JPH03199882A - 空気液化分離装置の運転方法 - Google Patents
空気液化分離装置の運転方法Info
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- JPH03199882A JPH03199882A JP33623789A JP33623789A JPH03199882A JP H03199882 A JPH03199882 A JP H03199882A JP 33623789 A JP33623789 A JP 33623789A JP 33623789 A JP33623789 A JP 33623789A JP H03199882 A JPH03199882 A JP H03199882A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
- F25J3/04848—Control strategy, e.g. advanced process control or dynamic modeling
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
- F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、計算機（コンピュータ）を用いて空気液化
分離装置等のプラントを自動運転するに当たり、最適な
自動操業変更および製品純度等のプロセス状態の監視・
調整操作を行なうための運転方法に関する。
分離装置等のプラントを自動運転するに当たり、最適な
自動操業変更および製品純度等のプロセス状態の監視・
調整操作を行なうための運転方法に関する。
第１０図に空気液化分離装置の例を示す。
すなわち、原料となる空気は空気濾過器を経て空気圧縮
機で約５ｋｇ／−に圧縮加圧された後、水洗冷却塔で冷
却洗浄される。次に熱交換器に入り、製品酸素、製品窒
素および廃窒素と熱交換して約１、７０℃近くまで冷却
され、精測塔下塔に導かれる。下塔に導入された空気は
予備精測され、下塔の頂部で窒素分に富んだ窒素ガスを
得るとともに下塔の底部で酸素成分約４０％の液体空気
となる。なお、下塔の中間部より抽出された気体空気は
熱交換器における原料空気との熱交換に用いられた後膨
張タービンに入り、ここで寒冷を発生した後上塔に導か
れる。一方、下塔の底部に溜まった液体空気、頂部およ
び頂部近傍に溜まった窒素分を多く含む液体窒素は各々
導管を通って上塔の中部、上部および上部近傍へ導かれ
る。さらに、上塔で精測分離され、上塔底部より製品酸
素ガス。
機で約５ｋｇ／−に圧縮加圧された後、水洗冷却塔で冷
却洗浄される。次に熱交換器に入り、製品酸素、製品窒
素および廃窒素と熱交換して約１、７０℃近くまで冷却
され、精測塔下塔に導かれる。下塔に導入された空気は
予備精測され、下塔の頂部で窒素分に富んだ窒素ガスを
得るとともに下塔の底部で酸素成分約４０％の液体空気
となる。なお、下塔の中間部より抽出された気体空気は
熱交換器における原料空気との熱交換に用いられた後膨
張タービンに入り、ここで寒冷を発生した後上塔に導か
れる。一方、下塔の底部に溜まった液体空気、頂部およ
び頂部近傍に溜まった窒素分を多く含む液体窒素は各々
導管を通って上塔の中部、上部および上部近傍へ導かれ
る。さらに、上塔で精測分離され、上塔底部より製品酸
素ガス。
頂部より製品窒素ガス、中部より廃窒素ガスとして抽出
され、上述の如く熱交換器内で原料空気と熱交換後、外
部へ供給される。一方、原料アルゴンガスは上塔中部近
傍より抽出され、導管を通って粗アルゴン塔へ供給され
る。
され、上述の如く熱交換器内で原料空気と熱交換後、外
部へ供給される。一方、原料アルゴンガスは上塔中部近
傍より抽出され、導管を通って粗アルゴン塔へ供給され
る。
このように構成される空気液化分離装置の自動化につい
ては、従来から種々提案はされているものの、計算機の
プログラムが複雑となってその必要容量が増大し、不経
済となるなどの理由から、画一的な制御方法がとられて
いるのが一般的である。例えば、自動操業変更に関して
は、空気液化分離装置の主製品である酸素発生量の自動
変更であり、この酸素発生量に見合う原料空気量を始め
とする変更に必要な調節弁関係の調整を行ない、併せて
酸素量に見合う製品窒素やアルゴン発生量を定め、酸素
の発生量が定まれば他の製品発生量も定まる、と言った
ような画一的なものに過ぎない。
ては、従来から種々提案はされているものの、計算機の
プログラムが複雑となってその必要容量が増大し、不経
済となるなどの理由から、画一的な制御方法がとられて
いるのが一般的である。例えば、自動操業変更に関して
は、空気液化分離装置の主製品である酸素発生量の自動
変更であり、この酸素発生量に見合う原料空気量を始め
とする変更に必要な調節弁関係の調整を行ない、併せて
酸素量に見合う製品窒素やアルゴン発生量を定め、酸素
の発生量が定まれば他の製品発生量も定まる、と言った
ような画一的なものに過ぎない。
しかしながら、このような方法では酸素の発生量に対し
常に窒素あるいはアルゴンなどの他の製品発生量も定ま
ってしまうため、特に鉄鋼業のように酸素、窒素および
アルゴンの使用量が一定でない分野においては、その誤
差分だけの余剰製品を大気に放散しながら操業を続ける
こととなり、製品製造単価の増大を招くことになる。
常に窒素あるいはアルゴンなどの他の製品発生量も定ま
ってしまうため、特に鉄鋼業のように酸素、窒素および
アルゴンの使用量が一定でない分野においては、その誤
差分だけの余剰製品を大気に放散しながら操業を続ける
こととなり、製品製造単価の増大を招くことになる。
一方、製品純度および精留塔上塔液体酸素液面レベルな
どの空気液化分離装置の状態制御においても、従来型の
異常または正常復帰の判断方法が絶対値管理であるため
、特に空気液化分離装置のように、制御操作を行なって
も純度等に変化が現われるまでに時間遅れのあるプラン
トでは、絶対値管理だけではオーバーシュート現象をお
こし、規定値以内に安定維持させることが困難である。
どの空気液化分離装置の状態制御においても、従来型の
異常または正常復帰の判断方法が絶対値管理であるため
、特に空気液化分離装置のように、制御操作を行なって
も純度等に変化が現われるまでに時間遅れのあるプラン
トでは、絶対値管理だけではオーバーシュート現象をお
こし、規定値以内に安定維持させることが困難である。
また、空気液化分離装置は各製品の純度間や純度と精留
塔上塔液体酸素液面レベル間に強い相互干渉作用を有す
る特徴を持っており、従来型の計算機を用いた例えば酸
素純度制御方法の如く、製品酸素発生量を増減するか、
あるいは原料空気量を増減するなどの画一的な制御方法
では、空気液化分離装置の状態如何によっては必ずしも
うまく行かず、他の製品純度にも影響がでるためその純
度制御も必要になるなど、空気液化分離装置を安定維持
させることが困難である、などの問題がある。
塔上塔液体酸素液面レベル間に強い相互干渉作用を有す
る特徴を持っており、従来型の計算機を用いた例えば酸
素純度制御方法の如く、製品酸素発生量を増減するか、
あるいは原料空気量を増減するなどの画一的な制御方法
では、空気液化分離装置の状態如何によっては必ずしも
うまく行かず、他の製品純度にも影響がでるためその純
度制御も必要になるなど、空気液化分離装置を安定維持
させることが困難である、などの問題がある。
したがって、この発明の目的は上述の如き従来方式の欠
点を解消し、安定かつ経済的な運転を可能にすることに
ある。
点を解消し、安定かつ経済的な運転を可能にすることに
ある。
計算機により制御されて酸素、窒素または酸素。
窒素およびアルゴンを製造する空気液化分離装置の操業
を変更するに当たり、前記各製品の単独増減操作および
複数製品の同時増減操作のための操業変更パターンを、
別途人力される前記各製品の設定値にもとづき選択して
操業変更操作を行なう。
を変更するに当たり、前記各製品の単独増減操作および
複数製品の同時増減操作のための操業変更パターンを、
別途人力される前記各製品の設定値にもとづき選択して
操業変更操作を行なう。
ここで、異常時調整中に増減操作指示が与えられたとき
に、この増減操作指示によって現在の異常が回復する方
向の場合は増減操作指示を有効とし、現在の異常が悪化
（拡大）する方向の場合は無効とする一方、操業変更中
に異常が発生したときは、その異常を回復させるための
調整を実行しつつ操業変更を継続する。
に、この増減操作指示によって現在の異常が回復する方
向の場合は増減操作指示を有効とし、現在の異常が悪化
（拡大）する方向の場合は無効とする一方、操業変更中
に異常が発生したときは、その異常を回復させるための
調整を実行しつつ操業変更を継続する。
また、計算機を用いてプロセス量を制御するに当たり、
各プロセス量の各々に上限値、上上限値。
各プロセス量の各々に上限値、上上限値。
下限値およびｆｆ限値を設定しておき、上上限値または
ｆｆ限値を越えたときは無条件に異常と判断して異常復
旧のための調整を開始するとともに、各プロセスの状態
値が上限値と上上限値または下限値とｆｆ限値との間に
あるときは過去所定時間の実績状態値から傾きと上上限
値またはｆｆ限値に到達するまでの時間を予測し、この
時間が所定値以内の場合に異常と判断して異常復旧のた
めの調整を開始する一方、調整の結果前記算出された傾
きが変化（上昇→下降、下降−上昇〉したときは上限値
または下限値に到達するまでの時間を求め、これが所定
値以内の場合は正常復帰と判断して調整操作を終了する
。
ｆｆ限値を越えたときは無条件に異常と判断して異常復
旧のための調整を開始するとともに、各プロセスの状態
値が上限値と上上限値または下限値とｆｆ限値との間に
あるときは過去所定時間の実績状態値から傾きと上上限
値またはｆｆ限値に到達するまでの時間を予測し、この
時間が所定値以内の場合に異常と判断して異常復旧のた
めの調整を開始する一方、調整の結果前記算出された傾
きが変化（上昇→下降、下降−上昇〉したときは上限値
または下限値に到達するまでの時間を求め、これが所定
値以内の場合は正常復帰と判断して調整操作を終了する
。
さらには、酸素、窒素または酸素、窒素およびアルゴン
を製造する空気液化分離装置を制御するに当たり、酸素
純度と窒素純度または酸素純度と精留塔液体酸素レベル
を含むプロセス量が同時に異常になった場合は、互いに
干渉して悪影響を及ぼすことなく最適な操作端および操
作量を選択して操作を行なう。
を製造する空気液化分離装置を制御するに当たり、酸素
純度と窒素純度または酸素純度と精留塔液体酸素レベル
を含むプロセス量が同時に異常になった場合は、互いに
干渉して悪影響を及ぼすことなく最適な操作端および操
作量を選択して操作を行なう。
第１は、計算機にエキスパートシステムを用いたことで
あり、これにより以下の如き、従来のプログラムでは複
雑で容量を増大させるといわれている運転方法でも、°
簡単かつ経済的に実施できるようにした。
あり、これにより以下の如き、従来のプログラムでは複
雑で容量を増大させるといわれている運転方法でも、°
簡単かつ経済的に実施できるようにした。
第２は、操業変更に当たり、従来は製品酸素の発生量に
必要な原料空気流量を算出して、製品酸素発生量に対応
した原料空気流量あるいはその他製品流量や装置安定操
業に必要な調整弁の開度調整を行なっていたが、この発
明による操業においては製品窒素に必要な原料空気流量
、またはアルゴンに必要な原料空気流量の関係を把握し
、各製品の発生量をそれぞれ自由に設定して各製品発生
バランスをとるに当たって最低必要な原料空気流量を供
給するようにしたこと、併せて上記バランスにおける装
置安定操業に必要な調整弁の最適開度の関係を把握した
ことにより、その関係式を計算機に記憶しておき、各製
品発生量を任意に選択できる、自由度のある操業変更と
最も経済的な運転とを可能にしている。
必要な原料空気流量を算出して、製品酸素発生量に対応
した原料空気流量あるいはその他製品流量や装置安定操
業に必要な調整弁の開度調整を行なっていたが、この発
明による操業においては製品窒素に必要な原料空気流量
、またはアルゴンに必要な原料空気流量の関係を把握し
、各製品の発生量をそれぞれ自由に設定して各製品発生
バランスをとるに当たって最低必要な原料空気流量を供
給するようにしたこと、併せて上記バランスにおける装
置安定操業に必要な調整弁の最適開度の関係を把握した
ことにより、その関係式を計算機に記憶しておき、各製
品発生量を任意に選択できる、自由度のある操業変更と
最も経済的な運転とを可能にしている。
第３は、空気液化分離装置の純度または精留塔内の液面
レベル、圧力といったプロセスの状態を監視するに当た
り、従来の絶対値管理に対して許容値、異常値の２つの
値を設定し、この２つの値への到達時間によって状態監
視を行なうことにより、フィードフォワード制御は勿論
のこと、異常状態のランク付けも容易に行なえ、このラ
ンクと各種制御方法を組み合わせることで、より一層制
御性能を向上させる。
レベル、圧力といったプロセスの状態を監視するに当た
り、従来の絶対値管理に対して許容値、異常値の２つの
値を設定し、この２つの値への到達時間によって状態監
視を行なうことにより、フィードフォワード制御は勿論
のこと、異常状態のランク付けも容易に行なえ、このラ
ンクと各種制御方法を組み合わせることで、より一層制
御性能を向上させる。
第４は、純度または精留塔内の液面レベルの如きプロセ
ス状態の制御において、例えば製品酸素純度の純度制御
であれば、制御操作種別として製品酸素発生量の増減、
原料空気流量の増減、膨張タービン風量などの複数の操
作種別を設け、製品酸素純度のみの異常や製品酸素純度
と製品窒素純度など複数の異常が重なったときや、上記
異常ランクの程度によってそれぞれ異なった制御操作を
自動的に選択、実施することにより、成る１つの制御を
行なったために別の制御が必要になる、といった相互干
渉動作を防止し、安定な操業を可能にする。
ス状態の制御において、例えば製品酸素純度の純度制御
であれば、制御操作種別として製品酸素発生量の増減、
原料空気流量の増減、膨張タービン風量などの複数の操
作種別を設け、製品酸素純度のみの異常や製品酸素純度
と製品窒素純度など複数の異常が重なったときや、上記
異常ランクの程度によってそれぞれ異なった制御操作を
自動的に選択、実施することにより、成る１つの制御を
行なったために別の制御が必要になる、といった相互干
渉動作を防止し、安定な操業を可能にする。
第１図はこの発明が適用されるシステムを示すブロック
図、第２図は計算機システムの全体動作を説明するため
の概略フローチャート、第３図は０ 第２図に■で示す動作の一例を説明するための概略フロ
ーチャート、第４図は第２図に■で示す動作の一例を具
体的に説明するためのフローチャートである。
図、第２図は計算機システムの全体動作を説明するため
の概略フローチャート、第３図は０ 第２図に■で示す動作の一例を説明するための概略フロ
ーチャート、第４図は第２図に■で示す動作の一例を具
体的に説明するためのフローチャートである。
第１図において、■は計算機システム、２は計測制御装
置、３は空気液化分離装置（＃素プラントともいう）、
４はＣＲＴデイスプレィ、５はプリンタである。なお、
計測制御装置２を介して制御される酸素プラント３の運
転を行なう計算機システム１は少なくともエキスパート
システムを有しており、このエキスパートシステムは推
論機構と、酸素プラントの運転につき経験豊富な熟練オ
ペレータから得た増減操作または調整操作に関する専門
知識をｉ ｆ ” ｔ ｈ ｅ ｎ形式のルールと数式
で表現した知識ベースとから構成されている。そして、
推論機構により得られた値は計測制御装置２に与えられ
ると同時に、推論を実行する毎に推論によって得られた
値および操作量がオペレータに通知され、プリンタ５に
よって印字される。
置、３は空気液化分離装置（＃素プラントともいう）、
４はＣＲＴデイスプレィ、５はプリンタである。なお、
計測制御装置２を介して制御される酸素プラント３の運
転を行なう計算機システム１は少なくともエキスパート
システムを有しており、このエキスパートシステムは推
論機構と、酸素プラントの運転につき経験豊富な熟練オ
ペレータから得た増減操作または調整操作に関する専門
知識をｉ ｆ ” ｔ ｈ ｅ ｎ形式のルールと数式
で表現した知識ベースとから構成されている。そして、
推論機構により得られた値は計測制御装置２に与えられ
ると同時に、推論を実行する毎に推論によって得られた
値および操作量がオペレータに通知され、プリンタ５に
よって印字される。
エキスパートシステムはオペレータが運用監視画面４か
ら製品酸素、製品窒素、粗アルゴン（Ａｒ）の発生量の
いずれか１つまたは複数同時に発生量目標値を入力する
ことによって起動され、現在の流量（原料空気量、製品
酸素量、粗アルゴン（Ａｒ）量）や純度（製品酸素純度
、製品窒素純度、粗アルゴン中酸素濃度）、上塔底部の
液体酸素（ＬＯ）液位（レベル）、下塔から上塔への液
体窒素（還流液）流量を調節する弁開度などのプロセス
データと、上記知識ベースとから増減操作を行なう。
ら製品酸素、製品窒素、粗アルゴン（Ａｒ）の発生量の
いずれか１つまたは複数同時に発生量目標値を入力する
ことによって起動され、現在の流量（原料空気量、製品
酸素量、粗アルゴン（Ａｒ）量）や純度（製品酸素純度
、製品窒素純度、粗アルゴン中酸素濃度）、上塔底部の
液体酸素（ＬＯ）液位（レベル）、下塔から上塔への液
体窒素（還流液）流量を調節する弁開度などのプロセス
データと、上記知識ベースとから増減操作を行なう。
ここで、オペレータが運用監視画面４を用いて発生量目
標値を入力すると、これに誤りがないかどうかを調べる
。入力目標値に誤りがなければ、現在量と比較して目標
値の方が大きければ増量操作、目標値の方が小さければ
減量操作の如く各操作変更パターンを自動的に判断する
。操作変更パターンの種類を以下に示す。
標値を入力すると、これに誤りがないかどうかを調べる
。入力目標値に誤りがなければ、現在量と比較して目標
値の方が大きければ増量操作、目標値の方が小さければ
減量操作の如く各操作変更パターンを自動的に判断する
。操作変更パターンの種類を以下に示す。
イ）酸素単独増量
口）酸素単独減量
ハ）窒素単独増量
１
２
ニ）窒素単独減量
ホ）粗Ａｒ単独増量
へ）粗Ａｒ単独減量
ト）酸素増量、窒素増量
チ）！２素減量、窒素減量
ワ）酸素増量、窒素減量
ヌ）酸素減量、窒素増量
単一製品または複数製品の発生目標値が与えられれば、
最終的に必要な空気（Ａ ｉ ｒ） Ｊｉは次式より求
められる。
最終的に必要な空気（Ａ ｉ ｒ） Ｊｉは次式より求
められる。
Ａｉｒ量−ＡＩ’０２量＋Ｂｌ ・ （１）Ａ
ｉｒ量＝Ａ２・ （Ｃｈ量十Ｎ２量十粗Ａｒ量十Ｂ２）
・・・（２） Ａｉｒ量−Ａ３−粗Ａｒ量十Ｂ３ −（３）ここに、
Ａ１−Ａ３およびＢ１〜Ｂ３は定数であり、０２量、Ｎ
２量、粗Ａｒ量としては目標値を、また変更しないもの
は現在値をそれぞれ用い、（１）〜（３）式で最も値の
大きいものを必要空気量とする。
ｉｒ量＝Ａ２・ （Ｃｈ量十Ｎ２量十粗Ａｒ量十Ｂ２）
・・・（２） Ａｉｒ量−Ａ３−粗Ａｒ量十Ｂ３ −（３）ここに、
Ａ１−Ａ３およびＢ１〜Ｂ３は定数であり、０２量、Ｎ
２量、粗Ａｒ量としては目標値を、また変更しないもの
は現在値をそれぞれ用い、（１）〜（３）式で最も値の
大きいものを必要空気量とする。
また、上記のような増減指示が与えられたときは、その
操作が可能か否かを第５図に示す如きテーブルを用いて
判断する。例えば、酸素単独増量の場合、製品酸素純度
が安定あるいは良化傾向であれば、その操作を受は付け
る。なお、判定の結果指定の操作が不可と判定されたら
、その旨をオペレータに通知するとともに、操作の取り
消しを行なう。
操作が可能か否かを第５図に示す如きテーブルを用いて
判断する。例えば、酸素単独増量の場合、製品酸素純度
が安定あるいは良化傾向であれば、その操作を受は付け
る。なお、判定の結果指定の操作が不可と判定されたら
、その旨をオペレータに通知するとともに、操作の取り
消しを行なう。
このようにして必要空気量が求まれば、各製品の増減単
位量（１ステツプ量）とそれに見合う空気量（変更空気
量）の増減を成る時間間隔で複数回行ないながら、所定
の製品発生量およびそれに見合う必要空気量まで増減操
作を行なう。
位量（１ステツプ量）とそれに見合う空気量（変更空気
量）の増減を成る時間間隔で複数回行ないながら、所定
の製品発生量およびそれに見合う必要空気量まで増減操
作を行なう。
変更空気量の計算式を以下に示す。
（ａ）変更空気量＝現在空気量ＳＶ＋ＡＩ・酸素増減単
位 （ｂ）変更空気量＝ＡＩ・酸素設定値十Ｂ１（Ｃ）変更
空気量−Ａ２・ （酸素設定値十窒素設定値＋現在粗Ａ
ｒ量ｓｖ＋Ｂ２） （ｄ）変更空気量−現在空気量ＳＶ＋Ａ３・粗Ａｒ増減
単位 ３ ４ （ｅ）変更空気量−Ａ３・粗Ａｒ量設定値十Ｂ３ここに
、設定値は各製品発生量の現在値に増減単位量を加算し
た値、ＳＶは各製品発生量の現在値、また増減単位は各
製品発生量の１ステツプにおける増減単位量をそれぞれ
示す。
位 （ｂ）変更空気量＝ＡＩ・酸素設定値十Ｂ１（Ｃ）変更
空気量−Ａ２・ （酸素設定値十窒素設定値＋現在粗Ａ
ｒ量ｓｖ＋Ｂ２） （ｄ）変更空気量−現在空気量ＳＶ＋Ａ３・粗Ａｒ増減
単位 ３ ４ （ｅ）変更空気量−Ａ３・粗Ａｒ量設定値十Ｂ３ここに
、設定値は各製品発生量の現在値に増減単位量を加算し
た値、ＳＶは各製品発生量の現在値、また増減単位は各
製品発生量の１ステツプにおける増減単位量をそれぞれ
示す。
上記式の使い方は、第６図のとおりである。すなわち、
同図からも明らかなように、上記（１）〜（３）式につ
いて、各製品発生量の現在値を用いて計算した結果、ど
の式の値が最大となるかによって大別し、次に上記（１
）〜（３）式について目標値を用いて計算した結果、ど
の式の値が最大となるかによって（ａ）〜（ｅ）のいず
れかを選択するものである。
同図からも明らかなように、上記（１）〜（３）式につ
いて、各製品発生量の現在値を用いて計算した結果、ど
の式の値が最大となるかによって大別し、次に上記（１
）〜（３）式について目標値を用いて計算した結果、ど
の式の値が最大となるかによって（ａ）〜（ｅ）のいず
れかを選択するものである。
次に、各製品発生量と還流液調節弁Ｖ１の開度との関係
につき、第７図を参照して説明する。
につき、第７図を参照して説明する。
すなわち、第７図の如き０２量の範囲と、そのときのＡ
ｉｒ量、０２量、Ｎ２量と定数に１１〜に１３、に２１
〜に２３．に３１〜に３３とから次式により弁開度を算
出する。なお、Ｋ１１−Ｋｌ３は同図の範囲（Ｉ）、に
２１〜に２３は範囲（１１） 、 Ｋ３１−に３３は範
囲（１）における多量の定数を示す。
ｉｒ量、０２量、Ｎ２量と定数に１１〜に１３、に２１
〜に２３．に３１〜に３３とから次式により弁開度を算
出する。なお、Ｋ１１−Ｋｌ３は同図の範囲（Ｉ）、に
２１〜に２３は範囲（１１） 、 Ｋ３１−に３３は範
囲（１）における多量の定数を示す。
Ｖ１弁開度＝に１１＊Ａｉｒ量十に１２’ｋＯｚ量＋に
１３’）’Ｎ２量＋定数 Ｖ１弁開度＝に２１＊Ａｉｒ量＋に２２＊０２量＋に２
３＊ＮＺ量＋定数 ｖ１弁開度＝に３１＊Ａｉｒ量十に３２’ｌ’Ｏｚ量＋
に３３＊Ｎ２量十定数 その後は目標発生値になるまで単位操作を繰り返し、目
標値に達したら処理を終了し、その旨をオペレータに知
らせる。以上の如き動作を増減操作として第２図に示す
。ここでは０２量の増減操作のみを示し、他の増減操作
は省略している。
１３’）’Ｎ２量＋定数 Ｖ１弁開度＝に２１＊Ａｉｒ量＋に２２＊０２量＋に２
３＊ＮＺ量＋定数 ｖ１弁開度＝に３１＊Ａｉｒ量十に３２’ｌ’Ｏｚ量＋
に３３＊Ｎ２量十定数 その後は目標発生値になるまで単位操作を繰り返し、目
標値に達したら処理を終了し、その旨をオペレータに知
らせる。以上の如き動作を増減操作として第２図に示す
。ここでは０２量の増減操作のみを示し、他の増減操作
は省略している。
このような増減操作中に後述の如き異常が発生したとき
は、異常を回復させるための調整操作を実施しつつ操業
を′ｍ続する。このときの動作を第２図に増減操作中の
純度調整・監視として示し、その内容の一部を第３図に
示す。
は、異常を回復させるための調整操作を実施しつつ操業
を′ｍ続する。このときの動作を第２図に増減操作中の
純度調整・監視として示し、その内容の一部を第３図に
示す。
すなわち、酸素純度、窒素純度、粗Ａｒ純度およびＬｏ
レベル等を監視し、異常が発生したらそ５ ６ れぞれの監視項目に対応する調整操作を行なうもので、
第３図は０２減量中の純度監視動作の一部としての一１
〜■−４までのステップを実行することを示している。
レベル等を監視し、異常が発生したらそ５ ６ れぞれの監視項目に対応する調整操作を行なうもので、
第３図は０２減量中の純度監視動作の一部としての一１
〜■−４までのステップを実行することを示している。
つまり、ｏｚＭ量中の純度監視動作でありながら、他の
項目の監視とその有効性を考慮しつつ、かつ０２減量ロ
ツク（■−２参照〉を含む異常回復のための調整操作を
実行しながら、増減操作を継続するようにしている。
項目の監視とその有効性を考慮しつつ、かつ０２減量ロ
ツク（■−２参照〉を含む異常回復のための調整操作を
実行しながら、増減操作を継続するようにしている。
一方、エキスパートシステムは以上の如き操作変更処理
と並行して、所定のプログラムによりプラント状況を常
時監視する。このときの動作を、第２図に増減操作をし
ていないときの純度監視・調整として示す。
と並行して、所定のプログラムによりプラント状況を常
時監視する。このときの動作を、第２図に増減操作をし
ていないときの純度監視・調整として示す。
この監視に当たっては、純度や液面レベル等のプロセス
データを逐次収集し、これらを最小二乗法によって直線
近似してその変化傾向を予測するに当たり、まず第８図
のような範囲を設定して判断する。同図のＰＨ，ＰＬは
許容範囲の上限、下限を、ＰＨＨ，ＰＬＬは上上限、下
下限をそれぞれ示している。そして、平常時監視中に異
常と判断するパターンを以下の３つとし、これ以外は正
常とする。
データを逐次収集し、これらを最小二乗法によって直線
近似してその変化傾向を予測するに当たり、まず第８図
のような範囲を設定して判断する。同図のＰＨ，ＰＬは
許容範囲の上限、下限を、ＰＨＨ，ＰＬＬは上上限、下
下限をそれぞれ示している。そして、平常時監視中に異
常と判断するパターンを以下の３つとし、これ以外は正
常とする。
ｉ〉現在値が範囲１または５にある場合。
ｉｉ ）現在値が範囲２にあり、且つ■の場合。
（■：許容時間内にＰＨＨに到達する）ｉｉｉ ）現在
値が範囲４にあり、且つ■の場合。
値が範囲４にあり、且つ■の場合。
（■：許容時間内にＰＬＬに到達する）これに対し、異
常時回復判断中に回復と判断するパターンを以下の３つ
とし、これ以外は異常状態（回復していない）と見なす
。
常時回復判断中に回復と判断するパターンを以下の３つ
とし、これ以外は異常状態（回復していない）と見なす
。
ｉ）′現在値が範囲３にある場合。
ｉｉ）現在値が範囲２にあり、且つ［相］の場合。
（［相］：許容時間内にＰＨに到達する〉ｉｉｉ ）現
在値が範囲４にあり、且つ＠の場合。
在値が範囲４にあり、且つ＠の場合。
（０：許容時間内にＰＬに到達する）
つまり、範囲３（■、■参照〉は許容範囲、範囲１．５
は無条件で異常と判断する領域であり、範囲２．４にあ
るときにのみＰＨＨまたはＰＬＬに到達する時間を考慮
し、到達すると予測されるとき（■または■参照）に異
常と判断する。した７ ８ かって、同図の■や■の場合は異常とは判断しない。こ
れは、異常時回復判断中に回復と判断する場合も同様で
、［相］や０の場合は回復とみなし、■や＠の場合は回
復していないものとみなす。
は無条件で異常と判断する領域であり、範囲２．４にあ
るときにのみＰＨＨまたはＰＬＬに到達する時間を考慮
し、到達すると予測されるとき（■または■参照）に異
常と判断する。した７ ８ かって、同図の■や■の場合は異常とは判断しない。こ
れは、異常時回復判断中に回復と判断する場合も同様で
、［相］や０の場合は回復とみなし、■や＠の場合は回
復していないものとみなす。
そして、異常と判定されたら調整操作が必要か否かを判
断し、必要なければ特に何もせずに監視を継続し、必要
ならば調整操作に移行する。このとき、検知した異常の
度合に応じて操作量を決定し操作端を操作するために、
操作量を例えば３段階（ランク）に分割し、Ｔ１〜Ｔ２
時間（分）でＰＬＬに到達する場合を異常■、Ｔ１時間
以内にＰＬＬに到達する場合を異常■、既にＰＬＬに突
入している場合を異常■とし、この異常１〜異常■ごと
に操作量を個別に決めておくことにより、異常の度合に
応した調整操作をすることができるようにしている。
断し、必要なければ特に何もせずに監視を継続し、必要
ならば調整操作に移行する。このとき、検知した異常の
度合に応じて操作量を決定し操作端を操作するために、
操作量を例えば３段階（ランク）に分割し、Ｔ１〜Ｔ２
時間（分）でＰＬＬに到達する場合を異常■、Ｔ１時間
以内にＰＬＬに到達する場合を異常■、既にＰＬＬに突
入している場合を異常■とし、この異常１〜異常■ごと
に操作量を個別に決めておくことにより、異常の度合に
応した調整操作をすることができるようにしている。
また、異常時調整中に増減操作指示が入った場合は、こ
の増減操作指示を有効とするか無効とするかを先のテー
ブルによって判断する。決定方法は、この増減操作指示
により現在の異常が回復する方向の場合は有効とし、現
在の異常が悪化（拡大）する方向のときは無効とする。
の増減操作指示を有効とするか無効とするかを先のテー
ブルによって判断する。決定方法は、この増減操作指示
により現在の異常が回復する方向の場合は有効とし、現
在の異常が悪化（拡大）する方向のときは無効とする。
さらに、酸素純度と窒素純度または酸素純度と粗ＬＯ（
液体酸素）レベルの如く、異常が同時に発生した場合は
、成る操作により他の異常を増幅させるようなことがあ
るため、各監視項目に対応する操作を実施して良いのか
否かを判断する。
液体酸素）レベルの如く、異常が同時に発生した場合は
、成る操作により他の異常を増幅させるようなことがあ
るため、各監視項目に対応する操作を実施して良いのか
否かを判断する。
例えば、酸素純度と他の監視項目のうちの１つとが同時
に異常になった場合の、０２純度調整の例につき、第４
図を参照して説明する。まず、０２純度が復帰したかど
うかを判断しく■−１参照）、否（Ｎ）ならば純度下降
か否かを判断する（■２参照）。その結果イエス（Ｙ）
ならばＡｉｒ量を増加させる余裕があるかどうかを判断
しく■３参照）、ノーならば０２量を減量する余裕があ
るか否かを判断する（■−４参照）。余裕がなければＬ
ｏ下降かどうかを判断しく■−５参照）、ノーならば膨
張タービン（Ｅ ｘ ｐ Ｔ）減に余裕有りか否かを判
断しく■−６参照）、イエスならばランク操作を行なう
（■−７参照）。ランク操作９ ０ は例えば第９図のように、異常■〜異常■のランクに応
じて操作量を個別に決めて行なわれる。このとき、「余
裕有りか？」の判断は、操作Ｉ以上の操作量があれば、
「余裕有り」にすることとする。
に異常になった場合の、０２純度調整の例につき、第４
図を参照して説明する。まず、０２純度が復帰したかど
うかを判断しく■−１参照）、否（Ｎ）ならば純度下降
か否かを判断する（■２参照）。その結果イエス（Ｙ）
ならばＡｉｒ量を増加させる余裕があるかどうかを判断
しく■３参照）、ノーならば０２量を減量する余裕があ
るか否かを判断する（■−４参照）。余裕がなければＬ
ｏ下降かどうかを判断しく■−５参照）、ノーならば膨
張タービン（Ｅ ｘ ｐ Ｔ）減に余裕有りか否かを判
断しく■−６参照）、イエスならばランク操作を行なう
（■−７参照）。ランク操作９ ０ は例えば第９図のように、異常■〜異常■のランクに応
じて操作量を個別に決めて行なわれる。このとき、「余
裕有りか？」の判断は、操作Ｉ以上の操作量があれば、
「余裕有り」にすることとする。
また、ステップ■−２でノーの場合は、Ｎｚ純度が下降
したかどうかを判断しく■−８参照）、ノーならばＡｉ
ｒ減に余裕があるか否かを判断しく■−９参照）、余裕
があればＡｉｒを１ステップ分減量しく■−１０参照）
、還流液調節弁Ｖｌ。
したかどうかを判断しく■−８参照）、ノーならばＡｉ
ｒ減に余裕があるか否かを判断しく■−９参照）、余裕
があればＡｉｒを１ステップ分減量しく■−１０参照）
、還流液調節弁Ｖｌ。
Ｖ２を操作量に応じて調整する（■−１１参照）。
さらに、ステップ■−３でイエスの場合はランク操作（
Ａｉｒ増）を行なった後（■−１２参照）、Ｎ２純度が
下降したかどろかを判断しく■−１３参照〉、ノーなら
ば還流液調節弁Ｖｌ、Ｖ２を操作量に応じて調整する（
■−１４参照）。
Ａｉｒ増）を行なった後（■−１２参照）、Ｎ２純度が
下降したかどろかを判断しく■−１３参照〉、ノーなら
ば還流液調節弁Ｖｌ、Ｖ２を操作量に応じて調整する（
■−１４参照）。
なお、図示は省略したが、以上の如き調整操作は窒素純
度だけでなく、窒素純度および粗し○レベルについても
同様に行なわれる。
度だけでなく、窒素純度および粗し○レベルについても
同様に行なわれる。
このように、０２純度の調整操作でありながら、ＬＯ下
隆かどうか（■−５参照）、Ｎ２純度が下降したかどう
か（■−８，１３参照）等、他の項目をも考慮しながら
調整操作を実行するようにしているので、他の監視項目
（プロセス量）に対して悪影響を及ぼすことなく安定か
つ最適な運転が可能となる。
隆かどうか（■−５参照）、Ｎ２純度が下降したかどう
か（■−８，１３参照）等、他の項目をも考慮しながら
調整操作を実行するようにしているので、他の監視項目
（プロセス量）に対して悪影響を及ぼすことなく安定か
つ最適な運転が可能となる。
以上では主として空気液化分離装置を運転する場合につ
いて説明したが、この発明はこれと同様のプラント一般
の場合にも適用し得ることは云うまでもない。
いて説明したが、この発明はこれと同様のプラント一般
の場合にも適用し得ることは云うまでもない。
この発明によれば、操作が標準化されて誤操作が回避さ
れるだけでなく、オペレータの習熟度に左右されること
なく製品の増減操作が可能となり、その結果製品を安定
かつ経済的に供給し得る利点が得られる。また、オペレ
ータが従来実施していた製品酸素純度、製品窒素純度、
粗Ａｒ中酸素濃度等の監視調整操作と、製品酸素、製品
窒素、粗Ａｒの各発生量増減可否等の複雑かつ高度な判
断、および製品酸素、製品窒素、粗Ａｒの同時増減操１ ２ 作等が自動的に行なわれるため、大幅な省力化が可能と
なる利点もある。
れるだけでなく、オペレータの習熟度に左右されること
なく製品の増減操作が可能となり、その結果製品を安定
かつ経済的に供給し得る利点が得られる。また、オペレ
ータが従来実施していた製品酸素純度、製品窒素純度、
粗Ａｒ中酸素濃度等の監視調整操作と、製品酸素、製品
窒素、粗Ａｒの各発生量増減可否等の複雑かつ高度な判
断、および製品酸素、製品窒素、粗Ａｒの同時増減操１ ２ 作等が自動的に行なわれるため、大幅な省力化が可能と
なる利点もある。
第１図はこの発明が適用されるシステム構成例を示す概
要図、第２図は計算機システムの全体動作を説明するた
めの概略フローチャート、第３図は第２図に■で示す動
作の一例を説明するための概略フローチャート、第４図
は第２図に■で示す動作の一例を説明するためのフロー
チャート、第５図は判定テーブルを示す構成図、第６図
は変更空気量を求める式と求め方を説明するための説明
図、第７図は弁開度の求め方を説明するための説明図、
第８図は平常時と異常時の監視方法を説明するための説
明図、第９図はランク操作を説明するためのフローチャ
ート、第１０図は酸素プラントの概略を示すブロック図
である。 符号説明 ｌ・・・計算機システム、２・・・計測制御装置、３・
・・空気液化分離装置（酸素プラント）４・・・ＣＲＴ
。 ５・・・プリンタ。 ３ 第２ 図 特開平３−１９９８８２ （８）
要図、第２図は計算機システムの全体動作を説明するた
めの概略フローチャート、第３図は第２図に■で示す動
作の一例を説明するための概略フローチャート、第４図
は第２図に■で示す動作の一例を説明するためのフロー
チャート、第５図は判定テーブルを示す構成図、第６図
は変更空気量を求める式と求め方を説明するための説明
図、第７図は弁開度の求め方を説明するための説明図、
第８図は平常時と異常時の監視方法を説明するための説
明図、第９図はランク操作を説明するためのフローチャ
ート、第１０図は酸素プラントの概略を示すブロック図
である。 符号説明 ｌ・・・計算機システム、２・・・計測制御装置、３・
・・空気液化分離装置（酸素プラント）４・・・ＣＲＴ
。 ５・・・プリンタ。 ３ 第２ 図 特開平３−１９９８８２ （８）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）計算機により制御されて酸素、窒素または酸素、窒
素およびアルゴンを製造する空気液化分離装置の操業を
変更するに当たり、 前記各製品の単独増減操作および複数製品の同時増減操
作のための操業変更パターンを、別途入力される前記各
製品の設定値にもとづき選択して操業変更操作を行なう
ことを特徴とする空気液化分離装置の運転方法。 ２）異常時調整中に増減操作指示が与えられたときに、
この増減操作指示によって現在の異常が回復する方向の
場合は増減操作指示を有効とし、現在の異常が悪化（拡
大）する方向の場合は無効とする一方、操業変更中に異
常が発生したときは、その異常を回復させるための調整
を実行しつつ操業変更を継続することを特徴とする請求
項１）に記載の空気液化分離装置の運転方法。 ３）計算機を用いてプロセス量を制御するに当たり、 各プロセス量の各々に上限値、上上限値、下限値および
下下限値を設定しておき、上上限値または下下限値を越
えたときは無条件に異常と判断して異常復旧のための調
整を開始するとともに、各プロセスの状態値が上限値と
上上限値または下限値と下下限値との間にあるときは過
去所定時間の実績状態値から傾きと上上限値または下下
限値に到達するまでの時間とを予測し、この時間が所定
値以内の場合に異常と判断して異常復旧のための調整を
開始する一方、調整の結果前記算出された傾きが変化（
上昇→下降、下降→上昇）したときは上限値または下限
値に到達するまでの時間を求め、これが所定値以内の場
合は正常復帰と判断して調整操作を終了することを特徴
とするプラントの運転方法。 ４）酸素、窒素または酸素、窒素およびアルゴンを製造
する空気液化分離装置を操作するに当たり、 酸素純度と窒素純度または酸素純度と精留塔液体酸素レ
ベルを含むプロセス量が同時に異常になった場合は、互
いに干渉して悪影響を及ぼすことなく最適な操作端およ
び操作量を選択して操作を行なうことを特徴とする空気
液化分離装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336237A JPH0794954B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 空気液化分離装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336237A JPH0794954B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 空気液化分離装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199882A true JPH03199882A (ja) | 1991-08-30 |
| JPH0794954B2 JPH0794954B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=18297058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336237A Expired - Lifetime JPH0794954B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 空気液化分離装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794954B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010276258A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Jfe Steel Corp | 保冷槽内の異常検知方法 |
| CN115406180A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-11-29 | 鞍钢股份有限公司 | 一种制氧机冷状态速启动的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5668777A (en) * | 1979-11-06 | 1981-06-09 | Nippon Oxygen Co Ltd | Automatic operation changing method of liquifying air separator |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP1336237A patent/JPH0794954B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5668777A (en) * | 1979-11-06 | 1981-06-09 | Nippon Oxygen Co Ltd | Automatic operation changing method of liquifying air separator |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010276258A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Jfe Steel Corp | 保冷槽内の異常検知方法 |
| CN115406180A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-11-29 | 鞍钢股份有限公司 | 一种制氧机冷状态速启动的方法 |
| CN115406180B (zh) * | 2022-03-30 | 2023-09-26 | 鞍钢股份有限公司 | 一种制氧机冷状态速启动的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0794954B2 (ja) | 1995-10-11 |
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