负压低温蒸馏装置的温度控制.docx

负压低温蒸馏装置的温度控制李慧，李秀歌，王佳增（长春工业大学电气与电子工程学院，吉林长春１３００１２）摘要：将模糊控制和传统ＰＩＤ控制相结合，设计了ＰＬＣ控制器并应用于蒸馏过程生产装置。实验结果表明，该模糊智能控制算法稳定可靠，系统运行稳定。关键词：蒸馏；模糊控制；ＰＩＤ；ＰＬＣ 控制器中图分类号：ＴＱ０２８．３１文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－１３７４（２０１４）０５－０５１６－０８Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒａｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｕｎｉｔＬＩＨｕｉ，ＬＩＸｉｕ－ｇｅ，ＷＡＮＧＪｉａ－ｚｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈａｎｄＰＩＤ，ａＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｔｈｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｕｚｚｙｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｒｅａｌｉｚａｂｌｅａｎｄｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｅｓｉｎａｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＩＤ；ＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．上方气相分子的增加，有一部分气体分子受到分子碰撞后也会返回液体。在分子蒸馏器内部的温度和真空度保持不变的情况下，液体混合物最终会达到分子运动的动态平衡，从宏观上看，液体系统达到了平衡［２］。目前负压低温分子蒸馏工艺的蒸馏效率低，产品合格率不高，蒸馏装置损耗和能耗大，一个主要的原因就是难以对蒸馏装置的温度实现精确控制。由于负压低温分子蒸馏装置工艺对温度要求精度较高，如果在蒸馏过程中无法对蒸馏装置刮膜器的温度实现精确控制，就会造成蒸发面上提引言０分子蒸馏的工艺要求是首先保持蒸馏器内较高的真空度，然后设置蒸馏器内蒸发面与冷凝面之间的间距小于或等于轻组分物料的蒸汽分子的平均自由程［１］。通过加热蒸馏器内的蒸发面，使得蒸馏液体混合物受热，分子就会获得更多的能量，运动就会加剧，当分子获得足够多的能量时，就会从液体混合物液面逸出而成为气相分子，并在蒸发器内扩散，当分子扩散到内部的冷凝面时，分子就会冷凝成液体，便于收集。同时，随着液面收稿日期：２０１４－０６－２８基金项目：国家自然科学基金资助项目；吉林省科技支撑计划基金资助项目（２０１３０２０６０３０ＧＸ）作者简介：李慧（１９７３－），女，汉族，吉林长春人，长春工业大学教授，博士，主要从事复杂系统的建模优化与控制方向研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｈｕｉ＠ｍａｉｌ．ｃｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．第５期李慧，等：负压低温蒸馏装置的温度控制５１７纯物中不同类型的分子运动混乱，难以确保目标提纯物分子有效分离，造成产品合格率低，同时，不精确的温度对蒸馏装置蒸发器等部件本身也会造成损耗，过高的蒸馏温度还不利于节能，容易造成电能浪费［３］。因此，设计一种负压低温分子蒸馏装置温度控制系统，对于蒸馏行业提高产品质量，降低能源损耗具有重要意义。比较单元、中央温度控制单元、温度调节单元、温度传感器单元和上位机等几个系统单元。其中温度检测比较单元与温度传感器单元连接，中央温度控制单元与温度检测比较单元连接，温度调节单元与中央温度控制单元连接，上位机分别与温度检测比较单元和中央温度控制单元连接。本系统采用闭环控制结构，可以对蒸馏装置的刮膜器温度实现精确控制，使得蒸馏流出过程达到最佳工艺条件，不仅大幅提高了蒸馏效率和产品合格率，同时还有效减小了蒸馏装置对自身的损耗，节约电能。控制系统总体结构如图１所示。系统总体结构１负压低温分子蒸馏装置温度控制系统属于分子蒸馏装置温度控制领域，该系统包括温度检测图１系统总体结构框图差值结果数据和中央温度控制单元中当前选定的最佳控制方案数据，并对上述数据进行存储和显示；上位机能够随时对温度检测比较单元中存储的蒸馏装置刮膜壁温度预期值或中央温度控制单元中存储的温度控制方案进行重新设定。该负压低温分子蒸馏装置温度控制系统采用闭环控制结构，可以对蒸馏装置的刮膜器温度实现精确控制，使得蒸馏流出过程达到最佳工艺条件，不仅大幅提高了蒸馏效率和产品合格率，同时还有效减小了蒸馏装置对自身的损耗，节约电能。系统单元功能设计２负压低温分子蒸馏装置温度控制系统，包括温度检测比较单元、中央温度控制单元、温度调节单元、温度传感器单元、上位机等系统单元。各系统模块的连接方式见图１。系统中各单元