專利名稱：基于敲擊振動的乙炔發生裝置進料過程自動控制裝置及方法
技術領域：
本發明涉及工業儀表測量和過程自動控制領域，可用于乙炔發生裝置的進料狀態的監控，基于此監控系統和DCS系統可實現乙炔發生器進料過程的自動化。
背景技術：
乙炔是生產PVC (聚氯乙烯樹脂)的原材料之一，由電石和水反應生成。乙炔制備過程中的關鍵步驟是電石的進料過程控制。以新疆中泰化學股份有限公司的乙炔制備為例(該公司年產百萬噸PVC，其乙炔生產工藝是國內的典型代表)，電石進入發生裝置與工業水反應要經過3個進料容器，如
圖1。該過程有兩個重要的操作目標確保進料過程的連續，不阻塞，不架橋；避免乙炔氣體倒灌，引起爆炸。由于電石需要經過3個容器到達發生器，達到上述兩個要求的核心操作在于準確判斷各個容器內的物料狀態(有料或者無料)，從而保證下料的順利進行。目前這個復雜的下料過程全部由操作工手動控制。操作工在控制室內根據工藝流程控制電石的下料，電石下料的每個步驟，操作工都要開啟風鎬敲擊儲斗，通過辨別敲擊聲來判斷容器內的物料是否正常通過，在一切正常的情況下，操作進入下一步驟。現場敲擊聲通過麥克傳到控制室，再由聲音判斷物料是否通過，缺點明顯。一是經過麥克傳來的敲擊聲失真嚴重，不易做出判斷，造成做出判斷的時間較長，甚至出現誤判。二是聲音容易受到各種噪聲影響。另一方面，整個進料流程全由操作工操作，缺點也很多操作工的操作工作量大，容易疲勞，造成誤操作；而且人力成本較高。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種乙炔發生裝置進料過程自動控制的技術方案。如前所述，該過程未能實現自動控制的原因在于不能實時自動判斷容器內是否有料。為此，本發明首先提出一種簡單的判斷容器內是否有料的方法。所述方法以分析容器的敲擊振動信號為基礎，因此建立一個敲擊振動信號監控系統。所述的敲擊振動信號的監控系統包含振動加速度傳感器、數據采集儀、振動信號分析單元、串口通訊模塊和D/A轉換模塊(模數轉換器)。根據本發明的實施例，振動傳感器是指ICP型加速度傳感器。數據采集儀則是多通道數據采集儀，以便監控多個儲料容器的振動信號。振動分析單元接收振動信號的，同時對振動信號進行處理，并將結果存在存儲器內。所述振動分析單元在PC機上工作。串口通信的特征在于將分析單元得到的信號特征值轉換成數字量，并從PC機上輸出。D/A模塊則是接收串口輸出的數字量，將它轉成4-20mA的模擬量，該模擬量可以直接連接DCS的模擬量輸入模塊。為了得到準確的敲擊振動信息并根據此判斷容器內是否有料，所述的加速度傳感器安裝在距離容器底部大約IOcm處的容器外壁上。下面具體介紹前述的判斷容器內是否有料的方法。首先對敲擊振動信號做定性的描述。所述的敲擊振動信號是周期信號，振動的頻率等于敲擊的頻率。在容器有料和無料時，敲擊振動信號的不同體現在振動信號的幅值衰減速度和能量衰減速度的不同，如圖2。該振動信號的不同是由容器內振動信號的不同造成的。例如，在本實施例中，有料時，容器內介質是電石，無料時的介質是氮氣。根據此，本發明中提出用振動信號實時有效值判斷容器內是否有料。實時有效值定義如下
權利要求
1.基于敲擊振動的乙炔發生裝置進料過程自動控制裝置，其特征在于，該裝置包括敲擊振動信號監控系統和DCS控制系統，敲擊振動信號監控系統包括加速度傳感器，數據采集儀，振動信號監控分析單元，串口通訊單元和D/A數據轉換單元；DCS控制系統連接到進料裝置。
2.應用權利要求1所述裝置判斷容器內是否有料的方法，其特征在于， 實時有效值定義如下
全文摘要
本發明公開了一種基于敲擊振動的乙炔發生裝置進料過程自動控制裝置及方法。該方法從敲擊振動信號的能量角度出發，通過監控敲擊振動信號的實時有效值來判斷容器內是否有料根據實時有效值的范圍判斷容器內是否有料。該方法簡單、實時、準確。系統包括敲擊振動信號監控系統和DCS控制系統。敲擊振動信號監控系統完成對敲擊振動信號實時有效值的監控，并且向DCS系統實時提供此有效值，由加速度傳感器、振動信號處理單元、串口通訊和D/A模塊組成。DCS控制系統完成振動信號有效值的采集，判斷容器內是否有料，并根據下料工藝實現進料過程的自動控制。該系統成本低，能有效實現乙炔下料的自動控制，降低操作工作量，提出的判斷容器內是否有料的方法可推廣。
文檔編號G05B19/418GK103064361SQ20121051488
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者靳其兵, 劉切 申請人:北京化工大學