1、分子蒸餾產(chǎn)品密度檢測(cè)分析論文 摘要：概要說(shuō)明了lfz1離心式分子蒸餾裝置及其工藝流程，重點(diǎn)介紹分子蒸餾產(chǎn)品密度實(shí)時(shí)檢測(cè)分析和自適應(yīng)控制方法。根據(jù)射線穿過(guò)被測(cè)液體產(chǎn)品的衰減規(guī)律，測(cè)算餾份產(chǎn)品的密度；采用由一種帶時(shí)變?cè)肼暤南到y(tǒng)模型推導(dǎo)出的自適應(yīng)控制器，實(shí)現(xiàn)分子蒸餾產(chǎn)品密度自動(dòng)控制。 關(guān)鍵詞：lfz1；密度分析；自適應(yīng)控制器 引言 lfz1是黑龍江省計(jì)算中心與國(guó)防科工委遠(yuǎn)望公司（北京）聯(lián)合開發(fā)研制的高真空離心式分子蒸餾裝置。研發(fā)該裝置是國(guó)家921工程的一個(gè)子項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)分子蒸餾產(chǎn)品及中間產(chǎn)品的密度實(shí)時(shí)測(cè)量和自適應(yīng)控制，是其中的一項(xiàng)重要課題。 lfz1主體設(shè)備由錐型旋轉(zhuǎn)加熱面、冷卻冷凝（面）器、重組份冷

2、卻器、冷熱面間距調(diào)節(jié)系統(tǒng)、各餾份收集器、進(jìn)料預(yù)熱系統(tǒng)、高真空機(jī)組、在線分析儀以及計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組成。其工藝流程如下：待分離精制的物料由調(diào)速齒輪泵輸送，經(jīng)過(guò)預(yù)熱先后進(jìn)入兩級(jí)除氣系統(tǒng)，除掉物料中的水氣、氣體、輕組份及其他溶劑。經(jīng)過(guò)充分除氣的物料再次預(yù)熱后，進(jìn)入高真空蒸餾室內(nèi)直接流到轉(zhuǎn)動(dòng)的加熱面中心處；物料在旋轉(zhuǎn)加熱面上被加熱，同時(shí)按渦旋線軌跡，不斷向加熱面外圍移動(dòng)形成液膜；液膜上的較輕組分的分子飛射到冷凝面上被冷凝。由冷凝面導(dǎo)出的輕餾份和由加熱面溢出的重餾份，分別經(jīng)分析儀進(jìn)行密度在線分析，進(jìn)入各自的緩存罐內(nèi)。 為獲得高純度的產(chǎn)品，常需要經(jīng)過(guò)多次循環(huán)蒸餾操作。對(duì)分子蒸餾室而言，因進(jìn)料組成不斷變化，操

3、作條件也不斷變換。相對(duì)于一種進(jìn)料，影響目的產(chǎn)品濃度及得率的主要操作變量是蒸餾室真空度、熱面溫度、冷熱面間距及溫差。分子蒸餾產(chǎn)品密度實(shí)時(shí)測(cè)控子系統(tǒng)的任務(wù)是：在線測(cè)算蒸餾產(chǎn)品密度；按照給定的設(shè)定值序列，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷、熱面溫度以控制分餾切割點(diǎn)。使蒸餾過(guò)程達(dá)到和保持最佳狀態(tài)。 1產(chǎn)品密度在線分析 產(chǎn)品密度在線分析儀是一種利用射線進(jìn)行密度檢測(cè)分析的高精度智能分析設(shè)備，可對(duì)各類分子蒸餾產(chǎn)品、中間產(chǎn)品進(jìn)行非接觸、實(shí)時(shí)測(cè)量，工作中不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、粘度、導(dǎo)電性等物理性能的影響。分析儀由射線放射源、密封于鋼管護(hù)套中的光電探頭（探測(cè)器）和智能分析器組成。 11工作原理 射源發(fā)出的射線，穿過(guò)被測(cè)介質(zhì)，被探測(cè)器

4、接收；所探測(cè)到的信號(hào)經(jīng)放大、濾波處理后，由輸入通道傳送給智能分析器。按照介質(zhì)對(duì)射線的吸收定律，射線穿過(guò)介質(zhì)后，其強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律衰減；而衰減程度與介質(zhì)的密度有關(guān)。智能分析器由射源發(fā)出的射線強(qiáng)度、探測(cè)器接收的射線強(qiáng)度，經(jīng)分析計(jì)算可計(jì)算出被測(cè)介質(zhì)的密度、濃度。工作原理如圖1所示。 12分析公式 被測(cè)介質(zhì)的密度分析計(jì)算的依據(jù)是介質(zhì)對(duì)射線的吸收定律。 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)及容器確定后，d即為常數(shù)，i0、m、由離線標(biāo)定獲得。在線測(cè)算分析時(shí)，被測(cè)介質(zhì)的密度只與探測(cè)器測(cè)得的射線強(qiáng)度有關(guān)。 2產(chǎn)品密度自適應(yīng)控制 21自適應(yīng)控制器 鑒于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，我們采用了如下的帶有未知時(shí)變?cè)肼暤南到y(tǒng)模型。 y*（t）是已知的參考

5、序列（產(chǎn)品密度設(shè)定值）；si，gi是調(diào)試確定的權(quán)系數(shù)（常數(shù)）。時(shí)變參數(shù)ai（t）和bi（t）由一種改進(jìn)的自適應(yīng)kalman濾波在線遞推估計(jì)。 與通?？刂颇Ｐ捅龋摽刂破饔腥缦绿攸c(diǎn)：噪聲統(tǒng)計(jì)不是事先已知的，而是具有一定的時(shí)變特性；控制算法比較簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。 22實(shí)用效果 上述控制器經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的離線調(diào)試后在lfz1裝置上投入使用。運(yùn)行結(jié)果表明，控制器具有良好的性能： （1）用該控制器給出的控制量與同步運(yùn)行的pid算法及人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)大致吻合，但是控制量的變化更合理。 （2）密度設(shè)定值修改后，在很短的時(shí)間內(nèi)，控制輸出即穩(wěn)定在新設(shè)定值附近，表明了控制器的良好特性。 （3）有時(shí)因操作工藝的變動(dòng)，如調(diào)整冷熱面間距而引起密度較大波動(dòng)?？刂破饕部梢栽谳^短的時(shí)間內(nèi)使被控對(duì)象恢復(fù)到穩(wěn)定的狀態(tài)，體現(xiàn)了控制器對(duì)時(shí)變系統(tǒng)的很好的自適應(yīng)特性。 參考文獻(xiàn) 1鄧自立，郭一新.動(dòng)態(tài)系