專利名稱：一種精餾塔溫度非線性觀測系統及方法
技術領域：
本發明涉及精餾塔的動態非線性建模領域，特別提出精餾塔溫度非線性觀測器系 統的設計和實現方法。
背景技術：
精餾過程是化工過程中的一種核心過程，精餾塔是其中的一個關鍵單元。長久以 來，精餾塔因為高耗能，低能效的問題成為國際精餾領域研究的焦點。精餾塔具有十分復雜 的強非線性特征。導致精餾塔的簡化非線性建模，非線性動態過程觀測器設計成為一種世 界性難題。傳統的復雜機理模型盡管能夠精確的觀測精餾塔的各種狀態變量，但復雜的機理 模型結構導致模型在線求解效率太低，不能直接應用于控制器設計當中。而基于階躍、脈沖 響應辨識的近似線性模型盡管具有較快的求解速度但是狀態變量觀測精度太低，甚至顯著 偏離真實值。可見實現精餾塔的高效率高精確度的非線性觀測器對于該塔的控制設計節能 研究等方面起著至關重要的作用。

發明內容
為了克服現有的精餾塔溫度觀測系統的狀態變量觀測精度太低、效率低的不足， 本發明提供一種精餾塔的高效率、高精度的溫度觀測的精餾塔溫度非線性觀測系統及方 法、本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種精餾塔溫度非線性觀測系統，包括與精餾塔直接連接的現場智能儀表和DCS 系統，所述DCS系統包括存儲裝置、控制站和上位機，所述現場智能儀表與存儲裝置、控制 站和上位機相連，所述的上位機包括用以預測精餾塔將來時刻的溫度分布的觀測器，所述 觀測器包括溫度分布函數擬合模塊，用以采用歷史數據庫中的各塊塔板溫度Ti擬合溫度分布 函數，并將擬合參數存儲到歷史數據庫當中，采用式(1) (2)得到
(1)
(2)其中，1為塔頂編號，f為進料板編號，η為塔底編號， 為第i塊塔板處預估溫度， Tfflin,r> Tfflaxjr, kr, Tfflinjs, Tfflaxjs, ks為擬合參數，Sr, Ss分別為精餾塔精餾段、提餾段液溫度分布 曲線的位置；將來時刻精餾塔溫度預測模塊，用以根據當前溫度數據以及溫度分布函數預測將 來時刻的溫度變化趨勢，該模塊包括以下兩部分①從歷史數據庫中讀取k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值Ti (k)，計算當前時刻溫度分布曲線位置變化速度，并將曲線位置變化速度存儲到歷史數據庫當中，采用式(3) - (6) 得到
XXk) =
m)=
Tj(k)+c
PxaxlO b
-1
a-l a X1(U)
i=l’2’
Ji
’n dtdS。
dSrn、_ [VY^-LX^-VY^ma-1)(1 + e
-K (J-Sr)\2
HPoc(Tmax 廠 Tmm 力 kre
-K 0~sr )
/-ι
Σ
InlO
T + c-ab dt
(k) =(a-1)(1 + e
HPa(T-TmmJkse
-kAi-sS)
Σ
InlO
T+ c-ab
3 4 5 6
/V /V /V /V其中，k為當前采樣時刻，P為精餾塔壓強，α為相對揮發度，a、b、c為安東尼常 數，Ti (k)、Xi (k)、Yi (k)分別為k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值、液相輕組分濃度和汽相 輕組分濃度，F為進料流率，V、L分別為氣、液相摩爾流率，H為持液量，Zf為進料組分濃度， Xm (k)、Xn(k)分別為k采樣時刻第f-Ι塊塔板和塔底的液相輕組分濃度，Y1GO、Yf (k)分別
為k采樣時刻塔頂和進料板處的汽相輕組分濃度，、^分別為k采樣時刻精餾段
at at
和提餾段的溫度分布曲線位置變化速度；②從歷史數據庫中獲取溫度分布曲線位置變化速度數據，溫度分布函數擬合參 數，采樣周期并計算下一時刻波形位置以及下一時刻溫度分布，采用式(7)_(10)得到

Γ1
at
Ss(k + \) = Ss(k) + ^(k)x0 at
m + l) = Tmm +
7 8
/V /V
m+\)=Tmm +
mm’r . ι +
T-T
ι=1,2,……fl
max, 5 mm, 5
l + e
-ks(i-Ss(k+\))
i=ff+l,
))O 9 1
( (其中，δ為采樣周期，Sr(k),Ss(k)分別為k采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲 線位置，S,(k+l)、Ss(k+l)分別為k+1采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲線位置，+ 為 k+Ι時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值；溫度預測誤差補償模塊，用以從歷史數據庫中獲取當前溫度測量值，以及預測值， 計算預測誤差，修正溫度預測值，采用式(11) (12)得到r^k) = T^k)-T^k)/=1,2,……f{(k + l) = fi(k + l) + ri(k) i=\,2,......,η
)) 1 2 1 1
/V /V其中， (幻為k采樣時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值，r,(k)為k 采樣時刻第i塊塔板的溫度預測誤差，^伙+ 1)為k+Ι采樣時刻的溫度預測修正值；作為優選的一種方案所述的上位機還包括人機界面模塊，用以設定采樣周期，顯
6示觀測器輸出的將來時刻溫度預測值和當前時刻溫度測量值。一種精餾塔的溫度非線性過程觀測方法，所述的觀測方法包括以下步驟1)確定采樣周期，并將相對揮發度α，安東尼常數a、b、C、保存在歷史數據庫當 中；2)檢測k采樣時刻精餾塔壓強P，以及各塔板溫度Ti,計算液相輕組分濃度值
Tj+c
_2] ν10”—1I=IX……(3)
a-\其中，下腳標i為塔板編號，1為塔頂編號，f為進料板編號，η為塔底編號，Xi為第 i塊塔板的液相組分濃度，P為精餾塔壓強，Ti為第i塊塔板的溫度，α為相對揮發度，a、 b、c為安東尼常數；3)從歷史數據庫當中獲取k采樣時刻溫度的測量值，擬合k采樣時刻的溫度分布 函數如式(1) (2)f「T—+^0^1=1,2,……/-7(1)T1= Tmm^s+i=f/+l,……,η(2)其中， 為第i塊塔板處預估溫度，Tfflinjr, Tfflaxjr, kr, Tfflinjs, Tfflaxjs, ks為擬合參數，Sr, Ss分別為精餾塔精餾段、提餾段液溫度分布曲線的位置；4)計算k采樣時刻的溫度分布曲線位置變化速度，并將曲線位置變化速度存儲到 歷史數據庫當中，采用式(4)-(6)得到 ri(k)=1=1,2, …",η
dSr {k) = [VYf (k) - LXf_x (k) - VY1 (k)](a -1)(1 + ) )2
) ) ) 4 5 6
( ( ( f HH,產囈^^
dS^ = I-VYf (k) ~ LXn (k) + LXf—\ (k) + FZf -1)(1 +。^) )2 HPccd-TmmJkse Lr^Zab其中，k為當前采樣時刻，P為精餾塔壓強，α為相對揮發度，a、b、c為安東尼常 數，Ti (k)、Xi (k)、Yi (k)分別為k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值、液相輕組分濃度和汽相 輕組分濃度，F為進料流率，V、L分別為氣、液相摩爾流率，H為持液量，Zf為進料組分濃度， XmGO，Xn(k)分別為k采樣時刻第f-i塊塔板和塔底的液相輕組分濃度，Y1GO、Yf (k)分別
為k采樣時刻塔頂和進料板處的汽相輕組分濃度，，分別為k采樣時刻精餾
atat
段和提餾段的溫度分布曲線位置變化速度；5)預測k+Ι采樣時刻的溫度分布，從歷史數據庫中獲取曲線位置變化速度數據， 溫度分布函數擬合參數，采樣周期值，采用式(7)-(10)得到
Γ1Sr(k + l) = Sr(k) + ^-(k)xS(7)
dt
Ss (k + \)^Ss(k) + ^(k)x5(8)
dt
_6] m + l) = Tmm^r + ^-JsJ^ 1=1,2,……/-1(9)
_7] m+ l) = Tmm^s + ^μ；^ i=f/+l,……,η(10)其中，δ為采樣周期，Sr(k),Ss(k)分別為k采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲 線位置，S,(k+l)、Ss(k+l)分別為k+1采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲線位置，+ 為 k+Ι時刻精餾段、提餾段段第i塊塔板溫度的預測值；6)從歷史數據庫中獲取當前溫度測量值，以及預測值，計算k采樣時刻的溫度預 測誤差過程如式(11)例=T1(U)/=1,2,……(11)其中， (幻為k采樣時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值，r,(k)為k 采樣時刻第i塊塔板的溫度預測誤差；7)修正溫度預測值，采用式(12)得到f{{k + \) = fXk + \) + rXk) /=1,2,……(12)其中，^伙+ 1)為k+Ι采樣時刻的溫度預測修正值。進一步，所述的歷史數據庫為DCS系統的存儲裝置，控制站讀取歷史數據庫，顯示 觀測器工作過程狀態。本發明的有益效果主要表現在1.基于精餾塔的機理模型以及傳熱傳質原理建 立了高精度的精餾塔的簡化非線性動態模型，能夠準確跟蹤反映精餾塔溫度分布的各種 非線性特征，狀態預測比傳統辨識模型更為精確；2.在確保觀測器跟蹤高精度效能的情況 下，能夠同時保持較快的在線求解速度，效率遠遠高于機理模型


圖1是本發明所提出的精餾塔溫度非線性觀測系統的結構圖。圖2是上位機觀測器實現方法的原理圖。圖3是本發明所提出的精餾塔非線性觀測方法流程圖。
具體實施例方式下面根據附圖具體說明本發明。實施例1參照圖1，圖2和圖3，一種精餾塔溫度非線性觀測系統，包括與精餾塔1直接連接 的現場智能儀表2和DCS系統13，所述DCS系統13包括存儲裝置4、控制站5及上位機6， 所述現場智能儀表2與存儲裝置4、控制站5和上位機6通過現場總線和數據接口 3依次相 連；所述的智能儀表用以實現檢測模塊7的功能即檢測得到精餾塔的溫度、壓強數據，所述 的數據接口用以實現I/O模塊8的功能即數據的輸入輸出。所述的上位機6包括用以預測精餾塔將來時刻的溫度分布的觀測器，所述的觀測 器包括溫度分布函數擬合模塊9，將來時刻精餾塔溫度預測模塊11，溫度預測誤差補償模
8塊10。 所述的溫度分布函數擬合模塊9，采用歷史數據庫中的各塊塔板溫度Ti擬合溫度 分布函數，并將擬合參數存儲到歷史數據庫當中，采用式(1) (2)得到 其中，1為塔頂編號，f為進料板編號，η為塔底編號， 為第i塊塔板處預估溫度， Tfflin,r> Tfflaxjr, kr, Tfflinjs, Tfflaxjs, ks為擬合參數，Sr, Ss分別為精餾塔精餾段、提餾段液溫度分布 曲線的位置。所述的將來時刻精餾塔溫度預測模塊11，根據當前溫度數據以及溫度分布函數預 測將來時刻的溫度變化趨勢，該模塊包括以下兩部分①從歷史數據庫中讀取溫度測量值Ti (k)，計算當前時刻溫度分布曲線位置變化 速度，并將曲線位置變化速度存儲到歷史數據庫當中，采用式(3)_(6)得到 其中，k為當前采樣時刻，P為精餾塔壓強，α為相對揮發度，a、b、c為安東尼 (Antonie)常數，Ti (k) ,Xi (k) ,Yi (k)分別為k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值、液相輕組分 濃度和汽相輕組分濃度，F為進料流率，V、L分別為氣、液相摩爾流率，H為持液量，Zf為進料 組分濃度，Xh (k)，Xn(k)分別為k采樣時刻第f-Ι塊塔板和塔底的液相輕組分濃度，Y1 (k)、
(幻分別為k采樣
Yf (k)分別為k采樣時刻塔頂和進料板處的汽相輕組分濃度，#(幻，^f-
atat
時刻精餾段和提餾段的溫度分布曲線位置變化速度。 ②從歷史數據庫中獲取溫度分布曲線位置變化速度數據，溫度分布函數擬合參 數，采樣周期并計算下一時刻波形位置以及下一時刻溫度分布，采用式(7)_(10)得到 其中，δ為采樣周期，Sr(k),Ss(k)分別為k采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲 線位置，S,(k+l)、Ss(k+l)分別為k+1采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲線位置，+ 為 k+Ι時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值。所述的溫度預測誤差補償模塊10，從歷史數據庫中獲取當前溫度測量值，以及預 測值，計算預測誤差，修正溫度預測值，采用式(11) (12)得到rj(k) = T^k)-T^k)/=1,2,……(11) 其中， (幻為k采樣時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值，r,(k)為k 采樣時刻第i塊塔板的溫度預測誤差，^伙+ 1)為k+Ι采樣時刻的溫度預測修正值。所述的上位機包括人機界面模塊12，用于設定采樣周期，顯示觀測器輸出的將來 時刻溫度預測值和當前時刻溫度測量值。實施例2參照圖1、圖2和圖3，一種精餾塔的溫度非線性過程觀測方法，所述的觀測方法包 括以下步驟1)如圖3模塊14確定采樣周期，并將相對揮發度α，安東尼(Antonie)常數a、 b、c、保存在歷史數據庫當中；2)如圖3模塊15檢測k采樣時刻精餾塔壓強P，以及各塔板溫度Ti,計算液相輕 組分濃度值 其中，下腳標i為塔板編號，1為塔頂編號，f為進料板編號，η為塔底編號，Xi為第 i塊塔板的液相組分濃度，P為精餾塔壓強，Ti為第i塊塔板的溫度，α為相對揮發度，a、 b、c為安東尼(Antonie)常數；(3)如圖3模塊16從歷史數據庫當中獲取k采樣時刻溫度的測量值，擬合k采樣 時刻的溫度分布函數如式⑴⑵ 其中， 為第i塊塔板處預估溫度，Tfflinjr, Tfflaxjr, kr, Tfflinjs, Tfflaxjs, ks為擬合參數，Sr, Ss分別為精餾塔精餾段、提餾段液溫度分布曲線的位置；4)如圖3模塊17計算k采樣時刻的溫度分布曲線位置變化速度，并將曲線位置變 化速度存儲到歷史數據庫當中，采用式(4)_(6)得到
............',、 其中，k為當前采樣時刻，P為精餾塔壓強，α為相對揮發度，a、b、c為安東尼常 數，Ti (k)、Xi (k)、Yi (k)分別為k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值、液相輕組分濃度和汽相 輕組分濃度，F為進料流率，V、L分別為氣、液相摩爾流率，H為持液量，Zf為進料組分濃度， XmGO，Xn(k)分別為k采樣時刻第f-i塊塔板和塔底的液相輕組分濃度，Y1GO、Yf (k)分別
為k采樣時刻塔頂和進料板處的汽相輕組分濃度，，分別為k采樣時刻精餾
段和提餾段的溫度分布曲線位置變化速度；5)如圖3模塊18預測k+Ι采樣時刻的溫度分布，從歷史數據庫中獲取曲線位置變 化速度數據，溫度分布函數擬合參數，采樣周期值，采用式(7)_(10)得到
其中，δ為采樣周期，民(k)、Ss(k)分別為k采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲 線位置，
分別為k+1采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲線位置
k+Ι時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值；6)如圖3模塊19從歷史數據庫中獲取當前溫度測量值，以及預測值，計算k采樣 時刻的溫度預測誤差過程如式(11) 其中，ri (k)為k采樣時刻第i塊塔板的溫度預測誤差；7)如圖3模塊20修正溫度預測值，采用式(12)得到 其中， (幻為k采樣時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值
采樣時刻的溫度預測修正值。所述的歷史數據庫為DCS系統中上午存儲裝置4，所述的DCS系統13包括數據接 口 3，存儲裝置4，控制站5，其中控制站5可以讀取歷史數據庫，顯示觀測器工作過程狀態。上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和 權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
一種精餾塔溫度非線性觀測系統，包括與精餾塔直接連接的現場智能儀表和DCS系統，所述DCS系統包括存儲裝置、控制站和上位機，所述現場智能儀表與存儲裝置、控制站和上位機相連，其特征在于所述的上位機包括用以預測精餾塔將來時刻的溫度分布的觀測器，所述觀測器包括溫度分布函數擬合模塊，用以采用歷史數據庫中的各塊塔板溫度Ti擬合溫度分布函數，并將擬合參數存儲到歷史數據庫當中，采用式(1)(2)得到 <mrow><msub> <mover><mi>T</mi><mo>^</mo> </mover> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>T</mi> <mrow><mi>min</mi><mo>,</mo><mi>r</mi> </mrow></msub><mo>+</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>T</mi> <mrow><mi>max</mi><mo>,</mo><mi>r</mi> </mrow></msub><mo>-</mo><msub> <mi>T</mi> <mrow><mi>min</mi><mo>,</mo><mi>r</mi> </mrow></msub> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><msub> <mi>k</mi> <mi>r</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <msub><mi>S</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msup> </mrow></mfrac><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1,2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>f</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> 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</mrow>其中，1為塔頂編號，f為進料板編號，n為塔底編號，為第i塊塔板處預估溫度，Tmin，r、Tmax，r、kr、Tmin，s、Tmax，s、ks為擬合參數，Sr、Ss分別為精餾塔精餾段、提餾段液溫度分布曲線的位置；將來時刻精餾塔溫度預測模塊，用以根據當前溫度數據以及溫度分布函數預測將來時刻的溫度變化趨勢，該模塊包括以下兩部分①從歷史數據庫中讀取k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值Ti(k)，計算當前時刻溫度分布曲線位置變化速度，并將曲線位置變化速度存儲到歷史數據庫當中，采用式(3) (6)得到 <mrow><msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>P</mi><mo>&times;</mo><mi>&alpha;</mi><mo>&times;</mo><msup> <mn>10</mn> <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>c</mi> </mrow> <mi>b</mi></mfrac><mo>-</mo><mi>a</mi> </mrow></msup><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>&alpha;</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></mfrac><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1,2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>Y</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> 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1塊塔板和塔底的液相輕組分濃度，Y1(k)、Yf(k)分別為k采樣時刻塔頂和進料板處的汽相輕組分濃度，分別為k采樣時刻精餾段和提餾段的溫度分布曲線位置變化速度；②從歷史數據庫中獲取溫度分布曲線位置變化速度數據，溫度分布函數擬合參數，采樣周期并計算下一時刻波形位置以及下一時刻溫度分布，采用式(7) (10)得到 <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>r</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>S</mi> <mi>r</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac> <mrow><mi>d</mi><msub> <mi>S</mi> <mi>r</mi></msub> </mrow> <mi>dt</mi></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><mi>&delta;</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>S</mi> <mi>s</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>S</mi> <mi>s</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac> <mrow><mi>d</mi><msub> <mi>S</mi> <mi>s</mi></msub> </mrow> <mi>dt</mi></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> 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2.如權利要求1所述的精餾塔溫度非線性觀測器系統，其特征在于所述的上位機還 包括人機界面模塊，用以設定采樣周期，顯示觀測器輸出的將來時刻溫度預測值和當前時 刻溫度測量值。
3.—種如權利要求1所述的精餾塔的溫度非線性過程觀測系統實現的溫度非線性過 程觀測方法，其特征在于所述的觀測方法包括以下步驟1)確定采樣周期，并將相對揮發度α，安東尼常數a、b、c、保存在歷史數據庫當中；2)檢測k采樣時刻精餾塔壓強P，以及各塔板溫度Ti,計算液相輕組分濃度值 其中，下腳標i為塔板編號，1為塔頂編號，f為進料板編號，η為塔底編號，Xi為第i塊 塔板的液相組分濃度，P為精餾塔壓強，Ti為第i塊塔板的溫度，α為相對揮發度，a、b、c 為安東尼常數；3)從歷史數據庫當中獲取k采樣時刻溫度的測量值，擬合k采樣時刻的溫度分布函數 如式(1)⑵ 其中， 為第i塊塔板處預估溫度，TmiM、Tmax,r、kr、Tmin,s、Tmax,s、ks為擬合參數，民、Ss分 別為精餾塔精餾段、提餾段液溫度分布曲線的位置；4)計算k采樣時刻的溫度分布曲線位置變化速度，并將曲線位置變化速度存儲到歷史 數據庫當中，采用式(4)"(6)得到 其中，k為當前采樣時刻，P為精餾塔壓強，α為相對揮發度，a、b、c為安東尼常數， Ti (k)、XiGO、YiGO分別為k采樣時刻第i塊塔板溫度測量值、液相輕組分濃度和汽相輕 組分濃度，F為進料流率，V、L分別為氣、液相摩爾流率，H為持液量，Zf為進料組分濃度， XmGO，Xn(k)分別為k采樣時刻第f-i塊塔板和塔底的液相輕組分濃度，Y1GO、Yf (k)分別為k采樣時刻塔頂和進料板處的汽相輕組分濃度，，分別為k采樣時刻精餾atat段和提餾段的溫度分布曲線位置變化速度；5)預測k+Ι采樣時刻的溫度分布，從歷史數據庫中獲取曲線位置變化速度數據，溫度 分布函數擬合參數，采樣周期值，采用式(7)-(10)得到 其中，δ為采樣周期，民(k)、Ss(k)分別為k采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲線位 置，S,(k+l)、Ss(k+l)分別為k+1采樣時刻精餾段、提餾段溫度分布曲線位置，+ 為Κ+1 時刻精餾段、提餾段段第i塊塔板溫度的預測值；6)從歷史數據庫中獲取當前溫度測量值，以及預測值，計算k采樣時刻的溫度預測誤 差過程如式(11) 其中， (幻為k采樣時刻精餾段或提餾段的第i塊塔板溫度的預測值，r,(k)為k采樣 時刻第i塊塔板的溫度預測誤差；7)修正溫度預測值，采用式(12)得到f{{k + \) = fXk + \) + rXk) /=1,2,……(12) 其中，f如+ 1)為k+Ι采樣時刻的溫度預測修正值。
4.如權利要求3溫度非線性過程觀測方法，其特征在于所述的歷史數據庫為DCS系 統的存儲裝置，控制站讀取歷史數據庫，顯示觀測器工作過程狀態。
全文摘要
一種精餾塔溫度非線性觀測系統，包括與精餾塔直接連接的現場智能儀表和DCS系統，所述DCS系統包括存儲裝置、控制站和上位機，所述現場智能儀表與存儲裝置、控制站和上位機相連，所述的上位機包括用以預測精餾塔將來時刻的塔板溫度分布的觀測器，所述的觀測器包括溫度分布函數擬合模塊、將來時刻精餾塔塔板溫度預測模塊和溫度預測誤差補償模塊。本發明也提供了一種精餾塔的非線性溫度觀測方法。本發明能夠有效快速的在線預測精餾塔將來時刻的溫度變化，準確地反映精餾塔的強非線性動態特性，實現高效率、高精度的溫度觀測。
文檔編號B01D3/14GK101890246SQ20101021375
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月30日 優先權日2010年6月30日
發明者劉興高, 周葉翔 申請人:浙江大學