一种硫酸原料给料稳定输送系统及方法与流程

本发明属于硫酸原料输送控制，尤其涉及一种硫酸原料给料稳定输送系统及方法。

背景技术：

1、当前传统方案采用流量传感器与变频控制器构成的闭环控制系统，维持给料流速平稳，变频控制器采集管路末端流量传感器的时序数据，实时调整电能驱动频率输出参数，控制泵送机构的输送功率，在处理粘度恒定以及组分单一的液体介质时，控制回路响应滞后量保持在允许精度范围内，属于行业普遍方法，然而，当系统用于处理具有高结晶倾向以及强腐蚀性的高浓度硫酸原料时，其存在控制失稳的缺陷，高浓度硫酸具有热敏结晶物化特性，其流动粘滞阻力根据局域温度降低或浓度瞬时波动发生剧烈非线性跃迁，管路内部传质阻抗突变直接作用于给料受控对象，导致系统内部压力阻力波迅速蔓延，传统控制回路单纯依赖表观流量偏离目标值的事实作为反馈源，其信号采集过程存在不可消除的时间相位滞后，在控制器未能输出有效纠偏指令前，介质流阻变化已经引发明显的流量脉动，甚至导致管路局域产生瞬态超压，瞬态超压造成阀门机械磨损，或者产生下游物料反应配比失衡风险。

2、为缓和上述调节回路的时滞超调问题，行业做法通常采取外置大功率伴热夹套维持输送管路壁面温度恒定，在此基础上，或者采取线性拓宽调节器比例增益常数的手段，以期加速闭环响应速度，但是，外置伴热夹套无法阻断由于上游工艺配料阀门频繁启闭引发的液体局部流阻反冲波，另外，若增大控制回路的反馈调节增益，会在固定的离散采样周期内放大电磁环境噪声与离散数值计算误，由此导致控制频率指令高频发散，造成输送机构强烈震动，引发控制器产生积分饱和发散失效，依靠外置伴热夹套等硬件改良无法抑制流体物性突变引发的系统失稳，控制策略层面同样存在技术瓶颈，例如，授权公告号为cn210171460u的中国发明专利公开了一种dcs控制浓硫酸多步再生并自动加酸的装置，结合控制系统收集流量与浓度信号匹配预设再生曲线，但底层逻辑高度依赖理想流态下的静态工艺曲线与常规偏差反馈调节，面对输送管路中因温度局部波动引发的非线性结晶过程时，滞后响应机制无法逆向解耦传质阻抗瞬态演变，无法在流量实质跌落前进行前馈功率补偿，难以消解调节回路相位时延，且面临流场瞬态压力冲击时易引发回路积分饱和发散。

3、因此，如何利用受控回路原生数据逆向解耦流体传质阻抗变迁特征，并在流量偏离事实发生前完成内部矩阵校准，由此完成调节增益矩阵的参数自适应原位校准，成为本发明所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决利用受控回路原生数据逆向解耦流体传质阻抗变迁特征，并在流量偏离事实发生前完成内部矩阵校准，由此完成调节增益矩阵的参数自适应原位校准的问题。

2、在本技术方案中，一种硫酸原料给料稳定输送系统，包括：

3、流量检测单元，用于采集输送管路的实时流量数据；

4、壁面温度采集单元，用于采集伴热管段的管路壁面温度数据；

5、调节控制单元，连接流量检测单元与壁面温度采集单元，用于基于实时流量数据与管路壁面温度数据计算并输出驱动频率控制指令；调节控制单元包括流阻反演部分、滤波调节部分以及传动滞后补偿部分；

6、流阻反演部分，用于比对频率指令增量与流量变动率以确定流体传质流阻的变动趋势；

7、滤波调节部分，用于根据管路壁面温度数据计算温度空间离散度，并当温度空间离散度大于预设析晶温度阈值时，将低通滤波参数的截止频率调小，且根据管路壁面温度数据的时间下行趋势增大比例增益常数；

8、传动滞后补偿部分，用于当驱动频率控制指令与实时流量数据的响应延迟时间单调上升时计算传动机械间隙参数，并在输出驱动频率控制指令时叠加台阶式跳变频率；

9、驱动频率控制单元，连接调节控制单元，用于根据驱动频率控制指令调节泵送机构的输出功率。

10、优选的，调节控制单元还包括积分挂起模块，积分挂起模块在输送管路产生瞬态压力冲击时将调节回路的积分累计暂停，并根据抗饱和修正系数对控制回路完成稳态偏差修正。

11、优选的，调节控制单元包括用于对管路壁面温度数据进行多点结算的测温采样集群；测温采样集群布置在伴热管段内的多个对称测温点上以获取实时壁面温度，并由调节控制单元计算多个对称测温点之间的壁面温度方差，将壁面温度方差作为温度空间离散度。

12、优选的，调节控制单元在确定变动趋势时，分离出流动响应相位滞后量，并将驱动频率控制指令的增量方向调整为与实时流量数据的瞬态变动率单调相反。

13、优选的，调节控制单元记录驱动频率控制指令与实时流量数据的响应延迟时间，并当响应延迟时间随累计运行时间单调上升时，将上升斜率作为泵送机构的轴承磨损度指标，且在轴承磨损度指标达到预设安全阈值时向外部系统输出维护预警信号。

14、优选的，低通滤波参数的截止频率的调整范围为0.1hz至5.0hz；在温度空间离散度未大于析晶温度阈值时，截止频率为4.5hz；在温度空间离散度大于析晶温度阈值时，调节控制单元将截止频率调整为0.5hz。

15、优选的，析晶温度阈值根据硫酸在不同环境温度下的析晶特征曲线预先标定；调节控制单元将管路壁面温度数据中降温速率的变动点作为析晶温度阈值的触发界限。

16、优选的，调节控制单元包括用于抑制突发异常干扰流阻的瞬态畸变校准子部分；瞬态畸变校准子部分计算驱动频率控制单元的反馈电流数据在当前控制周期内的数值与历史相邻两个控制周期的数值之间的二阶差分值以生成电流畸变斜率变量，且根据电流畸变斜率变量以及温度空间离散度的变化率，对流量偏差量的比例增益常数进行原位修正。

17、优选的，还包括与输送管路连接的安全泄压回流单元以及冲洗单元；在积分挂起模块将调节回路的积分累计暂停且输送管路完全受阻时，安全泄压回流单元开启安全回流阀门，且限制比例增益常数的最大输出功率，并驱动冲洗单元向输送管路内部注入碱液。

18、一种硫酸原料给料稳定输送方法，其用于运行一种硫酸原料给料稳定输送系统，包括：

19、步骤s1，通过流量检测单元采集输送管路的实时流量数据；

20、步骤s2，通过壁面温度采集单元采集伴热管段的管路壁面温度数据；

21、步骤s3，通过调节控制单元基于实时流量数据与管路壁面温度数据计算并输出驱动频率控制指令；

22、步骤s4，通过驱动频率控制单元根据驱动频率控制指令调节泵送机构的输出功率；其中，通过调节控制单元基于实时流量数据与管路壁面温度数据计算并输出驱动频率控制指令；

23、步骤s5，通过流阻反演部分比对频率指令增量与流量变动率以确定流体传质流阻的变动趋势；

24、步骤s6，通过滤波调节部分根据管路壁面温度数据计算温度空间离散度，并当温度空间离散度大于预设析晶温度阈值时，将低通滤波参数的截止频率调小，且根据管路壁面温度数据的时间下行趋势增大比例增益常数；

25、步骤s7，通过传动滞后补偿部分，当驱动频率控制指令与实时流量数据的响应延迟时间单调上升时计算传动机械间隙参数，并在输出驱动频率控制指令时叠加台阶式跳变频率。

26、相对于现有技术，本发明一种硫酸原料给料稳定输送系统，具有以下优势：

27、1、在硫酸原料给料稳定输送中，通过调节控制单元对驱动端反馈电流序列以及管路出口静态压力参数完成滑窗去耦计算，剥离管道静压跃迁产生的影响，提取反映介质本征动态粘度变迁的电流畸变特征值；依据该特征值对流量偏差反馈调节增益项施加原位非线性修正，使控制回路参数随物料流阻演进发生自适应迁移，在降低外置传感器依赖的条件下，消除常规反馈控制对末端表观流量跌落事实的依附，平抑因流体粘度突变带来的调节相位滞后，实现全流域工况下给料流量偏差的动态线性化高精度收敛。

28、2、通过调节控制单元内置的自适应一阶低通动态滤波矩阵，将截止频率与即时流量数据保持单调正相关关联，对差分计算输出的电流畸变斜率变量开展高频噪声频段拦截，削弱高频数值噪声的放大影响；结合逻辑机架弹跳量补偿因子对反馈调节增益项施加动态带宽限制，强行管控单步最大调整幅度不超过前一周期输出值的10%，避免多维工况大范围脉动引发的指令发散缺陷，在保障控制器运行安全稳健的同时，妥善阻断因通道受阻时引起的回路积分饱和发散。

29、3、通过原料结晶监测节点在伴热薄弱管段采集管路壁面的局域温度特征参数，由调节控制单元结算获取温度空间离散度，在温度空间离散度跨越预设的临界结晶势垒阈值时，前置调低自适应一阶低通动态滤波矩阵的截止频率，从源头屏蔽晶核凝聚初期引发的尖峰电流噪声；同步依据温度随时间的单调下行趋势提前调高反馈调节增益项中的比例增益常数，在流动速度发生实质偏离前完成电能驱动频率的前馈功率补偿，改变系统应对局部热漂移与结晶阻力积聚时的控制动态响应。