(57)【要約】  深冷蒸留分離装置の制御方法において、少なくとも1つの操作変数が変更され、各操作変数は少なくとも1つの制御変数を用いて変更されており、それによって各制御変数は、一つの制御方法を用いて調節され得、1つの制御変数の少なくとも1つのセットポイントを制御するために予測制御方法が使用される。
2010528245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
深冷蒸留分離装置の制御方法であって、少なくとも1つの操作変数が変更され、各操作変数は少なくとも1つの制御変数を用いて変更され、各制御変数は一つの制御方法を用いて調節可能なものであり、第1の制御変数の少なくとも1つのセットポイントを制御するために予測制御方法が使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記予測制御方法によって制御される第1の制御変数の少なくとも1つのセットポイントが、非予測制御方法によって、任意でアドバンストフィードフォワードタイプの非予測方法によって少なくとも1つの第2の制御変数の少なくとも1つのセットポイントを計算するための使用される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記予測制御方法によって制御される制御変数の1つの測定値から得られた少なくとも1つのセットポイントが、非予測制御方法によって、任意でアドバンストフィードフォワードタイプの非予測方法によって、少なくとも1つの第2の制御変数の少なくとも1つのセットポイントを計算するために使用される請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記セットポイントが、予測制御方法によって制御された1つの制御変数のセットポイントからフィルタリング、任意でランプフィルタリングによって得られる請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第1の制御変数が、中圧カラムおよび低圧カラムを含むダブルカラム中の深冷蒸留空気分離装置についての供給空気流量であり、前記第2の制御変数が、前記中圧カラムからの還流液体の流量および/または前記低圧カラムへと送られる還流液体の流量であるか、または前記中圧カラムから前記低圧カラムへと送られる還流液体の容器水準(Capa)である請求項２ないし４のうちの１項記載の方法。
【請求項６】
前記中圧カラムから前記容器へと向かう還流液体のセットポイントの計算値が、リードラグフィルタリング、好ましくは逆応答手段によって処理される請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記容器から前記低圧カラムへと向かう還流液体のセットポイントの計算値が、リードラグフィルタリング、好ましくはオーバーシュート法によって処理される請求項５または６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記還流液体が窒素を富化される請求項５ないし９のうちの１項記載の方法。
【請求項９】
中圧カラム、低圧カラムおよびアルゴン分離カラムを含む空気分離カラムを制御するための請求項１記載の方法であって、前記第1の制御変数が、前記アルゴン含有量が好ましくは最大値である前記低圧カラムの予め定められた高さでの酸素含有量であり、ここで
i)  前記アルゴン分離カラムの頂部での窒素含有量が測定され、前記窒素含有量が第1の閾値を超える場合は、少なくとも1つの上限または下限が第1の制御変数について引き上げられるか、および/または、
ii)  前記低圧カラムから引き出された酸素リッチ流の酸素含有量が測定され、前記酸素含有量が第2の閾値未満に低下する場合は、少なくとも1つの上限または下限が前記第1の制御変数について引き上げられる
方法。
【請求項１０】
少なくとも1つの上限または下限が、少なくとも0.1 %だけ、好ましくは少なくとも0.5 %だけ引き上げられる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも1つの上限または下限が即時に引き上げられる請求項９および１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
請求項９および１０のいずれかに記載の方法であって、
-  前記窒素含有量が前記第1の閾値を一旦超過すると、その後、前記窒素含有量が、前記第1の閾値以上の第3の下限閾値未満に低下した場合、少なくとも1つの上限または下限が前記第1の制御変数について引き下げられるか、および/または、
-  前記酸素含有量が第2の閾値未満に低下すると、その後、前記酸素含有量が、前記第2の閾値以上の第4の下限閾値を超過した場合、少なくとも1つの上限または下限が前記第1の制御変数について引き下げられるかのいずれかである
方法。
【請求項１３】
少なくとも1つの上限または下限が、少なくとも0.1 %だけ、好ましくは0.2 %だけ引き下げられる請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも1つの上限または下限が、少なくとも10分間だけ引き下げられる請求項１２および１３のいずれか記載の方法。
【請求項１５】
前記第1の閾値が、少なくとも0.2 %窒素、好ましくは0.3 %窒素であり、任意で前記第3の閾値が前記第1の閾値と等しい請求項９ないし１４のうちの1項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は深冷蒸留装置例えば空気分離装置、または水素および一酸化炭素を主成分として持つ混合物を分離するための装置の制御方法に関する。
【０００２】
本発明による制御プロセスは多変数予測制御法、および任意にアドバンストフィードフォワード(AFF)法のような非予測制御法を用いる。
【０００３】
本アプローチは、特に、高速度変化およびアルゴン抽出収量の最適化の例によって説明される。
【０００４】
空気分離プロセスはここで詳しく論じないが、例えば「酸素強化燃焼法（CRC編） 1998」、HausenおよびLindeによる「Tieftemperaturtechnik」などの文献中で十分説明されている。
【０００５】
要するに、この方法は、周囲空気を圧縮し、その後冷却(液化)し、そして蒸留することによって、酸素、窒素およびアルゴン(より稀にクリプトンおよびキセノン)を製造するために用いられる。
【０００６】
通常のシステムにおいて、空気は圧縮され、その後、低圧カラムおよび中圧カラム(それらはますます頻繁に重ね合わせられており、かつ、気化-凝縮器と呼ばれる酸素/窒素熱交換器を介して熱的に連通されている)を用いて分離される。中圧カラムにおいて、カラムの底部で酸素リッチ液体を作り、かつカラムの頂部で窒素リッチ液体および窒素リッチ蒸気を作ることによって、窒素が空気から分離される。これらの生成物は抽出され、それらの少なくともいくらかは、別々に低圧カラムへと供給される。アルゴン、窒素および酸素の相対的な揮発性の違いに起因して、特に純窒素はカラムの頂部で生成され、特に純酸素はカラムの底部で生成され、そしてアルゴンリッチガスはカラムの中部で生成される。しばしば粗製アルゴンと呼ばれる中部のアルゴンリッチ留分は、アルゴンを製造するために、補助外部カラム(アルゴンカラム)に供給するために低圧カラムから引き出され得る。粗製アルゴンは、酸素リッチ還流(これは、その後、低圧カラムへと送られ、そこで凝縮される)、およびそのまま製品として使用されるか、引続いて精製される高度にアルゴンリッチな流(しばしば混合アルゴンと呼ばれる)へと精留される。
【０００７】
最近の装置においては、流入空気、作られる窒素、酸素およびアルゴンの流量、ならびに中間流の流量(例えば液体の流量は高圧カラムから低圧カラムへ向けて上昇する)のセットポイント(set point value)が固定されることは稀である。制御システムは、必要量を製造しながら製品品質規格(中身)を満たすとともに、次第に、安全性および環境に関する要求を満たすために使用されてきている。
【０００８】
これらの制御システムは、しばしばアドバンストフィードフォワード(AFF)タイプのものであり、最近では、多変数予測制御(MVPC)タイプのものである。
【０００９】
両方のシステムは長所と短所を持つ。本発明はそれら両方の使用を最適化する、複合システムを提案する。
【００１０】
本発明は、少なくとも1つの操作変数が変更され、各操作変数は少なくとも1つの制御変数を用いて変更され、各制御変数は一つの制御方法を用いて調節可能なものであり、第1の制御変数の少なくとも1つのセットポイントを制御するために予測制御方法用がいられることを特徴とする深冷蒸留分離装置の制御方法に関する。
【００１１】
他の側面によれば、
-  予測制御方法によって制御される第1の制御変数の少なくとも1つのセットポイントは、非予測制御方法によって、任意でアドバンストフィードフォワードタイプの非予測方法によって、少なくとも1つの第2の制御変数の少なくとも1つのセットポイントを計算するために用いられ、
-  予測制御方法によって制御される制御変数の1つのセットポイントから導かれた少なくとも1つのセットポイントは、非予測制御方法、任意でアドバンストフィードフォワードタイプの非予測方法によって、少なくとも1つの第2の制御変数の少なくとも1つのセットポイントを計算するために使用され、
-  セットポイントは、予測制御方法によって制御される制御変数の1つのセットポイントからフィルタリング、任意でランプフィルタリング(ramp filtering)によって導かれ、
-  第1の制御変数は、中圧カラムおよび低圧カラムを含むダブルカラム中での深冷蒸留空気分離装置についての供給空気流量であり、第2の操作変数は、中圧カラムからの還流液体の流量および/または低圧カラムに送られる還流液体の流量、または中圧カラムから低圧カラムに送られる還流液体の容器水準(Capa)であり、
-  中圧カラムから容器へと向かう還流液体のセットポイントの計算値は、リードラグフィルタリング、好ましくは逆応答法(inverse response alternative)によって処理され、
-  容器から低圧カラムへと向かう還流液体のセットポイントの計算値は、リードラグフィルタリング、好ましくはオーバーシュート法によって処理され、
-  還流液体は窒素富化されており、
-  該方法は、中圧カラム、低圧カラムおよびアルゴン分離カラムを含む空気分離装置の制御方法であって、第1の制御変数は、アルゴン含有量が好ましくは最大である低圧カラムの予め定められた高さでの酸素含有量であり、ここで、
i)  アルゴン分離カラムの頂部での窒素含有量が測定され、窒素含有量が第1の閾値を超える場合、少なくとも1つの上限または下限が第1の制御変数について引き上げられるか、および/または、
ii)  低圧カラムから取り出された酸素リッチ流の酸素含有量が計測され、酸素含有量が第2の閾値を下回る場合は、少なくとも1つの上限または下限が第1の制御変数について引き上げられ、
-  上限および下限は少なくとも0.1 %だけ、好ましくは少なくとも0.5 %だけ引き上げられ、
-  少なくとも1つの上限または下限は即時に引き上げられ、
-    i)  窒素含有量が第1の閾値を一旦超えると、その後、窒素含有量が第1の閾値以上の第3の下限閾値未満に低下した場合に、少なくとも1つの上限または下限が第1の制御変数分だけ引き下げられるか、および/または、
ii)  酸素含有量が第2の閾値未満に一旦低下すると、その後、酸素含有量が第2の閾値以上の第4の下限閾値を超えた場合、少なくとも1つの上限または下限が第1の制御変数について引き下げられるかのいずれかであり、
-  少なくとも1つの上限または下限は、少なくとも0.1 %だけ、好ましくは0.2 %だけ引き下げられ、
-  少なくとも1つの上限または下限は、少なくとも10分間だけ引き下げられ、
-  第1の閾値は少なくとも0.2 %窒素、好ましくは0.3 %窒素であり、任意で第3の閾値は第1の閾値と等しい。
【００１２】
図を参照して本発明をより詳細に記述する。
【００１３】
図1、2および7は本発明による制御方法を模式的に示し、図3ないし6は本発明との関連で使用され得るフィルタリングシステムの効果を示し、図8Aは図8Bの空気分離装置に関連した本発明による制御方法を示し、図9および10は本発明の方法にしたがって制御される変数を示すグラフである。
【００１４】
本発明は、AFFおよびMVPCの2つのシステム両方の長所からの利益を得る働きをする複合プロセス制御システムからなる。
【００１５】
第1の工程は、制御マトリクス、すなわち、MV(操作変数)、CV(制御変数)、およびDV(外乱および/または観測偏差)を規定することである。
【００１６】
装置の静的挙動(熱力学的平衡など)、および動的挙動(水力学的流量(hydraulic flow)および動的保持率(dynamic retention))というプロセスの知識を用いることによって、SNCC(数値監視制御システム)によって制御されるいくつかの変数、および制御マトリクスの他の変数(DVおよびMV)の間で関係式が規定される。引続いての計算は、任意でMVの値から実行され得、これらの計算の結果は、図1に示すように新たなセットポイントとなる。MVPCコントローラは、外乱の値DV1、DV2、および制御変数の値CV1、CV2を受ける。これらの値に基づいて、MVPCコントローラは、操作変数MV1、MV2についての新たなセットポイント(RSP)を(以下で説明する動的相関および種々の適切なパラメータを用いて)計算し、これらの新たなセットポイントは種々のタイプのコントローラ(例えば、流量測定コントロール(FIC)、または水準測定コントロール)へと送られる。この場合、本例では流量コントローラである。一般に、これらの関係式は1つ以上の操作変数を用いる。
【００１７】
ただしいくつかの場合では、図2に示すように、流量コントローラ(FIC)および水準コントローラ(LIC)のために新たなセットポイント(RSPまたはリモートセットポイント)をもたらすために、いくつかの操作変数の値(MV1、MV2)を組合わせることによって、1つ以上の外乱(DV1、DV2)および1つ以上の制御変数(CV1、CV2)を用いることも可能である。図1と図2の違いは、図2の場合は、いくつかのCVおよびDVが、MVPCを通ることなくFIC、LICタイプのコントローラに送られるいくつかの計算されたセットポイント(RSP)の値の計算に関与するということである。
【００１８】
いくつかの場合においては、操作変数の値が直接使用される。これらが予測的多変数コントローラの各計算サイクルで再計算されるので、セットポイント計算は増分を生じる。
【００１９】
原則として、コントローラからの値はフィルタを通過して分離ドメインから連続ドメインへと伝わる。
【００２０】
これは、図3に示すように、(高い慣性(inertia)を持つシステムについて)緩やかに変化するセットポイントを得るためのスローフィルタ(例えば一次)を用いることにつながる。
【００２１】
他の場合において、図4におけるもののような、変動を制限するフィルタを用いる。
【００２２】
他のタイプのフィルタリングは、リードラグ(またはアドバンス/ディレイ)タイプであり、セットポイントの変化に対してダイナミック(dynamic)を与える。
【００２３】
コントローラによって与えられるセットポイントが増大するとき、シグナルは最初に減少し始め、その後、所望の値まで増大するという、「逆応答」タイプのリードラグがある(図5)。
【００２４】
他のタイプは、フィルタがセットポイントの変化を一時的に増幅するような「オーバーシュート」タイプのものである(図6)。
【００２５】
1つだけのフィルタを用いる必要はなく、いくつかのフィルタの組合せを使用することができる。図７に示すように、第1のフィルタはMV1の値を変更するために使用され、第2のフィルタはMV2の値を変更するために使用され、第3のフィルタは計算によって算出されるセットポイントの値を変更するために使用される。
【００２６】
多くの利点が得られる:
・  第1に、多変数コントローラのマトリクスのサイズが減らされる(とりわけ、操作変数が少なくなる)。それ故にシステムの使用がより容易になる。
【００２７】
・  システムのモデル(CVとDVとMVの間の動的リンクを表現する相関関係)を同定するために費やす時間がより少ない(この時間は操作変数の数と正比例する)。
【００２８】
・  SNCCと、MVPCソフトウエアを収容し、かつこれを駆動するPCとの間の接続がより少なくなる(最もよくある場合)。
【００２９】
・  SNCC中のセットアップ(プログラミング)がより少なくなる。
【００３０】
・  MVPCコントローラ中の調整パラメータがより少なくなる(セットアップがより速くなる)。
【００３１】
・  コントローラがより堅牢になる。
【００３２】
本発明によるシステムは、製造ユニットを最適化することに役立つ。最適化変数はマトリクス中に包含される。線形または二乗平均平方根値最適化プログラムは、制御変数をそれらの限界まで押上げることによって、ユニットの操作値の最適値を見出すために使用される。
【００３３】
しかしながら、本発明のシステムは、極めて速い速度変化をさせる働きもする。実際、制御ループの一部が予め決められているので、このことはユニットの仕込み変動を予測する働きもする。
【００３４】
それ故に、このシステムは仕込み変動を最適化すること、および仕込み変動を0.1 %/min(擬静的(psudo-static)速度変化)と7 %/min超(超高速度変化)の間にすることの両方の働きをする。
【００３５】
高速度変化(分あたりの生成物流量7 %まで)と関連した本発明の方法の有効性は、図8Aおよび8Bを用いることによって説明されるであろう。
【００３６】
図8Bにおいて、ダブルカラムは、気化-凝縮器によって互いに熱的に接続された中圧カラムMPおよび低圧カラムBPを含む。装置は低圧カラムBPの底部にて、ガス状の低圧酸素OGBPを生成する。
【００３７】
中圧空気AirMPは中圧カラムMPに送られ、膨張空気AirTurbがBPカラムへと送られる。
【００３８】
貴液(rich liquid)がMPカラムの底部からBPカラムへと送られる。
【００３９】
底部貧液(low poor liquid)と呼ばれる窒素リッチ液体LPは容器Cへと送られ、容器からの液体はBPカラムへと送られる。
【００４０】
頂部貧液はMPカラムからBPカラムへと送られる。
【００４１】
この目的は、要求される消費量により速く適合させるために、空気分離ユニットの空気供給を迅速に増加および/または減少させることである。これらの仕込み変化は、配送される生成物の安全性要求および品質規格を満足させなくてはならないことが理解される。
【００４２】
本発明によるシステムを備えた空気分離ユニットの規格内に純度を維持するために、:
・  低圧カラム(BP)
・  中圧カラム(MP)
の中の還流を可能な限り一定に維持しなければならない。
【００４３】
超高速度変化の場合は、この問題の解決策は制御システム中だけでは見つからない。これはすなわち、高速度変化の間、カラム(MPおよびBP)中のガス流量は液体流量よりも速く変更されるからである(カラム中でトレイまたはパッキングと接続されていようとそうでなかろうと、液体停滞によって液体流量はかなり遅くなる)。これはカラム中で還流値の激烈な変化を生じ、即効性として、含有量の減少および製造の停止を生じる。
【００４４】
本発明による解決策はカラムの全ての液体容器を利用することであるか、または有効な制御システムによって運用され、速度変化の間にも純度が維持されるために十分な還流を保証する追加の容器を導入することさえある。
【００４５】
設備の概略が図8に与えられる。
【００４６】
追加の容器は、高速度変化の間に要求される液体の体積から利益を得るために導入される。この容器の有用な体積は、詳細な計算(動的モデリング)に基づいて計算され得る。容器CはMPカラムからの貧酸素液体(LP)で充填され、去ってゆく液体は特定の位置でBPカラムへと送られる。
【００４７】
容器Cの充填/排出方式は以下のとおりである:空気流量(ユニットへの供給)が最大値にあるとき、容器の水準は最低にあり(例えば20 %)、空気流量が可能な最低値にある場合、容器中の新たな液体セットポイントは可能な最高となる(例えば、40 %、50 %または80 %)。
【００４８】
この比較的単純な方式は、容器の充填速度または排出流量が空気流量に純粋に比例して変更されるはずはないので、有効な制御システムによって運用されなければならない。これは、空気流量における変化の動的衝撃および還流に対するLPの動的衝撃(dynamic impact)が同じではないという事実に起因する。これらの違いは、それ故に、還流を出来るだけ安定に保つために、適切な制御システムによって運用されなければならない。同時に、それらは容器の水準を正確な値に維持しなければならない。それ故に、これは常に計算されている3つのセットポイント(リモートセットポイント)をもたらす(図8を参照):
-  RSP_1:MPから容器Cへと向かう貧液(LP)の流量セットポイント、
-  RSP_2:容器CのLICのセットポイント、
-  RSP_3:容器からBPカラムへのLPの流量セットポイント。
【００４９】
さらに、速度変化を実行するにあたり、:
-  可能な限り速くOGBPを製造するための要求を満たし、
-  与えられた限度内でOGBP含有量を維持する
ために、空気流量およびOGBP(低圧酸素ガス)流量における適切な変更を保証しなければならない。
【００５０】
したがって、AFF法とMVPCを組合せた種々のタイプのフィルタの組合せが利用される(多変数および変数の予測的運用の実現性を利用する)。
【００５１】
纏めると、この場合においては、:
-  種々のフィルタの適切な利用によるAFF法によって運用される追加の容器へのBP流量、または追加の容器からのBP流量(図8参照)。これはカラム中で還流を正確な値に維持することに役立つ。
【００５２】
-  空気流量およびOGBP流量はMVPCによって運用される。これは、所望の値でのOGBPの生成量および、OGBP含有量の維持を保証する。
【００５３】
実際、図8Aを参照すると、:
-  酸素要求量(GOX要求量)は空気流量要求量としての適切な計算(calcul_1)に反映される(これは、ユニットが供給空気ネットワークおよび酸素製造ネットワークを他のユニットと共有し得るという事実によっても証明される)。
【００５４】
-  このOGBP要求量、この時点でのエアコンプレッサの潜在能力(possibilities)、外乱変数の値などを考慮することによって、MVPCは、空気(FAIR_1)およびOGBPについての新たなセットポイントを与えるであろう。
【００５５】
-  MVPCはその計算に時間を要し、それ故に、それは1分毎か、または30秒毎などにセットポイント(RSP)をPIDに送るので、空気についての新たなセットポイントFAIR_1は「階段」形状を持つ。「AFF/容器RSP運用」システムがこのような「断片化された」入力を持つことは許容されないであろう。それ故に、使用は、追加の容器の流量の運用に送る前に、このセットポイントを「滑らかに」するための「ランプ」フィルタからなる。これは新たなセットポイント(FAIR_2)を与える。
【００５６】
-  計算によるこの新たなセットポイント(calcul_2、例えばax+bタイプのもの)は、定常状態における貧液流量を表す貧液の流量(F LP)へと翻訳される。動的挙動はこの流量を、:
○  MPから容器へのLPのセットポイント(リモートセットポイント)を計算するため(この計算はリードラグ(逆応答)フィルタを介したパスを必要とする) (RSP_1)、
○  ・  「オーバーシュート」フィルタ、
・  容器のLICの収集が追加される計算(ax+bタイプのもの。calcul_3)
を通過する、容器からBPカラムへのLPについてのセットポイント(リモートセットポイント)計算するため
に使用することを要する。
【００５７】
このようにして、AFFタイプの運用をMVPCと有効に組合わせることによってこのイベント(高速度変化)の動的運用を得る。これが本発明の方式である。事実、MVPCの固有の予測性および多変数キャパシティ(multivariable capacoties)は操作のスピードアップに役立ちながらOGBP含有量の限界に見合う。
【００５８】
酸素消費者の速度変化に迅速に応答しなければならない施設においては、先述した方式に基づくMACCSシステムが導入される。
【００５９】
製造された酸素ガスの純度は、一般に95 %近く、最低でも94 %(契約含有率)ないし最高でも96.5 %(安全上の理由で)に維持されなければならない。
【００６０】
種々のパラメータの変形を図9および10に示す。速度変化が迅速に行われる一方で、OGBO含有量を所望の限度内に維持する。
【００６１】
(フィルタによる)AFFポーションは、追加の容器およびMVPCの流量、空気流量およびOGBP流量に関する全ての部分を制御する。
【００６２】
本発明によるシステムの他の用途は、空気分離ユニット(ASU)から抽出されるアルゴンの最適化である。
【００６３】
先に与えられた空気分離ユニットの簡単な説明について参照が為され得る。
【００６４】
(低圧カラムからアルゴンカラムへの) 粗製アルゴン流は一定割合の窒素を含む。窒素の割合は、アルゴンが蒸留される場合に多くの利用できる事業をもたらす。
【００６５】
これはすなわち、最大量のアルゴンを抽出するために、アルゴン「ベリー(belly)」(アルゴン流が取り出された低圧カラムの位置での酸素含有量)は可能なかぎり低く抑えられねばならない。これは基本的な蒸留原理に由来し、操作者に周知の法則である。他方で、過度に低いアルゴンベリーは、アルゴン蒸留カラムの頂部での過度に高い窒素現存量をもたらし、このカラムを適切に操作することを妨げる。このメカニズムはほとんど非線形である。その結果は、純生成物の含有量の損失、および操作ユニットの不本意なトリッピング(tripping)となる。
【００６６】
空気蒸留カラム上に導入されたMVPCシステムは、この出来事を考える上で深刻な問題に直面する。なぜならば、種々のパラメータの関数としてアルゴンカラムの頂部に窒素の現存量を再現するモデルは高度に非線形であり、かつ「純粋な」MVPCアプローチによって運用することが難しいからである。
【００６７】
カラムのアルゴンベリーを制御するための基本的なシステムに基づく(例えば)MVPCアプローチの場合において、以下のシステムを構築することができる:
操作変数、MV(MVのセットポイントはMVPCシステムによって与えられる)
MV1:空気流量
MV2:低圧酸素ガス(OGBP)流量
制御変数、CV(CVの値は、MVPCによって、およびMV変数を操作することによって可能な場合は、2つの限界値(上限と下限)の間に維持されねばならない)
CV1:アルゴンベリーの値(低圧カラムの予め定められた高さでの酸素含有率(%))
CV2:製造同期を満足する必要のある空気流量(目標空気(target air))の「目標」値
外乱変数、DV(MVPCが操作しないが、そのCV変数への影響はモデルによって決定される)
DV1、DV2:空気流量、OGPC流量などについての測定セットポイント偏差(流量はMV変数に組込まれる)
DVx、DVx+1:任意で、頂部ストリッピング、シリンダーの加圧の衝撃、中圧または高圧OG流量、中圧または高圧窒素ガス流量など。
【００６８】
明らかに、この構成は例示であり、同じ問題を解決するためにMV、CVおよびDVの間で様々な構成を考えることができる。
【００６９】
複合アプローチの場合において、以下の戦略をたどる:
1.  アルゴンカラムの頂部で窒素の現存量についての閾値を設定する。これは典型的におよそ0.2 %〜1 %であるが、各カラムの特徴に依存して高くも低くもなり得る。この閾値を(A)と呼ぶ。
【００７０】
2.  閾値(A)を超えた場合、変数CV1(アルゴンベリー)が維持しなければならない限界としてMVPCに送られる超低値限界、低値限界、高値限界および超高値限界は全て、プロセスに依存して典型的におよそ0.2 %〜3 %、より典型的には0.5 %〜1.5 %であり得る予め決められた値(これをV1と呼ぶ)だけ即座に引き上げられる。全ての限界値を上方シフトさせるこの値(V1)を「自動バイアス」と呼ぶ。
【００７１】
3.  カラムの頂部での窒素分析値がその後、閾値(A)または(B)=(A)+/-(C) (ここで、(C)はヒステリシスを保証する値である(典型的に、実験的におよそ0.1 %〜0.5 %))のいずれかに等しくなり得る閾値(B)未満に低下したとき、V1はその後、アルゴンベリーのセットポイントの初期限界値に突然戻ることを防ぐために、好ましくは瞬時にではなくむしろ傾斜的(V1/min)に、ベリーの限界値から移動する。
【００７２】
この技術は、製品の損失、エネルギー損失を生じるユニットの不意のトリッピング、および製造ユニットの不測のトリッピングの潜在的な危険性を避けること、加えて、アルゴンの抽出を最適化することに役立つ最適な(非常に低い)アルゴンベリーのセットポイントを保つことに役立つ。
【００７３】
先に示した方式は、図10に示す例によって説明され、かつ証明される。
【００７４】
概要を明確にする助けのために、超低値限界および超高値限界の値のみしか示していないが、低値限界および高値限界も同じ値(V1)だけ引き上げられる。
【００７５】
提示された場合においては、:
バイアス活性化閾値(bias activation threshold)(A)＝0.3 %窒素 (アルゴンカラムの頂部にて)
バイアス不活性化閾値(bias deactivation thereshold)(B)＝(A)＝0.3 %
自動バイアスの値(V1):1.5 % (MVPCに送られるアルゴンベリーの限界値に自動的に加算される)
ベリーのセットポイントの初期値に戻るまでのランプタイム(ramp time):30分。
【００７６】
さらに、提示された場合においては、CV1(アルゴンベリー)の全ての限界値は、ユニットの仕込み、製造された不純な酸素の流量などのようなパラメータの組から計算される。
【００７７】
窒素の現存量は高度に非線形であることが観察され得るので、MVPC以外のこの技術によってこの出来事を考える必要がある。
【００７８】
この自動バイアスが必ずしも、アルゴンカラムの頂部での窒素の現存量に専ら関与するわけではないが、酸素含有量の低閾値(例えば、低圧カラムなどによって作られる低圧酸素含有量)のオーバーシュートのような他の機構の存在に関与し得ることも観察されるべきである。
【００７９】
デッドタイムが15分を超えるいくつかの制御変数のためには、予測制御方法が使用される。例えば、低圧カラムから供給される、不純なアルゴンカラムからの生成物流量の変化は、デッドタイムが15分を超えるカラム中で測定される酸素含有量に影響する。不純なアルゴンカラムの酸素含有量は、それ故に予測制御方法によって制御されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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