1.基于PID控制的自适应智能化注水系统,其特征在于,包括:注水部分(1)、动力部分(2)、控制部分(3)和测量变送部分(4);
注水部分(1)包括:加氢反应器(16)、N级管壳式的换热器(12)、空冷器(13)和分离罐(15);加氢反应器(16)底部的加氢反应流出物介质经N级管壳式的换热器(12)、空冷器(13)进口联接,加氢反应流出物经多台并联的空冷器(13)冷却后,经空冷器(13)出口集合管与位于分离罐(15)侧面的进口相联接,加氢反应流出物经分离罐分离为三相,其中气相(19)从分离罐(15)顶部流出,油相(18)从分离罐(15)与进口相对应的侧面流出,酸性水相(20)从分离罐(15)底部流出;N级管壳式的换热器之间的管道、首个换热器入口管道、末个换热器与空冷器(13)之间的管道分别引出N-1条管路、1条管路、1条管路,共N+1条管路构成并联管道,并联管道的各支路管道分别经N+1只规格相同的调节阀(8)节流后汇总至直管(14)与动力部分(2)联接;每级管壳式的换热器(12)的进出口管路分别接有温度变送器(9)、压力变送器(10)和流速变送器(11),共同构成测量变送部分(4),所述三种变送器的信号接控制部分(3)控制各个调节阀(8)所需开度。
2.根据权利要求1所述的基于PID控制的自适应智能化注水系统,其特征在于,所述动力部分(2)包括:电机(5)和水泵(6);电机(5)带动水泵(6)转动,水泵(6)出口与直管(14)进口联接。
3.根据权利要求1所述的基于PID控制的自适应智能化注水系统,其特征在于,所述控制部分(3)包括:控制台(7)和RS485总线(17);所述三种变送器的信号通过RS485总线(17)传送至控制台(7),通过PID控制算法,控制各个调节阀(8)所需开度。
4.根据权利要求1所述的基于PID控制的自适应智能化注水系统,其特征在于,所述N级管壳式的换热器(12),根据工业现场实际需要设定。
5.用于权利要求1所述的基于PID控制的自适应智能化注水系统的注水方法,其特征在于,该注水方法的步骤如下:步骤1):系统稳定运行后,加氢反应流出物自加氢反应器(17)底部依次通过N台换热器(12)和多台并联的空冷器(13)后进入分离罐(15)中;
步骤2):N级串联的换热器(12)的进出口均布设温度变送器(9)、压力变送器(10)和流速变送器(11),三种变送器的总数为(N+1)个;三种类型的变送器分别将检测到的温度信号Ti、压力信号Pi、流速信号Vi通过RS485总线传送给控制台(7),其中i的取值范围为i∈[1,N+
1];
步骤3):控制台(7)收到温度信号Ti、压力信号Pi、流速信号Vi后,对信号作如下过滤分析:由于在正常工况下,换热器或者空冷器两端的温差基本保持恒定,即换热器内无结盐现象;因此,不能直接对相邻两个换热器的温度值求相对误差,而应采用以下计算方式:在t和t+1时刻,任意相邻两温度变送器检测到的温度差值分别为ΔT(i)(t)和ΔT(i)(t+1),ΔT(i)(t)=|T(i+1)(t)-T(i)(t)|ΔT(i)(t+1)=|T(i+1)(t+1)-T(i)(t+1)|
其中,t时刻第i个和第i+1个温度变送器监测到的信号为T(i)(t)和T(i+1)(t);同理,t+1时刻第i个和第i+1个温度变送器监测到的信号为T(i)(t+1)和T(i+1)(t+1);
则相邻两个温度变送器之间的温度信号相对误差为eT(i):
任意相邻两个压力变送器之间的压力信号相对误差为eP(i):
类似地,任意相邻两个流速变送器之间的流速信号相对误差为eV(i):
假定相对误差eX(i),X可分别取值压力P,温度T,或流速V,服从高斯分布E~N(μ,σ2),其概率密度函数为:其中,μ为总体期望,σ2为总体方差,
根据已有的相对误差eX(i)来预测总体中的μ和σ2,计算方法如下:
步骤4):根据3σ原则,对于eX(i)落在(μ-3σ,μ+3σ)以外的概率小于3‰,即把区间(μ-3σ,μ+3σ)视为相对误差eX(i)实际可能的取值区间,而位于取值区间之外的数据视为离群数据,予以剔除;若无离群数据,则直接转到步骤5);否则,筛选出离群的数据点为Tk,Pk,Vk,其中k∈[1,N+1],检查对应的第k个温度变送器、压力变送器、流速变送器并及时进行更换;
步骤5):对任意位置的三个相对误差eT(i)、eP(i)、eV(i)求平均值若 则第i台换热器及其进出口管道没有出现结盐堵塞现象;
若 则第i台换热器及其进出口管道有轻微结盐现象,无需采取措施;
若 则认为第i台换热器及其进出口管道有结盐堵塞现象,需要控制台发出
相应指令给第Q个调节阀,Q∈[1,N],使其对阀门开度实时调整;
步骤6):控制台(7)采用PID控制算法,包含P(比例)、I(积分)、D(微分)三个控制参数,以平均误差 作为整个控制系统的输入,以平均误差 与设定值e0的差值e(t)作为控制器的输入,其中e0=2%,
t时刻调节阀的开度作为控制器的输出ui(t),公式表示为:
其中,Kp、Ki、Kd分别表示比例系数、积分时间常数、微分时间常数,T0为各变送器的采样周期,调节并控制系统达到相应预定要求;
步骤7):在步骤5)中,若 通过步骤6)中的PID控制算法,控制器给定相应的输出值,并通过RS485总线(17)将信号传输给相应的调节阀(8),调节阀门开度,从而改变注水量来冲洗掉结晶形成的铵盐;并同时重复步骤2)~步骤6),直至 控制台(7)输出为零,调节阀开度保持不变。