實(shí)時(shí)化學(xué)過程監(jiān)測(cè)、評(píng)估和決策輔助方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明為實(shí)時(shí)化學(xué)過程監(jiān)測(cè)、評(píng)估和決策輔助方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代自動(dòng)化和信息系統(tǒng)已在制造和工業(yè)設(shè)施中提供許多益處。在化學(xué)過程工廠的情況下，現(xiàn)代自動(dòng)化和信息系統(tǒng)已允許增加的產(chǎn)品率、減少的等外樹脂、改進(jìn)的原料效率和改進(jìn)的過程可靠性。但是，此類自動(dòng)化和信息系統(tǒng)也可能造成操作人員關(guān)于適當(dāng)行動(dòng)或不行動(dòng)的‘信息過載’和后續(xù)混淆。就操作人員而言的此類混淆頻繁導(dǎo)致不當(dāng)行動(dòng)。不當(dāng)行動(dòng)又可能導(dǎo)致每年數(shù)百萬美元的制造和工業(yè)設(shè)施操作損失。
[0003]提供制造和工業(yè)設(shè)施狀態(tài)的及時(shí)評(píng)估和決策輔助的制造和工業(yè)設(shè)施監(jiān)測(cè)、評(píng)估和決策方法將為有益的，所述方法將警示操作人員當(dāng)前和可能的未來化學(xué)過程問題狀態(tài)且另外提供關(guān)于校正和/或避免此類問題狀態(tài)的行動(dòng)的實(shí)時(shí)指導(dǎo)性建議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為實(shí)時(shí)化學(xué)方法監(jiān)測(cè)、評(píng)估和決策輔助方法。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種操作化學(xué)過程工廠的實(shí)時(shí)方法，其包含連續(xù)、周期性或間歇地獲得一個(gè)或多個(gè)過程變量測(cè)量結(jié)果；任選地連續(xù)、周期性或間歇地從測(cè)量的過程變量和/或數(shù)學(xué)模型估計(jì)一個(gè)或多個(gè)推斷的過程變量；基于過程變量估計(jì)化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；評(píng)估化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；任選地進(jìn)行自動(dòng)過程輸入調(diào)節(jié)；基于化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)預(yù)計(jì)未來可能的過程狀態(tài)；將當(dāng)前和/或未來可能的過程狀態(tài)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息連接，信息包含旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的優(yōu)選行動(dòng)；將信息提供到化學(xué)過程工廠操作人員；任選地監(jiān)測(cè)當(dāng)前狀態(tài)評(píng)估與旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的行動(dòng)之間的時(shí)間；和任選地進(jìn)行旨在有利地影響化學(xué)過程的未來過程狀態(tài)的手動(dòng)和/或自動(dòng)行動(dòng)。
【附圖說明】
[0006]出于說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出例示性形式；然而，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所示出的精確布置和工具。
[0007]圖1為說明本發(fā)明方法和操作所述方法的環(huán)境的第一實(shí)施例的圖表；且
[0008]圖2為說明如在實(shí)例1中所論述的3個(gè)振蕩事件的情況下的反應(yīng)器床溫度趨勢(shì)的圖不。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)明的實(shí)施例為實(shí)時(shí)化學(xué)過程監(jiān)測(cè)、評(píng)估和決策輔助方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法包含連續(xù)、周期性或間歇地獲得一個(gè)或多個(gè)過程變量測(cè)量結(jié)果；任選地連續(xù)、周期性或間歇地從測(cè)量的過程變量和/或數(shù)學(xué)模型估計(jì)一個(gè)或多個(gè)推斷的過程變量；基于過程變量估計(jì)化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；評(píng)估化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；任選地進(jìn)行自動(dòng)過程輸入調(diào)節(jié)；基于化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)預(yù)計(jì)未來可能的過程狀態(tài)；將當(dāng)前和/或未來可能的過程狀態(tài)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息連接，信息包含旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的優(yōu)選行動(dòng)；將信息提供到化學(xué)過程工廠操作人員；任選地監(jiān)測(cè)當(dāng)前狀態(tài)評(píng)估與旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的行動(dòng)之間的時(shí)間；和任選地進(jìn)行旨在有利地影響化學(xué)過程的未來過程狀態(tài)的手動(dòng)和/或自動(dòng)行動(dòng)。
[0011]在圖1中示出方法和其操作環(huán)境的概述。過程環(huán)境顯示于虛線區(qū)域1中。過程環(huán)境包括過程工廠la本身，其包含直接為化學(xué)過程的一部分的設(shè)備，包括反應(yīng)器、容器、栗、壓縮機(jī)、管道、閥、傳感器等。另外包含于過程環(huán)境中的為過程測(cè)量lb，其通過各種設(shè)備進(jìn)行且其被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)和/或控制系統(tǒng)和/或工廠操作人員。測(cè)量的過程變量取決于特定化學(xué)過程，但總體上為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知。舉例來說，反應(yīng)器流動(dòng)速率、壓力和溫度為通常測(cè)量的過程變量。傳統(tǒng)過程控制Id為用于聚集過程測(cè)量結(jié)果、顯示過程信息、采取過程控制行動(dòng)和提供警報(bào)的已知系統(tǒng)。此類控制系統(tǒng)通常稱為監(jiān)控系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器和安全儀表系統(tǒng)。過程環(huán)境組分的最終組分包括過程變量估計(jì)值lc。在某些情況下，過程變量的直接測(cè)量無法獲得或無法以足夠及時(shí)的方式獲得以允許所需過程控制。在此類情況下，過程變量的估計(jì)值可以基于其它過程條件和/或過程變量計(jì)算或估計(jì)。以此方式計(jì)算或估計(jì)的過程變量在本文中稱為推斷變量。舉例來說，在一些氣相烯烴聚合過程中，無反應(yīng)器樹脂產(chǎn)品率的實(shí)時(shí)、直接測(cè)量為可用的。但是，反應(yīng)器樹脂產(chǎn)品率可以從能量和材料平衡計(jì)算推斷。
[0012]過程狀態(tài)評(píng)估說明于框2中。過程狀態(tài)評(píng)估2使所有可用信息和數(shù)據(jù)成為當(dāng)前過程情況的清晰視圖。此類評(píng)估通過應(yīng)用過程模型、計(jì)算、產(chǎn)品特定信息、算法等進(jìn)行。分析過程狀態(tài)的方法為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知。舉例來說，過程狀態(tài)可以基于使用在線解決的動(dòng)態(tài)過程模型導(dǎo)出的預(yù)測(cè)“測(cè)量結(jié)果”。模型可以通過校準(zhǔn)動(dòng)態(tài)過程模型的實(shí)際測(cè)量結(jié)果以統(tǒng)計(jì)最優(yōu)方式校正。此類動(dòng)態(tài)過程模型利用將產(chǎn)品特性與經(jīng)操縱以控制產(chǎn)品特性的過程變量相關(guān)聯(lián)的方程式。一種此類已知方法描述于“用于反應(yīng)器控制的模型預(yù)測(cè)(ModelPredict1n for Reactor Control) ”，CEP，77-83，1983 年 6 月。評(píng)估過程狀態(tài)的其它已知方法描述于美國(guó)專利第8，032，328號(hào)中，其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0013]在某些情況下，過程狀態(tài)可以通過確定某一過程變量在所需范圍之內(nèi)或之外相對(duì)簡(jiǎn)單地評(píng)估。舉例來說，如果反應(yīng)器樹脂產(chǎn)品率超出或預(yù)期在短期內(nèi)超出可用的冷卻系統(tǒng)容量，那么存在非所需過程情況。
[0014]應(yīng)注意，在某些實(shí)施例中，及時(shí)性和時(shí)間本身均可能影響恰當(dāng)過程狀態(tài)評(píng)估。也就是說，過程條件或過程變量條件可能需要基于其起始時(shí)間或持續(xù)時(shí)間或在預(yù)定時(shí)間范圍內(nèi)的發(fā)生次數(shù)的糾正性行動(dòng)。舉例來說，考慮反應(yīng)器床溫度與控制器設(shè)定點(diǎn)偏差0.5°C的化學(xué)過程本身不是非所需條件。但是，人們可能猜測(cè)可以存在使得如果相同偏差在穩(wěn)態(tài)條件期間持續(xù)大于1小時(shí)，那么生產(chǎn)等外產(chǎn)品的概率高得多的化學(xué)方法。
[0015]由框3說明的可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計(jì)單元基于當(dāng)前過程狀態(tài)預(yù)計(jì)或預(yù)測(cè)可能的未來過程狀態(tài)?？赡艿奈磥磉^程狀態(tài)預(yù)計(jì)可以為診斷和鑒別不合需要的過程狀態(tài)的根因提供基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)通過與情況和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相關(guān)的規(guī)則實(shí)現(xiàn)。舉例來說，預(yù)計(jì)可以通過使用一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)模型和/或使用試探法實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)模型的復(fù)雜度和用途可在使用單一、相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型，如計(jì)算的變量變化率到多模型集合，如用于天氣預(yù)報(bào)中的多模型集合范圍內(nèi)變化。
[0016]圖1中的虛線框4中示出的決策輔助組分基于過程狀態(tài)評(píng)估和可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計(jì)3將工廠操作人員與切合的操作程序連結(jié)。決策輔助組分將過程狀態(tài)評(píng)估和可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計(jì)連接到數(shù)據(jù)庫(kù)中的適當(dāng)信息庫(kù)4a且鑒別用于旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的行動(dòng)以及適用于由過程操作人員審核的背景參考材料4b的適當(dāng)建議。此類連接可以通過多種已知方法或系統(tǒng)中的任一者，包括例如試探性方法和卡諾圖(Karnaugh map)來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，連接可以通過在線存取與特定化學(xué)過程相關(guān)的文件進(jìn)行。
[0017]—旦決策輔助組分鑒別適當(dāng)行動(dòng)，可以執(zhí)行由圖1中的虛線框5顯示的行動(dòng)以沿所希望的方向移動(dòng)過程。這些行動(dòng)可以通過自動(dòng)化系統(tǒng)5a或通過過程操作人員的手動(dòng)行動(dòng)5b執(zhí)行。對(duì)于手動(dòng)行動(dòng)，可以監(jiān)測(cè)過程狀態(tài)檢測(cè)與解析過程狀態(tài)之間的時(shí)間。如果過程狀態(tài)的解析需要長(zhǎng)于預(yù)定時(shí)間，那么可以提醒操作人員采取行動(dòng)。時(shí)間測(cè)量為系統(tǒng)和操作人員業(yè)績(jī)提供反饋工具且可用于鑒別就改善來說的機(jī)會(huì)。
[0018]對(duì)于旨在有利地影響未來