一种基于双换热器的cstr温度容错控制系统及方法_4

文档序号:8922101阅读:来源:国知局
、uT(t) = Qc(t)且 Qj(t) ^ 3% QjMax时,说明夹套换热器7出现了断流故障,此时,容错控制器8控制故障报警器12输出夹套换热器7故障的报警信号,并控制故障信息显示器13显示夹套换热器7出现了断流故障的信息,同时,温度控制器I对CSTR实际反应温度信号Tp(t)进行实时采集,并通过差值比较器对CSTR实际反应温度信号Tp (t)与CSTR温度设定值Ts进行差值比较得出温度偏差信号e (t),即e (t)=Tp(t)-Ts;然后,温度控制器I对温度偏差信号e(t)进行分析处理,得出对流入盘管换热器6中的载热介质流量进行控制的控制信号uT (t),并发送给盘管流量调节阀3,所述盘管流量调节阀3根据温度控制器I发送给其的对流入盘管换热器6中的载热介质流量进行控制的控制信号uT(t)调节开度,实现对流入盘管换热器6中的载热介质流量的控制,由盘管换热器6对CSTR的温度进行快速控制,使得温度偏差信号e (t)迅速减小并趋于O ;即迅速使CSTR实际反应温度信号Tp⑴恢复到CSTR温度设定值Ts,使|e(t) | = Tp (t)-Ts ;即所述CSTR温度容错控制系统自动将夹套换热器7热交换负荷转移到了盘管换热器6,将CSTR温度的盘管换热器6流量与夹套换热器7流量双重控制转换为了以盘管换热器6流量为单一操纵变量的单回路温度控制,实现了对夹套换热器7出现了断流故障的CSTR温度容错控制,维持了 CSTR温度的平衡控制,以及CSTR反应和生产过程正常;
[0067]为了验证本发明控制方法在夹套换热器7出现了断流故障时的控制效果,通过实验得到时间t = 100s时,夹套换热器7发生断流故障,采用本发明所述控制系统和控制方法的CSTR温度容错控制系统的温度动态响应曲线图如图4a所示,采用本发明所述控制系统和控制方法的CSTR温度容错控制系统的盘管和夹套载热介质流量曲线图如图4b所示。
[0068]图4a中,Tp(t)为CSTR实际反应温度信号,单位为。C ;t为时间,单位为s ;实线SGJTT为基于双换热器的CSTR温度容错控制系统的温度动态响应曲线;图仙中,Q(t)为载热介质流量,单位为m3/h ;t为时间,单位为s ;实线SGJTSGQ为基于双换热器的CSTR温度容错控制系统中盘管换热器6的载热介质流量曲线,虚线SGJTJTQ为基于双换热器的CSTR温度容错控制系统中夹套换热器7的载热介质流量曲线;从图4a和图4b可以明显看出,采用本发明所述CSTR温度容错控制系统和CSTR温度容错控制方法,在时间t = 100s时,夹套换热器7发生断流故障时,所述CSTR温度容错控制系统自动将夹套换热器7热交换负荷转移到了盘管换热器6,维持了 CSTR温度的平衡控制,反应温度保持在72°C,保证了 CSTR反应和生产过程正常。
[0069]情况二、当uCQ(t) = Qj(t)、uT(t) ^ Qc(t) ? Qc(t) ^ 3% Qafex时,说明盘管换热器6出现了断流故障,此时,容错控制器8控制故障报警器12输出盘管换热器6故障的报警信号,并控制故障信息显示器13显示盘管换热器6出现了断流故障的信息,同时,容错控制器8输出控制温度控制器I停止控制盘管流量调节阀3的控制信号给温度控制器1,并输出将盘管流量控制器4调整为系数为I的比例环节的控制信号给盘管流量控制器4,即盘管流量控制器4只传输温度控制器I传输给其的信号,不对其接收到的信号做运算处理,温度控制器I接收到停止控制盘管流量调节阀3的控制信号后,对CSTR实际反应温度信号Tp(t)进行实时采集,并通过差值比较器对CSTR实际反应温度信号Tp(t)与CSTR温度设定值1进行差值比较得出温度偏差信号e(t);然后,温度控制器I对温度偏差信号e(t)进行分析处理,得出对流入夹套换热器7中的载热介质流量进行控制的控制信号u/ (t),并通过盘管流量控制器4发送给夹套流量调节阀5,所述夹套流量调节阀5根据盘管流量控制器4发送给其的对流入夹套换热器7中的载热介质流量进行控制的控制信号u/ (t)调节开度,实现对流入夹套换热器7中的载热介质流量的控制,由夹套换热器7单独承担全部换热负荷,进而实现对CSTR温度Tp (t)进行控制,并保持在CSTR温度设定值Ts的目的。即所述CSTR温度容错控制系统自动将盘管换热器6热交换负荷转移到了夹套换热器7,将CSTR温度的盘管换热器6流量与夹套换热器7流量双重控制转换为了以夹套换热器7流量为单一操纵变量的单回路温度控制,实现了对盘管换热器6出现了断流故障的CSTR温度容错控制,维持了 CSTR温度的平衡控制,以及CSTR反应和生产过程正常。
[0070]为了验证本发明控制方法在盘管换热器6出现了断流故障时的控制效果,通过实验得到时间t = 100s时,盘管换热器6发生断流故障,采用本发明所述控制系统和控制方法的CSTR温度容错控制系统的温度动态响应曲线图如图5a所示,采用本发明所述控制系统和控制方法的CSTR温度容错控制系统的盘管和夹套载热介质流量曲线图如图5b所示。
[0071]图5a中,TP(t)为CSTR实际反应温度信号,单位为°〇;t为时间,单位为s ;实线SGJTT为基于双换热器的CSTR温度容错控制系统的温度动态响应曲线;图5b中,Q(t)为载热介质流量,单位为m3/h ;t为时间,单位为s ;实线SGJTSGQ为基于双换热器的CSTR温度容错控制系统中盘管换热器6的载热介质流量曲线,虚线SGJTJTQ为基于双换热器的CSTR温度容错控制系统中夹套换热器7的载热介质流量曲线;从图5a和图5b可以明显看出,采用本发明所述CSTR温度容错控制系统和CSTR温度容错控制方法,在时间t = 100s时,盘管换热器6发生断流故障时,所述CSTR温度容错控制系统自动将盘管换热器6热交换负荷转移到了夹套换热器7,由于夹套换热器7的换热效率高,因此能消耗较少的载热介质就消除温度偏差,维持了 CSTR温度的平衡控制,反应温度保持在72°C,保证了 CSTR反应和生产过程正常。
[0072]需要说明的是,由于uCQ(t) =Qj(t) B.uT(t) =Qc(t)的情况下,说明盘管换热器6和夹套换热器7均未出现断流故障,此时Tp(t) = Ts, CSTR温度容错控制系统对CSTR温度的控制方法还是按照步骤一?步骤四进行;在实际生产中,同一时刻出现uCQ(t) Φ Qj(t)且%(0 ^Qc(t)的情况,即盘管换热器和夹套换热器同一时出现断流的情况,在CSTR正常反应和生产过程出现的概率极小,因此步骤六只分当Uaj(t) ^Qj(t),uT(t) =Qc(t)且Qj(t) ^ 3% Qjllax时以及当 U CQ(t) = Qj(t)、uT(t) ^ Qc(t)且 Qc(t) ^ 3% QCMax时两种情况实现对CSTR温度的容错控制。
[0073]以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于双换热器的CSTR温度容错控制系统,所述CSTR(9)内部设置有盘管换热器(6),所述CSTR (9)外部设置有夹套换热器(7),所述盘管换热器¢)的载热介质入口处连接有盘管载热介质输入管(11),所述盘管载热介质输入管(11)上设置有用于对流入盘管换热器(6)中的载热介质流量进行调节的盘管流量调节阀(3),所述夹套换热器(7)的载热介质入口处连接有夹套载热介质输入管(10),所述夹套载热介质输入管(10)上设置有用于对流入夹套换热器(7)中的载热介质流量进行调节的夹套流量调节阀(5),所述CSTR温度容错控制系统包括温度控制器(I)和与温度控制器(I)的输出端连接的盘管流量控制器(4),所述温度控制器(I)的输入端接有用于对CSTR(9)的实际反应温度进行实时检测的温度检测装置(2),所述盘管流量调节阀(3)与温度控制器(I)的输出端连接,所述夹套流量调节阀(5)与盘管流量控制器(4)的输出端连接;其特征在于:所述CSTR温度容错控制系统还包括容错控制器(8)以及与容错控制器(8)输出端连接的故障报警器(12)和故障信息显示器(13),所述容错控制器(8)的输入端接有用于对流入盘管换热器¢)中的载热介质流量进行实时
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