比值控制方法

在審

• 申請號: 202010039176.3
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111142388A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 蔡明山;蔡雙;李技云
• 申請（專利權）人: 湖南文理學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉熙

1.一種化工過程變比值控制方法，包括變比值控制系統，其特征在于：所述變比值控制系統包括控制器(1)和交互器(2)，所述控制器(1)的連接端設有主量控器(3)，所述主量控器(3)一側設有主流控閥(4)，所述主量控器(3)一側設有環境監測器(5)，所述控制器(1)的連接端還設有從量控器(6)，所述從量控器(6)一側設有從流控閥(7)；

所述交互器(2)用于人與控制器(1)的人機交互，化工原料反應比例數據輸入和信息反饋，所述主量控器(3)和主流控閥(4)分別用于控制自變量物料的供量和投入速率，所述從量控器(6)和從流控閥(7)分別用于控制因變量物料的供量和投入速率，所述環境監測器(5)用于監測反應環境，并將實時環境數據發送控制器(1)獲得變比值差異因子；

所述控制器(1)內部設有除法器和比較器，所述除法器用于主物料實際投入與輸入化工原料反應比例數據對應標準參照，得出參照比例系數，從而得到物料實際投入比；

所述變比值控制系統還包括計量器(8)、計時器(9)和比域微調器(10)，所述控制器(1)的連接端設有報警器(11)，所述計量器(8)用于計算反應過程釋放氣體的體積，計時器(9)記錄反應過程釋放氣體至標準體積的時間間隔，由控制器(1)計算輸出瞬時反應速率，比較器用于比較反應過程中的穩定性，比域微調器(10)用于微調物料實際投入比和投入速率，報警器(11)用于化工反應過程中存在非正常波動時的報警；

采用變比值控制系統的變比值控制方法具體如下：

步驟一：深入了解化工反應過程和基本制備原理，明確物料反應比值和環境影響因素，分析并確定自變量和從變量；

步驟二：自變量和從變量確定后，在適宜反應環境下調試反應設備，并在交互機輸入反應物信息及各反應物添加比例，隨后將各物料準備就緒后放置在反應設備的供料斗內，計算自變量物料預投入量并輸入交互器(2)，隨后開始進行化工生產；

步驟三：控制器(1)計算出根據實際預投入量和化工原料反應比例數據配合除法器，得出參照比例系數，從而得到物料實際投入比，由主量控器(3)和從量控器(6)均勻投料，并根據主流控閥(4)的供料速度和化工原料反應比例數據配合除法器，計算出主流控閥(4)的因變量物料供料速度，使化工生產穩定進行；

步驟四：當計量器(8)和計時器(9)配合控制器(1)計算出化工物料反應進行的瞬時反應速率，比較器實時比較反應速率瞬時變化值，當反應速率發生非正常波動時，控制器(1)采集環境監測器(5)數據中在交互器(2)上顯示異常環境因素，同時控制報警器(11)報警；

步驟五：報警器(11)報警后比域微調器(10)啟動，并微調物料實際投入比和投入速度，降低物料反應波動。

2.根據權利要求1所述的一種化工過程變比值控制方法，其特征在于：所述因變量物料的數量設置為多個，所述自變量物料設置為反應主料，表示為Q₁，所述因變量物料設置為反應輔料，表示為Q₂，則除法器的計算公式如下：

其中，Q₁^b為自變量比例添加值，Q₁^s為自變量物料實際預添加值，Q_x^b為因變量比例添加值，Q_x^s為因變量實際預添加值，k為變比值差異因子；

并根據自變量物料實際預添加值和求出的因變量實際預添加值以及標準反應時間，求出各物料的反應速率，從而得到各物料投入速率，公式具體如下：

其中，v₁^s為自變量物料實際預添加速率，v_x^s為因變量物料實際預添加速率，t為化工過程化學反應總用時。

3.根據權利要求1所述的一種化工過程變比值控制方法，其特征在于：所述交互器(2)設置為觸摸顯示屏，所述觸摸顯示屏與控制器(1)電性連接。

4.根據權利要求1所述的一種化工過程變比值控制方法，其特征在于：所述計量器(8)設置于反應設備排氣口，使用密封罐體收集反應排放氣體，計算其排放體積和壓強變化值獲得排氣量。