[发明专利]空分装置制氩系统氮塞的防控方法

权利要求书

1、一种空分装置制氩系统氮塞的防控方法，其特征在于它由下列步骤组成：

步骤一、根据空分制氩工艺流程和控制要求，选取氧气纯度、氩馏分氩含量、氩馏分温度和粗氩塔II顶部氩含量作为被控变量；选取气氧取出量、纯液氮回流量和粗氩气提取量作为操作变量；扰动变量为空分负荷量-空气流量；

步骤二、通过装置阶跃序列测试和模型参数辨识，获得各被控变量与相应操作变量间的传递函数模型，其扰动传递函数模型是通过辨识空气流量分别与产品氧气纯度、氩馏分氩含量和氩馏分温度之间的测试数据所获得的；然后将各传递函数模型转化非参数预测模型-阶跃响应模型；

步骤三、从计算机集散控制系统(DCS)中读取k-1时刻各个操作变量的当前值，并得出k-1时刻各操作变量的变化量；

步骤四、通过预测控制算法预测在k-1时刻各操作变量变化量作用下，相应被控变量的未来变化；

步骤五、检测当前各被控变量的测量值，并和原预测值进行比较，对各被控变量的未来预测值进行校正；

步骤六、根据预测控制算法的控制性能指标，优化计算出各操作变量设定值的未来变化量。

2.根据权利要求1所述的空分装置制氩系统氮塞的防控方法，其特征在于步骤一中被控变量氩馏分的温度反映其氮组分的变化比氩馏分氩含量纯度指标更及时、直接。

3.根据权利要求1所述的空分装置制氩系统氮塞的防控方法，其特征在于步骤一中，氩馏分的氩含量和氩馏分温度作为监测氮塞的第一道防线，粗氩塔II顶部氩含量作为其第二道防线，此两道防线用来直观、准确的反应监测制氩系统是否发生氮塞。

4.根据权利要求1所述的空分装置制氩系统氮塞的防控方法，其特征在于步骤一中，被控变量产品氧气纯度用来反映主塔低压塔内各组分的纯度和分布梯度，从而判断主塔的精馏工况是否正常，从根本上防止制氩系统氮塞的发生。

5.根据权利要求1所述的空分装置制氩系统氮塞的防控方法，其特征在于步骤一中，空气流量作为控制器的扰动变量，当空分装置进行负荷调整时，空气流量为控制器提供前馈信息，从而控制器采取相应的调节动作来保证变负荷过程中主塔以及制氩系统精馏工况正常。

6.根据权利要求1所述的空分装置制氩系统氮塞的防控方法，其特征在于所述的预测控制算法是增加了前馈控制功能的预测控制算法，其可测扰动变量-空气流量为各个操作变量提供前馈信息，此前馈控制方法计算出的控制作用分配后与预测控制算法计算出的控制作用叠加，形成最终的控制作用，具体步骤如下：

(1)初始化各被控变量的预测输出向量；各被控变量包括产品氧气纯度、氩馏分氩含量、氩馏分温度和粗氩塔II顶部氩含量；

(2)控制器通过OPC数据接口从DCS中读取各被控变量的当前值和空气流量的当前值，计算出被控变量的预测误差及空气流量的变化量；

(3)根据预测误差校正各被控变量的预测输出值；

(4)被控变量预测值进行移位操作，将作为下一时刻的预测初值；

(5)计算各操作变量(氧气流量、纯液氮回流量和粗氩气流量)的控制增量，并将空气流量所产生的前馈输出分配计算后叠加到各操作变量控制增量上，形成最终的控制作用；各操作变量包括氧气流量、纯液氮回流量和粗氩气流量。

(6)利用移除前馈输出后的控制输出来计算各被控变量的预测输出。