一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)，它包括離線辨識(shí)、在線控制部分和醋酸乙烯合成工段；所述離線辨識(shí)部分是通過(guò)采集的離線數(shù)據(jù)，進(jìn)行神經(jīng)數(shù)理模型的建立與辨識(shí)；而在線控制部分是將已經(jīng)辨識(shí)且確認(rèn)有效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型，和BP控制算法用高級(jí)語(yǔ)言編寫成為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序，結(jié)合軟件操作控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，以達(dá)到智能控制的可靠和高效。本發(fā)明專利技術(shù)大大提高了合成過(guò)程中溫的控制精度，從而可有效地提高醋酸乙烯的時(shí)空收率，延長(zhǎng)觸媒使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬化工工藝控制
，具體涉及一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前，乙炔法裝置制醋酸乙烯，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單、催化劑價(jià)廉易得、活性尚好、選擇性高、建廠費(fèi)用低。目前乙炔法醋酸乙烯生產(chǎn)過(guò)程通常采用傳統(tǒng)控制方法，回路中多為簡(jiǎn)單PID控制及其改進(jìn)型，由于被控過(guò)程的滯后較大且過(guò)程的非線性嚴(yán)重，很難達(dá)到理想的控制效果，故其原料轉(zhuǎn)化率低，副反應(yīng)比重大，醋酸乙烯生產(chǎn)率較低，且環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)設(shè)備不易大型化。為此，也有一些企業(yè)采用串級(jí)控制，利用串級(jí)控制系統(tǒng)存在二次回路改善過(guò)程動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)工作頻率，減小容量滯后對(duì)過(guò)程的影響，加快響應(yīng)速度，但是對(duì)于大滯后，串級(jí)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性不能夠發(fā)揮，現(xiàn)有醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制技術(shù)存在著不確定性、非線性、時(shí)滯等問(wèn)題。近年來(lái)，伴隨著先進(jìn)的智能控制技術(shù)(自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家控制等)的廣泛研究和日漸成熟，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)成為國(guó)內(nèi)醋酸乙烯制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)改造的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用于醋酸乙烯合成反應(yīng)器操作控制，避免了傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模中復(fù)雜的機(jī)理分析和推導(dǎo)過(guò)程，并具有自適應(yīng)及快速的優(yōu)點(diǎn)，能較好的解決系統(tǒng)中存在的不確定性、非線性、時(shí)滯等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)，它具有自適應(yīng)強(qiáng)、快速、并行處理和容錯(cuò)性等優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)，它包括離線辨識(shí)部分、在線控制部分和醋酸乙烯合成工段；所述離線辨識(shí)部分包括離線數(shù)據(jù)單元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元。所述離線數(shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)工具瀏覽、報(bào)警數(shù)據(jù)瀏覽、操作記錄數(shù)據(jù)瀏覽和趨勢(shì)數(shù)據(jù)瀏覽的歷史數(shù)據(jù)記錄，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)備份管理。所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元是對(duì)已建立的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練辨識(shí)，從而確定最優(yōu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。所述在線控制部分包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元、數(shù)據(jù)采集單元。所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元，是將編寫的計(jì)算機(jī)程序通過(guò)計(jì)算機(jī)按照軟件操作合成過(guò)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即調(diào)節(jié)器、控制器、傳感器等)調(diào)節(jié)控制合成反應(yīng)器裝置。所述醋酸乙烯合成工段中的信號(hào)傳送給所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元為現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)信號(hào)參數(shù)的調(diào)節(jié)控制和信號(hào)的傳送，包括將信號(hào)傳送給醋酸乙烯合成工段。所述數(shù)據(jù)采集單元，是利用數(shù)據(jù)采集卡采集醋酸乙烯合成工段過(guò)程中的各參數(shù)數(shù)據(jù)，并備份數(shù)據(jù)以備離線辨識(shí)采用。所述醋酸乙烯合成工段中設(shè)有溫度控制器。所述溫度控制器包括流化床反應(yīng)器FQ-1、第一換熱器RJ-1、第二換熱器RJ-2、主控制器TC-1、副控制器TC-2、逆調(diào)節(jié)閥FA-I和正調(diào)節(jié)閥FA-2 ；所述逆調(diào)節(jié)閥FA-I的輸入端接反應(yīng)器入口的混合氣體管道，所述逆調(diào)節(jié)閥FA-I的另兩個(gè)端口分別接第一換熱器RJ-I和副控制器TC-2，所述副控制器TC-2的一端經(jīng)主控制器TC-I和流化床反應(yīng)器FQ-I依次連接；所述副控制器TC-2的第三端與流化床反應(yīng)器FQ-I的輸入端連接；所述第一換熱器RJ-I的另一端與第二換熱器RJ-2串接，第二換熱器RJ-2的另一端與流化床反應(yīng)器FQ-I的輸入端連接；所述副控制器TC-2還與正調(diào)節(jié)閥FA-2連接，所述正調(diào)節(jié)閥FA-2的另一端與流化床反應(yīng)器FQ-I的輸入端連接。優(yōu)選的，所述第一換熱器RJ-I為蒸汽換熱器，所述第二換熱器RJ-2為油換熱器。所述正調(diào)節(jié)閥和逆調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度分別為70%。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果為控制性能好，自適應(yīng)強(qiáng)，由于并行處理的能力使得速度快，能及時(shí)有效控制反應(yīng)器中溫度，為醋酸乙烯的合成生產(chǎn)提供一個(gè)優(yōu)良的條件。附圖說(shuō)明圖I是本專利技術(shù)的原理示意圖。圖2是本專利技術(shù)中溫度控制器的電路圖。圖中各部件說(shuō)明FQ-I是流化床反應(yīng)器；RJ-1是第一換熱器；RJ-2是第二換熱器；TC_1是主控制器；TC-2為副控制器；FA-1為逆調(diào)節(jié)閥；FA-2為正調(diào)節(jié)閥具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本專利技術(shù)具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖I、圖2。本專利技術(shù)一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)，它包括離線辨識(shí)部分、在線控制部分和醋酸乙烯合成工段；所述離線辨識(shí)部分包括離線數(shù)據(jù)單元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元。所述離線數(shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)工具瀏覽、報(bào)警數(shù)據(jù)瀏覽、操作記錄數(shù)據(jù)瀏覽和趨勢(shì)數(shù)據(jù)瀏覽的歷史數(shù)據(jù)記錄，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)備份管理。所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元是對(duì)已建立的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練辨識(shí)，從而確定最優(yōu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。所述在線控制部分包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元、數(shù)據(jù)采集單元。所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元，是將編寫的計(jì)算機(jī)程序通過(guò)計(jì)算機(jī)按照軟件操作合成過(guò)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即調(diào)節(jié)器、控制器、傳感器等)調(diào)節(jié)控制合成反應(yīng)器裝置。所述醋酸乙烯合成工段中的信號(hào)傳送給所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元為現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，如調(diào)節(jié)器、控制閥、變送器等，并實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)信號(hào)參數(shù)的調(diào)節(jié)控制和信號(hào)的傳送，包括將信號(hào)傳送給醋酸乙烯合成工段。所述數(shù)據(jù)采集單元，是利用數(shù)據(jù)采集卡采集醋酸乙烯合成工段過(guò)程中的各參數(shù)數(shù)據(jù)，并備份數(shù)據(jù)以備離線辨識(shí)采用。所述醋酸乙烯合成工段中設(shè)有溫度控制器。所述溫度控制器包括流化床反應(yīng)器FQ-1、第一換熱器RJ-1、第二換熱器RJ-2、主控制器TC-1、副控制器TC-2、逆調(diào)節(jié)閥FA-I和正調(diào)節(jié)閥FA-2 ；所述逆調(diào)節(jié)閥FA-I的輸入端接反應(yīng)器入口的混合氣體管道，所述逆調(diào)節(jié)閥FA-I的另兩個(gè)端口分別接第一換熱器RJ-I和副控制器TC-2，所述副控制器TC-2的一端經(jīng)主控制器TC-I和流化床反應(yīng)器FQ-I依次連接；所述副控制器TC-2的第三端與流化床反應(yīng)器FQ-I的輸入端連接；所述第一換熱器RJ-I的另一端與第二換熱器RJ-2串接，第二換熱器RJ-2的另一端與流化床反應(yīng)器FQ-I的輸入端連接；所述副控制器TC-2還與正調(diào)節(jié)閥FA-2連接，所述正調(diào)節(jié)閥FA-2的另一端與流化床反應(yīng)器FQ-I的輸入端連接。優(yōu)選的，所述第一換熱器RJ-I為蒸汽換熱器，所述第二換熱器RJ-2為油換熱器。本專利技術(shù)方案具體實(shí)施過(guò)程分為兩個(gè)部分I、離線辨識(shí)部分a、由數(shù)據(jù)采集單元(操作記錄數(shù)據(jù)瀏覽工具)采集合成工段各個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)作為離線數(shù)據(jù)單元以備離線辨識(shí)采用有乙炔的流量、醋酸乙烯的流量，合成反應(yīng)器的入口溫度、反應(yīng)器的入口壓力、反應(yīng)器的出口壓力、反應(yīng)器的中溫、反應(yīng)器循環(huán)油的初始溫度以及循環(huán)油的撤出溫度等。b、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元，首先，根據(jù)對(duì)合成反應(yīng)的機(jī)理和各參數(shù)之間的關(guān)系分析，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，確定乙炔醋酸的摩爾比、反應(yīng)器的內(nèi)部壓力、反應(yīng)器入口溫度，反應(yīng)器循環(huán)油溫作為輸入量；以反應(yīng)器中溫作為輸出量，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化域的變換處理。其次，依據(jù)確定的輸入輸出量，并通過(guò)公式_ =來(lái)確定隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，其中i指輸入?yún)⒘康膫€(gè)數(shù)，y指輸出參量的個(gè)數(shù)，a G 。建立起4個(gè)輸入、12個(gè)隱含層，I個(gè)輸出的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。最后，對(duì)建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用BP算法，進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練辨識(shí)，確定最佳的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。2、在線控制部分a、對(duì)確定的最佳的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和控制算法采用其SCX語(yǔ)言編寫成可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，應(yīng)用到DCS控制平臺(tái)。b、編寫的計(jì)算機(jī)程序按照控制要求，通過(guò)總線(數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線)將控制指令傳輸并控制合成過(guò)程中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即調(diào)節(jié)器、控制器、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)，其特征是，它包括離線辨識(shí)部分、在線控制部分和醋酸乙烯合成工段；所述離線辨識(shí)部分包括離線數(shù)據(jù)單元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元；所述離線數(shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)工具瀏覽、報(bào)警數(shù)據(jù)瀏覽、操作記錄數(shù)據(jù)瀏覽和趨勢(shì)數(shù)據(jù)瀏覽的歷史數(shù)據(jù)記錄，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)備份管理；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)單元是對(duì)已建立的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練辨識(shí)，從而確定最優(yōu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；所述在線控制部分包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元、數(shù)據(jù)采集單元；所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元，是將編寫的計(jì)算機(jī)程序通過(guò)計(jì)算機(jī)按照軟件操作合成過(guò)程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)控制合成反應(yīng)器裝置；所述醋酸乙烯合成工段中的信號(hào)傳送給所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元為現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)信號(hào)參數(shù)的調(diào)節(jié)控制和信號(hào)的傳送，包括將信號(hào)傳送給醋酸乙烯合成工段；所述數(shù)據(jù)采集單元，是利用數(shù)據(jù)采集卡采集醋酸乙烯合成工段過(guò)程中的各參數(shù)數(shù)據(jù)，并備份數(shù)據(jù)以備離線辨識(shí)采用。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟華，馬佳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河北科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：