基于软测量技术论文

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1、基于软测量技术的在线浓度检测仪李鉴摘要：木文介绍一种基于软测虽技术的新型仪表，将比璽、温度（或许增加压力、流屋）等工艺参数结合起来，用单片机建模计算、智能检测控制的在线浓度检测仪，适合中国国情，可广泛应用于氯碱行业的化匸液体物料在线浓度检测分析。论文有在犬津化工厂成功投运的数据，初期产品可用于氯苯、氯化卡和盐酸物料生产屮。同时论文还提出一个软测最技术仪表化的研发方向。关键词:软测量建模在线校正成份分析一引言在化工生产中，在线成份浓度分析检测既是生产结果的初步检验，乂是控制生产操作的主要依据。但是，在我国长期以来是弱项，少数大企业用的是昂贵的进口在线工业

2、色谱仪，或者借助一些电导类、超声波类的浓度仪。前者成本高、实时性差，后者适用物料品种少、误差大，冇很人局限性。多数企业采用离线的化验室取样化验或色谱分析，加以人工打比重,估计浓度的土办法，实吋性差，常常误导生产操作，出现废品。同吋，在那些有毒、有害及挥发性化工物料生产中,人工打比重造成环境污染，损害工人健康，这种延续半个世纪的传统工艺已是非改造不可了。二浓度仪何以取代在线成份分析仪如前所述，在线成份分析检测在我国是弱项。严格讲，浓度仪并不是成份分析仪，成份分析仪诸如色谱仪、质谱仪是能精确分析物料的各种复杂成份，只要含一种物质，在分析结果曲线上就会有一个

3、“谱峰”，浓度仪只是定量的检测一种特定的物质在物料中的含量或者在整个物料中所占的份额比例。前者即能分析物料中各种成份的质，又能检测出各种物质的量，后者仅是测出某一种特定物质的含量。我们知道，成份分析是要通过样胡采集后，进行一系列化学式的反应方法、物理的分离烧制方法，花费试剂、特殊材料色谱柱进行化验比对、计算这样一套演变过程，才精确得出所需的成份结果，这是不容易实时在线而冃要冇一定成本的。但是多数化工生产过程，其物料是特定质的，是追求某一种特定质的量。比如：氯化苯生产就是要出一氯化苯，其它含有的对邻苯、二氯化苯、甲苯等，都只能是微量的、不追求的，这样的生

4、产过程，并不需要每-•步都用昂贵的色谱仪来分析各种成份，却要求实吋在线的测知特定质的含量，及时的指导生产操作（色谱仪一般是不能非常实时连续工作的）。浓度仪-主要是在线检测浓度仪，不能作为质检仪器，而作为生产过程中及时反映物料的变化，用以实时指导生产操作、控制类型的仪表是非常必要的，虽然精度可能没有色谱仪、质谱仪那样高，但花费的代价成木要低的多，部分的取代在线成份分析仪的作用，适合我国国情，在广大化工企业中是非常值得推广的。三软测量技术作为浓度仪的理论基础随着计算机技术的高速发展，在过程控制领域，软测量成为-•种先进、重要的研究方式,也可以作为智能仪器仪

5、表的理论基础。著名国际过程控制专家McaVoy教授认为将软测量技术列为未来控制领威需要研究的几大方向之一，具冇广阔应用前景。所谓软测量技术是把常规检测手段与计算机信息处理、科学运算结合起來的一种基于过程辩识、工艺规律，控制机理学习的间接检测技术。化工过程最常规的检测是温度、压力、物位、流量等四大参数，这是比较容易实时在线检测的，基于软测量技术的浓度仪就是把常规的检测手段与计算分析结合起来。软测量技术包含四个内容：1.分析过程机理、确定主导变量和辅助变量；2.计算机的采集、存储、数据处理；3.建立数学模型或经验模型；4.在线校正。有关此四个内容的进一步阐

6、述，请见华东理工大学俞金寿教授的《先进控制系统》、《软测量技术在石油化工屮的应用》等文献。我们在确定浓度仪的主导变量时，很自然就会选用“比重（密度）”这个直接反映成分变化的参数；一般精懈塔的出口温度（物料液温），影响着物料主要成分的浓度作为主要的辅助变量；而询道工序粗帼物料的温度，反映着物料中另一种成分的含量，也可作为另一辅助变量；另外，有些生产过程能够测到各种原料的比例关系，或者各来料口进料的压力参数，也是浓度软测量的机理分析重要内容，甚至可以作为主导变量。当然，这种予知的参数在生产屮要冇化学、物理的反应过程，屮间冇一个惯性加滞后的环节，在建模时考虑

7、进去。另外还有些关联、解耦的关系因素要考虑。计算机技术发展到今天，高速采集捕捉瞬间信息，人面积存储数据表的记忆、实时扫描、管理都已是很容易实现的。软测量技术的浓度仪从理论上讲，可以适用于任一•种可测、可控的生产过程中的物料成份。对于一种新的物料，我们在确定了主导变量和辅助变量后，就可以通过特制的计算机采集器.对于主导变量和辅助变量进行实时监测，大而积记录、存储，就像一个飞机的黑盒了，接好传感器扔在现场，可以以每秒钟或每分钟为单位，记录存储一周、一个月的生产过程发生的参数变化。由于每个数据是按时间记忆的，我们还可以把不好实时采集，人工取样化验室分析结果，

8、按时间记载下来，人工用键盘或软盘输入计算机中。在准确、实时的数据采集基础上，软测量技术的内核，