軟測量技術(shù)論文：化工中軟測量運用探究

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本文作者：梁玉明王雁芬作者單位：云南云天化國際化工股份有限公司紅磷分公司

生產(chǎn)應(yīng)用實例

1采用差壓測量液位

由于化工生產(chǎn)的特點，有的工況較復(fù)雜或介質(zhì)腐蝕性強，不能在設(shè)備上開孔如儲槽或反應(yīng)器等等，因此，用現(xiàn)有的液位計無法準確測量;有的雖然能測量但不能長期穩(wěn)定運行，而液位又要求嚴格控制;有的可以選擇核液位計，但核液位計不僅價格高，而且核輻射對人身及環(huán)境影響較大，運行成本也較高。采用軟測量可解決類似的測量難題。下面以云南云天化國際化工股份有限公司紅磷分公司磷酸廠磷酸濃縮液位測量為例(見圖1)，來說明采用軟測量方法解決復(fù)雜工況的液位測量的可行性。工況說明:紅磷分公司1#磷酸濃縮系統(tǒng)由東華科技公司設(shè)計，采用強制循環(huán)真空蒸發(fā)技術(shù)，將w(P2O5)=25%左右的稀磷酸濃縮至w(P2O5)=45%～50%，同時蒸發(fā)氣體采用兩級逆流真空氟吸收系統(tǒng)生產(chǎn)出w=12%～16%的H2SiF6。特點是強腐蝕、高真空、設(shè)備內(nèi)件復(fù)雜。控制系統(tǒng)DCS采用艾默生公司的deltav控制系統(tǒng)。

1）第一氟吸收塔T-301A液位的測量

T-301A內(nèi)液相為w=12%～16%的H2SiF6，氣相成分主要為HF、F2、H3PO4蒸汽，溫度68℃左右，表壓10kPa左右。設(shè)備采用A3鋼內(nèi)襯膠板，內(nèi)有多層洗滌噴頭。T-301A液位測量設(shè)計采用雙法蘭液位變送器測量，法蘭膜片為鉭+F隔膜。在使用過程中，由于真空度較高，負壓室鉭+F隔膜經(jīng)常損壞，使用周期僅為一個月左右，正壓室由于有F隔膜的保護能長期使用。雙法蘭液位計大約2．5萬元一臺，如此高的運行費用顯然是不能接受的。2001年，筆者采用軟測量的方式解決了這個問題，具體方法是:把LT-1301雙法蘭液位變送器改為單法蘭變送器，在DCS系統(tǒng)中作算法，用LT-1301的信號減去PIC-1307信號模擬出液位LICA-1301。采用該測量方式后，液位測量10年來穩(wěn)定運行，降低了運行成本并在公司內(nèi)推廣應(yīng)用。

2）磷酸濃縮閃蒸室(V-301A)液位測量

磷酸濃縮閃蒸器(V-301A)是磷酸生產(chǎn)的重要設(shè)備，正常生產(chǎn)時，液相溫度81℃左右，汽相溫度68℃左右，表壓10kPa左右，氣相含F(xiàn)、H3PO4。設(shè)備采用A3鋼內(nèi)襯膠板，下半部襯膠板加碳磚，內(nèi)有多層折流板。1#濃縮閃蒸器(V-301A)液位設(shè)計采用阿瑪特的γ-射線液位計測量，存在測量誤差大、有核輻射的問題。在LICA-1301液位測量使用軟測量技術(shù)獲得成功之后，儀表技術(shù)員在閃蒸器底部的進酸管上安裝一個單法蘭差壓變送器，也使用軟測量方式來測量。具體作法是:用新裝的差壓變送器信號LT－1303A與原有的PIC-1307壓力進行計算，模擬出液位LIA-1303A。這種軟測量方式雖然簡單，但在實際生產(chǎn)中的確解決了一些測量的難題，云南云天化國際化工股份有限公司紅磷分公司從2001年以來一直采用，并推廣到2#、3#、4#濃縮及其它分公司。

2采用物料平衡測量液位

采用物料平衡原理對一些難于直接測量的液位進行軟測量。如3式采用物料平衡原理對一些難測量的液位進行的軟測量。軟測量方法可用于測量液氨儲罐類設(shè)備的液位，但由于流量的誤差累積，K值需根據(jù)實際情況進行修正。

對產(chǎn)品質(zhì)量連續(xù)測量的設(shè)想

對那些只能在實驗室中分析化驗得出的數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品質(zhì)量、過程介質(zhì)成分等，也可以通過軟測量實現(xiàn)在線分析，如DAP水分的測量。DAP水分生產(chǎn)時因不能連續(xù)測量，常常造成分析結(jié)果滯后，有可能導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，這種情況實際存在而又難以解決。影響DAP產(chǎn)品水分的主要因素是磷酸與液氨的比例、管式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度、返料量、干燥空氣的溫度、流量、產(chǎn)品產(chǎn)量等，可通過DCS系統(tǒng)把這些相關(guān)的輔助變量作一個算法模型，再經(jīng)過反復(fù)的在線校正，最終是能測量出產(chǎn)品實時水分的。當然要建立這樣復(fù)雜的數(shù)學模型，需要進行大量的數(shù)據(jù)采集、修正，單靠工廠的技術(shù)力量顯然是不夠的。現(xiàn)在國內(nèi)外一些自動控制產(chǎn)品開發(fā)公司已經(jīng)開發(fā)出一些專門用于軟測量的軟件包，為化工企業(yè)工程技術(shù)人員在開發(fā)和使用軟測量技術(shù)提供了極大的方便，如由美國艾默生公司開發(fā)的DCS控制系統(tǒng)DELTAV，就有專門用于進行軟測量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制平臺DeltaVNeural軟件包，該軟件包具有如下特點:①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建非常方便;②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠以功能塊的形式執(zhí)行;③具有自動預(yù)處理、設(shè)計、培訓(xùn)和檢驗功能;④在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)中，允許專家模式相互作用。DeltaVNeural神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制平臺可以用作上游分析設(shè)備，或者在那些難以操作的場合中取代分析設(shè)備。DeltaV系統(tǒng)的嵌入歷史程序既可以自動記錄歷史數(shù)據(jù)，也可以方便地鏈接流程中的任一參數(shù)，還可以快速而方便地對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練并檢驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)果的準確性，從而獲得每秒鐘一次的質(zhì)量數(shù)據(jù)。DeltaVNeural神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成功用來測量辛烷值、大氣輻射量和其它質(zhì)量參數(shù)。