pH回路 - MFA无模型自适应控制

采用MFA控制技术
收益
精确控制试剂流量。 改进pH控制,pH值变化至少减少50%。
防止试剂加料过量。 化学试剂(酸碱溶液)的消耗大大减少。
实现在全量程范围内对pH值进行自动控制。 环境污染和设备腐蚀程度大大降低。
减少产品pH值的变化。 产品质量和生产效率得到提高。
提高了生产效率和产量。 在几个月或更短的时间内就能完全收回投资。

右图中的曲线是MFA和PID对同一个强酸强碱pH过程进行控制的对比。MFA(上方)能在设定值为7、11和3时在全量程范围内精确控制pH值,而PID(下方)不是调节缓慢就是出现振荡。

应用实例:MFA pH控制在Rohm and Haas公司得到成功应用,并发表于《化学工程杂志》

近90多年来,Rohm and Haas公司一直是专业化工技术领域的领先者。Rohm and Haas公司用通控集团博软公司的无模型自适应(MFA)控制系统成功地控制了有机过程液体中和过程中的难控的pH控制回路。据估计,改进后的控制每年可以节约成本170,000美元。另外,Rohm and Haas的控制工程师Teshome Hailu认为可靠的改进系统还可以降低过程中的固体物质的形成。

被中和的液体是具有不同浓度的二态酸性液体。通常来讲,由于pH回路具有非线性,因此控制时非常困难。

系统最初只设计了一个由Fisher Micro DCI控制的控制阀门。上述方法引出了时间滞后的问题,从而导致了过程很难控制。然而,工厂已经开始生产,停止生产进行控制改进而造成浪费是不允许的。平时重新组态过程需要过程数据的精确转换来形成一个线性控制方案,同时需要实验室的滴定样本分析。规定pH值的设定值为10.6,但当pH值设定在规定值较近时过程会变得不稳定,因此操作工一般都是将pH值设定在12的位置。较高的pH值具有的强腐蚀性会导致在后续的分离装置中形成固体物质。设定PID控制器的增益尽可能地小以保证系统稳定在pH值规定点处,但当有大扰动将pH值跳到远离中性区时,系统的控制响应会变得非常慢。

Rohm and Haas成功地安装了CyboCon CE无模型自适应控制器来控制过程pH值。方案保留了原有的Fisher控制器,通过提供一个新的输入信号用MFA控制器来补偿时间滞后。当CyboCon CE和Fisher控制器之间的通信建立后,投运CyboCon CE就非常简单了。不需要复杂的调整、阶跃测试以及数据采集。

改进pH控制后可以将pH设定值由12降低到11。不仅获得了实际的生产效益,而且操作工对新控制器抑制过程扰动的能力也非常满意。另外,由于降低了后续设备中液体的腐蚀性和固体物质的形成,使得整个系统的可靠性也得到很大的提高。

CyboCon CE控制器的其它pH控制应用实例包括:加州的Chiron公司和巴西的Ultrafertil公司,他们都在很短的时间内收回了投资。

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