模糊控制在膜分离制氮设备中的应用

以膜分离制氮设备控制系统为例,介绍了基于PLC控制的温度模糊控制器。经过实际运行,具有达到设定温度时间短、反应灵敏、抗干扰能力强等优点。

关键词:模糊控制;膜分离制氮

随着空分技术的不断发展,氮气的应用越来越广泛,已深入到许多工业部门、科学研究和日常生活领域。工业用氮气的制取是以空气为原料,将其中N2分离而得,其方法主要有深冷空分法20世纪80年代在国外兴起的高科技技术,属高分子材料科学,虽起步较晚,但发展较快21世纪新型的十大高科技产上有一种:“谁掌握了膜技术,谁就掌握了化工的未来控制原理由热电阻测得的空气温度,经过温度变送器转换为的标准信号,经由模数转换模块输入到PLCPLC将采样得到的温度信号与设定温度比较后,经过模糊控制运算程序得出加热功率大小出给数模转换模块,通过控制固态继电器的导通频,从而控制加热功率。触摸屏用以设定系统的工作方式、加热温度、报警温度等工艺参数,并对生产工艺过程进行实时监控。当空气温度达到或超过报,电磁阀打开,排空膜分离制氮的工艺过程膜分离制氮的工艺过程见图温度模糊控制进入膜组件的空气温度要求在35～45,而其工作的最佳温度为40。为了使膜组的工作效率最高,使其工作在最佳状态,温度控制采用模糊控制。模糊控制器框图见图膜分离制氮的工艺流程空压机产生的压缩空气经过过滤器、冷冻干燥、气水分离过滤器、超高效除油过滤器后,将洁净的干燥压缩空气加热至35～45送入膜单元,通过调节流量计即可输送所需的气态氮硬件设计控制系统结构如图所示,主要由PLC、模数转换模块、数模转换模块、温度变送器、热电阻固态继电器、加热器、电磁阀、触摸屏等组成,整个控制构成了一个闭环调节系统。加热器由,沿加热室轴线方向均匀分布。在加热室底部设有恒温区,内置热电阻,以测得进入膜组的空气温度模糊控制器框图模糊控制器是模糊控制系统的核心,是一种利用专家知识和操作者经验设计的专家控制系统度控制系统中,通过定时采样温度值与设定温度比并以此作为模糊控制器的输入变量,将加热功率作为模糊控建材技术与应用00517制器的输出变量输入模糊化在进行输入变量的模糊化时,温度偏差控制程序根据受控系统的实际情况,确定输入变量的测量范围和输出变量的控制作用范围,以确定每个变量的论域Ku分别为输入和输出变量的量化因子和比例因子。先经限幅处理,再经量化处EC,直接查询模糊控制表就可获得控制量的变化值将该变化值乘以比例因子Ku就直接得到当前的实际控制量再将该增量与前一采样时刻的实际控制量相加e、温度偏差率个模糊集隶属度函数。根据加热器的运行特点,为了保证系统控制的稳定性,减少超调量和振荡现象,输出变量模糊化定义了个模糊集隶属度函数。上海瑞气膜分离制氮机的工作原理是压缩空气首先经过压缩空气净化单元除去油、水、固体杂质，接着经过加热器，提高洁净压缩空气温度后进入膜分离器连续制取氮气。膜分离器由一种聚酯微型中空纤维束集成，纤维束通过对空气各成份的不同渗透速率来分离空气中的氧气和氮气，其中空气中的O2分子和H2O分子快速渗透过膜纤维从而被脱附掉，而N2分子经过中空纤维微孔得到集束。在控制系统控制下实现连续稳定的输出产品氮气。