DE2414900A1

DE2414900A1 - Mischverfahren und -einrichtung

Info

Publication number: DE2414900A1
Application number: DE2414900A
Authority: DE
Inventors: Michael Richard Alexander; Edward Duncan; Kenneth Mcclements; John Roger Spencer
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1974-03-28
Publication date: 1974-10-17
Also published as: SE410806B; NL7404570A; GB1459190A; FR2224808B1; FR2224808A1; AU6719874A; BE813236A; IT1015893B; CA1000503A; ZA742087B; US3940600A; JPS5025996A

Description

In der Antwort bitte angeben Unser Zeichen

B/p 7818

THE BRITISH PETSOLEUM COMPANY LIMITED, Britannic House, Moor Lane_v London E2Y 9BU, England

Mischverfahren und -einrichtunf^

Die Erfindung bezieht sich auf das Mischen, vorzugsweise von Petroleumprodukten, und insbesondere auf ein Mischverfahren, bei dem eine Vielzahl von Eigenschaften eines gemischten Produktes direkt überwacht wird, ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird, das jeder der ausgewählten Eigenschaften oder wenigstens jeder Abweichung von den ausgewählten Eigenschaften entspricht, und bei dem die elektrischen Signale einer Steuereinrichtung zugeführt werden.

Beim Mischen von Petroleumprodukten ist der minimale finanzielle Aufwand für ein Gemisch im allgemeinen durch die Gütevorschriften begrenzt, und es gibt für jede Mischung einen wirtschaftlichen Anreiz zur Herstellung eines Produktes mit bestimmten Eigenschaften, die den Grenzwerten der Vorschrift so nahe wie möglich kommen. Herkömmliche Mischsysteme versuchen gewünschte Produkteigenschaften dadurch zu erzielen, daß die Komponenten geregelt werden, die in vorbeererhnrLen, volumetribchen Verhältnissen zueinander stehen sollen. Ein derartiges Verfahren ist bestimmten Fehlern

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unterworfen, z.B. , da die Koirmonenteneigenschaften (z.B. Ablagerungen in Behältern) nicht bekannt sind, Verfahrai zur Mischindexberechnung nicht vollständig e-enau sind und Fehler in der Durchflußmessung auftreten. Wegen dieser Fehler ist es erforderlich, einen gewissen Spielraum zwischen der Zielsetzung und den Vorschriften für ein Gemisch zu belassen. Der einzige einwandfreie Weg, um diesen Spielraum zu reduzieren, besteht darin, die wichtigen Eigenschaften direkt (on-line) zu messen und zu steuern. Die On-Line-Steuerung bzw. direkte Steuerung verschiedener Eigenschaften führt ein Problem ein, dessen Vorhandensein bekannt ist. G-enerell beeinflußt jede dor Blomponenten jede der Produkteigenschaften, d.h., wenn versucht wird, eine Eigenschaft dtirch Änderung des Anteiles einer einzigen Komponente zu regeln, treten Zwischenwirkiingen auf, die zu einer instabilen Regellösung führen können.

In der US-Patentschrift 3.385-680 ist ein Strömungsmittel-Mischsystem angegeben, bei welchem Eigenschaften des Gemischproduktes überwacht, mit gewünschten Eigenschaften verglichen und Korrekturen in bezug auf die Fließgeschwindigkeit einer Komponente der Mischung durchgeführt werden. Bei dieser Anordnung vereursachen Korrekturen, die bei der Fließgeschwindigkeit einer Komponente in bezug auf eine gewünschte Eigenschaft durchgeführt werden, Fehler, die in bezug auf andere gewünschte Eigenschaften auftreten.

Aus der US-Patentschrift 3·4·73·008 ist eine Zuführmischregelanordnung bekannt, die ein Verfahren der "steilsten Steigung" verwendet, um Abgaben in die Durchflußkoptrollvorrichtungen zu erzeugen, wobei keine Vorkehrungen getroffen sind, um diese Kontrollabgaben zu entkoppeln, so daß Zwischenwirkungen auftreten.

In der US-Patentschrift 3*170.677 ist eine Mischanordnung beschrieben, bei der Eigenschaften einer Versuchsmischung und von Korrekturmaterialien gemessen werden. Aus diesen Messungen werden

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die gewünschten Mengen an Korrekturmaterialien, die hinzup-efüfct werden müssen, um eine gewünschte Endmischung; zu erhalten, bestimmt. Die Anordnung ergibt kein direktes (on-line) Mischverfahren ohne Zwischenwirkung, und es wird kein Verfahren zum Lösen der Mischgleichungen angegeben.

Aus der FR-Patentschrift 7Ο.19ΟΟ7 ist eine Mseilanordnung bekannt, die experimentell bestimmte Beziehungen zwischen •prozentualen Komponenten sowie auf einfache Weise gemessene Eigenschaften zur Ableitung von prozentualen Komponenten für eine, gewünschte Mischung verwenden, wobei dann diese abgeleiteten Prozen^werte gesteuert werden. Hierbei wird kein zwischenwirkungsfreier Mischvorgang angegeben, der die Eigenschaften des e-emischten Produktes steuert.

Ziel vorliegender Erfindung ist es, die Nachteile dor bekannten Anordnungen zu vermeiden und ein Verfahren bzw. eine Einrichtung anzugeben, bei der die d.er On-line-Methode anhaftenden Nachteile beseitigt und eine Zwischenwirkung in der Beeinflussung der gewünschten Eigenschaften ausgeschaltet wird.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art vorgeschlagen, daß die elektrischen Signale oder von diesen erzeugte weitere Signale in der Steuere inriertung mit einer Matrix, die eine Inversion einer Matrix entsprechend den Indizes der linearen Eigenschaft von Komponenten des Gemisches sind, zur Erzielung von AusgangssteuerSignalen beaufschlagt werden, und daß die Ausgangssteuersignale oder von diesen erzeugte Signale in eine Ventilvorrichtung eingespeist werden, die den Durchfluß jeder der Komponenten des Gemisches so steuert, daß gleichzeitig der Durchfluß aller Komponenten gesteuert wird, um die Abweichung zu korrigieren, ohne daß weitere Abweichungen anderer Eigenschaften des gemischten Produktes beeinflußtwerden.

Q 9 8 £ // 0 8 CU

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Die elektrischen Signale werden vorzugsweise in Serie in einem primären Regelkreis von einer Matrix, die linearisierende Funktionen und die Gesamtdurchflußgeschwindigkeit besitzt, deren Ausgang mit für die Eigenschaft erwünschten Werten verglichen wird, um Fehlersignale zu erzeugen, die von einer Matrix "beeinflußt wurden, welche Kontr ο llalgori Lianen enthält, von der Matrix, die eine Inversion der Mischindizesmatrix für die linearen Eigenschaften der Komponenten ist, und von einer weiteren Matrix von Kontrollalgorithmen, um die Ausgangsregelsignale zu erzeugen, beeinflußt.

Die von dem Betrieb der Matrix abgeleiteten Signale, die linearisierende Funktionen und die Gesamtdurchflußgeschwindigkeit enthalten, können ferner einem sekundären Regelkreis zugeführt werden, in welchem diese Signale integriert und durch die Matrix inverser, linearisierender Transformationen beeinflußt werden, um Signale zu erzeugen, die mit gewünschten Werten für die Eigenschaft des gemischten Produktes verglichen werden, damit weitere Fehlersignale erzeugt werden, die von einer dritten Matrix mit Kontrollalgorithmen und einer weiteren Matrix mit linearisieren-' den Funktionen beeinflußt werden, damit Signale erzeugt werden, die dem primären Regelkreis als die Signale für die gewünschte Eigenschaft zugeführt werden.

Die Kontrollalgorithmen der dritten Matrix haben z.B. die Form:

s v₂
wobei ΛΙ die Korrektur für die Signale gewünschter Eigenschaft

in dem Primärregelkreis,

E die Differenz zwischen der integrierten Mischprodukteigenschaft und dem gewünschten Wert, V-, das "Volumen des Mischproduktes bis zum jeweiligen Zeitpunkt , und
Vp das noch zu mischende Volumen ist.

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Das gemischte Produkt kann ein Petroleumprodukt sein und die Eigenschaften können die Eigenschaften einer Kombination von Schwefelgehalt, Dichte, Flammpunkt, Fließpunkt, Trübungspunkt, Destillationspunkt, Oktanzahl, Dampfdruck nach Riid und "Viskosität sein.

Die Steuereinrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie durch Berechnung eine einwandfreie Betriebsweise der Überwachungsvorrichtung gewährleistet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Mischeinrichtung mit einer Vielzahl von Überwachungsvorrichtungen,

mit
deren jede einer Leitung für das gemischte Produkt verbunden ist,

zu

um eine ausgewählte Eigenschaft des gemischten Produktes überwachen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die ausgewählte Eigenschaft oder wenigstens eine Abweichung von der ausgewählten Eigenschaft anzeigt, und mit einer Regeleinrichtung, die Signale aus der Überwachungsvorrichtung aufnimmt, vorgeschlagen, daß die Regeleinrichtung so ausgelegt ist, daß sie Signale, die von den elektrischen Signalen abgeleitet werden, mit einer Matrix beeinflußt, die eine Inversion einer Matrix ist, welche die linearen Eigenschaftsindizes von Komponenten des gemischten Produktes darstellt, und daß jede einer Vielzahl von Ventilvorrichtungen so geschaltet ist, daß der Fluß einer der Komponenten zur Produktleitung gesteuert wird, wobei die Ausgangssteuersignale alle Ventilvorrichtungen gleichzeitig regeln und damit der Durchfluß aller Komponenten zur Korrektur von Abweichungen geregelt wird, ohne daß weitere Abweichungen anderer Eigenschaften des gemischten Produktes auftreten.

Die Regeleinrichtung weist vorzugsweise einen primären Serienregelkreis auf, der so "beschaffen ist, daß die elektrischen Signale dem Eingang eines solchen Regelkreises zugeführt werden, der durch eine Matrix beeinflußt wird, die linearisierende Funktionen und die Gesamtdurchflußgeschwindigkeit aufweist, deren Ausgang einer Vergleichsvorrichtung zugeführt wird, wo er mit

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Signalen verglichen wird, die Werte der gewünschten Eigenschaft darstellen, um Ausgangsfehlersignale daraus zu erzeugen, welche durch eine Matrix der Kontrollalgorithmen beeinflußt werden, die eine Inversion der Mischindizesmatrix linearer Eigenschaft der Komponenten ist, und welche durch eine weitere Matrix von Kontrollalgorithmen zur Erzeugung der Ausgangsregelsignale beeinflußt werden.

Ferner wird gemäß der Erfindung eine Mischeinrichtung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch einen sekundären Regelkreis, bei dem der Ausgang aus dem Betrieb der Matrix, der
linearisierende Funktionen und eine Gesamtflußgeschwindigkeit
enthält, im primären Regelkreis mit einer Integriereinrichtung verbunden ist, deren Ausgang mit einer Vorrichtung einschließlich einer Matrix inverser linearisierender Transformationen
verbunden ist, und deren Ausgang mit einer Vorrichtung einschließlich einer weiteren Matrix inverser linearisierender
Transformationen verbunden ist, und dessen Ausgang ferner mit
einer Vergleichsvorrichtung verbunden ist, die mit Werten der
gewünschten Eigenschaft des Produktes gespeist wird, wobei der Ausgang aus der Vergleichsvorrichtung mit einer Vorrichtung
einschließlich einer dritten Matrix von Kontrollalgorithmen
verbunden ist, deren Ausgang an eine Vorrichtung angeschlossen ist, die eine weitere Matrix linearisierender Funktionen enthält, und deren Ausgang mit dem primären Regelkreis zur Erzielung der Werte der gewünschten Eigenschaft Verbundenist.

Die die dritte Matrix von Kontrollalgorithmen aufweisende Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Form der Kontrollalgorithmen lautet:

V₁

ΔΙ - E- ^L·—
s V₂

wobei ΔΪ die Korrektur für die Signale gewünschter Eigenschaft

für den primären Regelkreis,

E die Differenz zwischen der integrierten,gemischten
Produkteigenschaft und dem gewünschten Wert,
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V-, das Volumen des bisher gemischten Produktes und Volumen, das noch gemischt wird, ist.

Die Überwachungsvorrichtung weist beispielsweise beliebige Kombinationen von Vorrichtungen zur Überwachung des Schwefelgehaltes, der Dichte, des Flammpunktes, des Fließpunktes, des Trübungspunktes, des Destillationspunktes, der Oktanzahl, des Dampfdruckes nach Reid und der Viskosität au**.

Die Rogeleinrichtung kann einen Digitalrechner mit einer Schnittstelle zwischen Rechner und Überwachungsvorrichtung sowie Ventilvorrichtung aufweisen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausfütrungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Mischeinrichtung mit drei Komponenten,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines grundlegenden primären Mehrfachregelkreises, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines primären und sekundären Mehriachregelkreises.

Nach Fig. 1 weist die Einrichtung Komponentendurchflußmesser 1, 2 und 3 zur Kessung von Fließgeschwindigkeiten entsprechender, zu mischender Komponenten auf. Entsprechende Verbindungsleitungen 4-, 5 und 6 führen über entsprechende Durchflußsteuerventile 7» 8 und 9 in eine Produktleitung 10 und einen Produktspeicherbehälter 11. Das gemischte Produkt in der Leitung 10 wird durch entsprechende Überwachungsvorrichtungen 12 überwacht. Signale, die von den Überwachungsvorrichtungen 12 erzeugt werden, werden über entsprechende Leiter 13 an eine Schnittstelle 14- und von dort in einen Rechner 15 gegeben. Signale aus den Durchflußmessern 1, 2 und 3 sowie Temperaturübertrager werden über

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entsprechende Leiter 16 -und eine Schnittstelle 14 zum Rechner 15 übertragen. Ausgangssteuersignale aus dem Rechner I5 werden über die Schnittstelle 14 und entsprechende Leiter 17 zur Steuerung der Ventile 7, 8 und 9 gegeben. Anschlußgeräte 18, z.B. Bandoder Kartenleser oder Zucker werden über eine Schnittstelle 19 an den Rechner I5 angeschlossen. Ein Bedienungspult 20 ist über eine Schnittstelle 21 mit dem Rechner I5 verbunden.

Die Überwachungsvorrichtung 12 weist entsprechende Analysatoren oder andere Einrichtungen zur Bestimmung des Schwefelgehaltes, der Dichte, des Flammpunktes, des Fließpunktes, des Trübungspunktes, des Destillationspunktes, der Oktanzahl, des Dampfdruckes nach Reid auf. Die Überwachungsvorrichtung, die für e.ine bestimmte Mischung verwendet wird, ändert sich entsprechend den gewünschten Eigenschaften der Mischung. Die Überwachungsvorrichtung kann kontinuierlich arbeiten, sie kann aber auch diskontinuierlich arbeiten und periodisch Resultate abgeben. In letzterem Fall müssen in den Elementen von CL in geeigneter Weise getastete Datenalgorithmen verwendet werden. Die Schnitteteile 14 ergibt eine entsprechende Isolierung zwischen der Anlage und dem Rechner und sieht gewünschte Analog-Digital- und Difeital-Analog-Umwandlungen vor, wo sie erwünscht sind.

In Fig. 2 ist eine grundlegende Darstellung eines Mehrfachregelkreises für die Einrichtung nach Fig. 1 dargestellt, und der Inhalt der verschiedenen Teile ist für eine Mischung aus drei Komponenten nachstehend im einzelnen aufgeführt.

⁰I	O	O
O	^C2	O
O	O	G

Fl_n (ν,

O O

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Kontrollwobei G-. die R-egl-eacalgorithmen sind.

wobei F die gesamte Fließgeschwindigkeit ist und 1η (ν.) linearisierende Funktionen sind.

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'11

b,

b-

O O

a
a

11

21

31
L, -

'12

b
b

a
a
a

22 32

^Jl3

^Ge

a-, a

23

B¹ 0

wobei Td Elemente der Eirfc Icoppliingsmatrix sind

KontroU-

wo"bei C
sind

wobei a Komponentenmisch indizes sind.

wobei L"* (P-,) inverse linear!sierende Transformationen sind.

Die Mischanlage kann im wesentlichen durch einen Satz von linearisierten Mischgleichungen der Form:

^a12 ^f2

^a13 ^f3

P Ti¹

21

ausgedrückt werden, wobei a Komponentenmischindizes sind und die Matrix A bilden, P-, , Pp die Produktmischind^izes sind, und f die Komponentenfließgeschwindigkeiten darstellen.

Die direkt angeschlossenen (On-line-) Analysatoren messen Produkteigenschaften, wie z.B. den Flammpunkt oder den Fließpunkt, von denen einige sich nicht durch lineare Anwendung der Gleichungen der oben beschriebenen Art mischen. Diese Produkteigenschaften müssen in Linearmischindizes umgewandelt werden, die empirisch abgeleitete Beziehungen L. O?i) verwenden, die beispielsweise

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die Form haben

■^1 ^{s K}l ^exr> ^¹I ~ ^K2^ ' ^wo^^e:i- -^i ' ^2 Konstanten sind.

Deshalb muß die mathematische Beschreibung: eine Multiplikation der Form enthalten:

I « D.PF

damit die Produkteigenschaften abgeleitet werden, wenn die I die Produkt ei Fen s c ha ft en sind. Vollständig: lautet dies:

0 0

j !

; I¹I '

Π != .^___ Π 'PT?' — I T

^υ υ j ι rpi - j Xp _F J₁S. 2

O O Ii i F ί ■ ϊ¹

Die gleiche mathematische Beschreibung der Anlage kann auch im Rechner verwendet werden, um den Betrieb der Anlage zu simulieren und die Ausgänge einer solchen Simulierung mit den tatsächlichen Ausgängen der Anlage zu vergleichen, damit eine Anzeige für einen richtigen oder fehlerhaften Betrieb der verschiedenen Überwachungsvorrichtungen erhalten wird.

Der Vektor der Produkteigenschaften I wird im Rechner unter Verwendung der Matrix L linearisiert und mit einem Vektor der gewnschten Werte verglichen, der in ähnlicher Weise linearisiert worden ist, so daß ein Fehlervektor erzeugt wird. Die Matrix L besitzt Elemente, die Funktionen der gesamten Fließgeschwindigkeit und vorbestimmter Eigenschaftsbeziehungen für den Mischungsindex sind. Dieser Fehlervektor wird dann durch eine Matrix von Eigenschaftsreglern Cl beeinflußt. Der resultierende Vektor ν von Steuersignalen wird dann durch die Entkopplungsmatrix B beeinflußt, damit Einstellpunkte für die Durchflußregler 02 erhalten werden, die Ausgänge zu den Durchflußregel ventilen bei 7? 8 und 9 ergeben.

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- 11 -

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Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Anordnung mit einem sekundären Regelkreis und einer Berechnung, um die integrierten Werte der Eigenschaften des bisher gemischten Materialies zu erhalten, in Verbindung mit einem Regelkreis, um einen gewünschten Wert der Produkteigenschaften des vollständigen Produkte? zu erzielen. Der Vektor der Produkteigenschaften I ist unter Verwendung der Matrix L linearisiert und die Elemente dieses linearisierten Vektors werden, wie in dem Primärregelkreis zur Ableitung der Fehlersignale verwendet, durch eine Berechnung der Form

XlPF

"beeinflußt, damit die integrierten Werte der linearen Eigenschaftsindizes Pm für jede Eigenschaft erhalten werden. Dieser Vektor wird dann durch eine Matrix G beeinflußt, damit die integrierten Produkteigenschaften L· erhalten werden, wobei G die Form annimmt

L₁-¹CP₁)

0 0

Dieser Vektor wird mit einem Vektor von Werten Img von gewünschten Eigenschaften im Behälter verglichen, damit ein Fehlersignal erzeugt wird, dis durch eine Matrix von KontroJ.lalgorith.men G₇, beeinflußt wird. Die Ausgänge dieser Kontrolleinrichtungen bestehen aus den gewünschten Produkteigenschaften für den Primärregelkreis. Diese sind linearisiert, wobei die Matrix M verwendet wird, die die Form hat

L₁CP₁)

0 0 1

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Ein Spezialalgorithiims ist zur Verwendung in den Elementen von C3 verwendet worden, der die Form besitzt

ΔΙ = E -

*· XJ ■ ττ

V₂

wobei Λ1_Β die Korrektur zum Einstellpunkt des inneren Kreises, E die Differenz zwischen der integrierten Behältereigenschafi und dem gewünschten Wert,

V-j das Volumen in dem Behälter bis zu dem entsprechenden Zeitpunkt,und

Vp das noch zu mischende Volumen ist.

Bei einem qualitätsgesteuerten System, bei dem ein Element für die Optimalwertsteuerung durch die Entkopplungsmatrix eingeführt wird, muß der Rechner wissen, wie viele Komponenten verwendet werden, in welchen Leitungen sie sich befinden, die Werte ihrer Eigenschaften und welche Produkteigenschaften gesteuert werden sollen. Bestimmte Daten müssen in den Rechner vor einer Mischung eingeführt werden, und der Rechner muß diese Daten so verarbeiten, daß für jede einzelne Mischung die richtige Steuerung vorhanden ist.

Es kann die gleiche Anzahl von Komponenten wie Leitungen, Meßvorrichtungen und Pumpen verwendet werden, oder aber eine kleinere Anzahl von Komponenten, jedoch eine Komponente für eine Leitung. Es kann auch eine kleinere Anzahl von Komponenten verwendet werden, einige Komponenten müssen dann jedoch mehr als eine Leitung ■benutzen.

Jedes Produkt hat bestimmte Eigenschaften. Die Suche nach einer wirtschaftlich optimalen Mischung, die irgendwo durchgeführt werden kann, kann anzeiger, daß einige der Eigenschaften bei oder nahe dem Wert der Spezifizierung gesteuert werden, und/oder daß die Mengen an bestimmten Komponenten beschränkend sind und auf spezielle Werte gesteuert werden sollen. Zusätzlich zur Steuerung der gesamten Durchflußgeschwindigkeit kann das System eine Summe solcher Eigenschaften oder Mengen gleich einer ,Zahl kleiner als

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der Anzahl von Komponenten steuert. Der Rechner muß eine Information darüber enthalten, welche Eigenschaften oder Mengen gesteuert werden sollen, und muß die Ausgänge aus den Qualitätskontroll vorrichtungen in einen Vektor umformen, der zur Multiplikation auf der Entkopplungsmatrix geeignet ist.

Es müssen Daten der Werte aller Eigenschaften der Komponenten eingeführt werden. Diese werden zuerst im Mischindizes linearisiert, wobei entsprechende mathematische Ausdrücke verwendet werden. Einige Elemente werden durch S.G. nach dem Gesichtspunkt modifiziert, ob Gewichts- oder Volumenmischverfahren für diese bestimmten Eigenschaften verwendet werden. Es liep-t nunmehr eine Matrix vor, die aus Mischindizes für alle Eigenschaften aller Komponenten bestehen, wobei eine bestimmte Eigenschaft sich auf eine Reihe bezieht und Komponenten aufdie Spalte bezogen sind. Je nach dem, welche Eigenschaften gesteuert werden sollen, werden bestimmte Reihen dieser Matrix entnommen, damit eine neue Flächenraatrix gebildet wird. Die Reihen der übrigen Eigenschaft müssen zurückbehalten werden, damit sie bei der Berechnung von Produkteigenschaften verwendet werden. D.i e ^läcr/iomat^ix wirii invertiert und als die Entkopplungsmatrix verwendet. Die ursprünglich eingeführte Eigenschaftsmatrix würde eine konstante Anzahl von Reihen besitzen, jedoch eine veränderliche Anzahl von Spalten, je nach der Anzahl von Komponenten.

Um eine Mischung durchzuführen, werden die erforderlichen Daten in den Rechner auf einem Lochstreifen der nachstehend angegebenen !Form eingeführt.

Mischzahl: GO M1234-Mo. der Komponenten 3

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	Behälter No.	221	es	500OM	%	Eigensch. 1	Eigensch. 2	Eigensch. 3	Eigen 4
Einstell punkte		122		X	2,6	14,7	^x
Komponente	1	321	^rl	^dll	^d12	^d13	^d14
Komponente	²	X	^r2	^d21	^d22	^d23	^d24
Komponente	3	Rest im Produkt 721 behälter	^r3	^d31	^d32	^d33	^d34
Komponente	4	zu mischend VoI Timen
		I³ S₁		^σ3	^P4
3

wobei die r die nominellen Frozentzahlen der Komponenten, die d die KomOonenteneigenschaften und die g die Kesteigenschaften sind.

Es ist auch möglich, eine Datengrunpe von Komponenteneigenschaften im Rechner zu erhalten, und nur Modifikationen zu diesen Daten vor jedem Mischen einzuführen.

Die erste Seihe der Eigenschaftsmatrix bezieht sich auf den gesamten Fluß, d.h., sie besteht aus Einsen und würde automatisch eingeschrieben und nicht für ,jede Mischung eingeführt werden. Die Größe der Eigenschaftssteuermatrix ist durch die Anzahlvon eingeführten Einstellpunkten definiert, diese Anzahl ist η plus 1. Wenn Eigenschaften von Komponenten gesteuert v/erden sollen, ist die Zahl η kleiner als die Anzahl von Komponenten weniger 1, und die Komponenten, deren Eigenschaften gesteuert werden sollen, werden als die letzten Komponenten eingeführt.

Wenn das Datenband eingeführt wird, prüft der Rechner die Daten nach der Reihenfolge der Größe, wandelt Eigenschaften in Indizes um, invertiert die Steuermatrix, prüft' sie auf Fehlerzustand und druckt alle Daten für den Bedienenden sichtbar aus. Über ein

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Bedienungspult 20 führt der Bedienende dann Daten ein, um dem Rechner anzuzeigen, welche Komponente pich in welcher Leitung befindet, und ob eine Komponente zwei Leitungen benutzt. In letzterem Fall unterteilt der Rechner die Komponente in dem Verhältnis der Pumpkapazitäten. Der Bedienende kann dann alle Daten, die in einen Bereich des Speichers, der für eine zusätzliche Mischsubstanz reserviert ist, eingeschrieben werden sollen, dirigieren, wobei die bereits eingeführte Information zur Gliederung der geeigneten Steuerung der Mischung verwendet wird.

Die Werte der Produkteigenschaften werden periodisch berechnet, wobei gemessene !Pließgeschwindifckeiten und eingeführte Komponenteneigenschaften sowie die Art der Mischgleichungen, die früher gezeigt worden sind, verwendet werden. Es sind Vorkehrungen getroffen, um diesen Wert statt dem gemessenen Produkteigenschaftswert in Eigenschaftskontrollvorrichtungen zu ersetzen, Diese Auswahl erfolgt von dem Bedienungspult 20 aus.

Die Gliederung bzw. Organisation der Daten zur Bildung der Entkopplung smatr ix und zur Regelung der Mischung ist nachstehend schematisch gezeigt. Es werden fünf mögliche Komponenten mit acht möglichen Eigenschaften einschließlich gesamter Fließgeschwindigkeit und einer Komponenteneigenschaft, d.h. fünf mögliche Spalten und acht mögliche Reihen vorgesehen. In diesem FaJ-L v.erder vier Komponenten und die Eigenschaften Nr. 1, 3, 4 und 6 benutzt. Ferner wird davon ausgegangen, daß die Komponente 1 in der Leitung 1, die Komponente 2 in der Leitung 3? die Komponente 3 in cLer Leitung 2 und die Komponente A- geteilt zwischen den Leitungen 4- und 5 vorhanden sind.

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Inspektionsdateneigenschaftsmatrix Matrix von pespeieherten Mischindizes

21 ^d22

O
O
O

Linearisieren und Modifizieren

33 34
jj λ—/ von Reihen aus

^a43 ^a44 ^U S.G. Daten in

dr--, dr-o cLr-^ d,-^ 0 Abhängigkeit da-

"j-iiiuux j. d d d d 0 ^von» °b eine Ge-

von^Daten ^{61 62 6}^ ⁶^ wichtsmischung

^d71 ^d72 ^d73 ^d74 ° erfolgt oder nicht a™ a·^ ^anz ^anzj. ° 00000 00000

1	1	1	1	0
^a21	^a22	^a23	^a24	0
^a31	^a32	^a33	^a34	0
^a41	^a42	^a43	^a44	0
^a51	^a52	^a53	^a54	0
^a61	^a62	^a63	^a64	⁰

F] ächenmatrix, die
eine JTlächenmisch-. matrix enthä].t

Entkopnlungsmatrix in der oberen ]inken Ecke

1	Sortieren entsprechend	1	1	1	0	33	^a34	η	b V₁	11	^h12	b	13	^b14
der Infor	^a31		a ja	43	^a44	\j	U	21	^b22 V,	b V₁	23	^b24 V₁
mation auf Eigenschaf	^a41	^a42-	Cl	63	^a64	0	b	31	^b32	U	33	^b34
ten	^a61	^a62	^a					41	^b42	b	43	^b44
zu streueAi					0	0	invertie- 0
	0	0	0				ren \		0	0		0

Einlesen in einen 5x5 Speicherraum.

Die Ausgänge aus den Eigenschaftskontrollvorrichtungen werden in Adressen für den Eingang in die Entkopplungsmatrix eingelesen. Dieser Teil der Anordnung sieht wie folgt aus:

Eigenschaftskontrollausgänge

Eingangsvektor	^b12	Vektor	von	0	1-	Durchfluß	4
zur Entkopp	^b22	Ausgängen	0	2·	kontroll
lungsmatrix,	^b32		0	3'	vorrich
Anfangsein	^b42		0	4	tung
stellung » 0
	^b13 ^bl4
11	^b23 ^b24
^b21	^b33 ^b34
^b31	^b43 ^b44
^b41

^09847/0804 copy

	-17-	24U900	^Rl
25.3.197²I- W/He	Eingangsvektor zur EntkopO- lungsmatrix, Anfangsein stellung » 0
Eigenschafts kontrollausgänge	^41 '^D42 ^4-	B/p 7818	. ^R2
	0 0 0	Vektor von Durchfluß Ausgängen kontroll- vorrich tung
5 ^^ 5		5 ^b44 ° \ ■ *
		0 0 5

ι 8

Vorstehende Ausführungen zeigen, wie der Mehrfachregelkreis nach Fig. 2 für ,iede Mischung organisiert ist.

Obgleich eine einzige Mischung beschrieben worden ist, läßtsich die Erfindung aufgrund der Kenntnis vorstehender Ausführungen auch auf andere Mischungen übertragen, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird.

40984?/Q8(H

COPY

Claims

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Patentansprüche:

ζ\ J Mischverfahren, bei dem eine Vielzahl von Eigenschaften eines gemischten Produktes direkt (on-line) überwacht wird, ein entimrechendes elektrisches Signal erzeugt wird, das jeder der ausgewählten Eigenschaften oder wenigstens ₍ieder Abweichung von den gewählten Eigenschaften entspricht, und bei dem die elektrischen Signale einer Steuereinrichtung zugeführt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale oder von diesen erzeugte xfeitere Signale in derSteuereinrichtung mit einer Matrix (B) , die eine Inversion einer Matrix entsprechend den Indizes der linearen Eigenschaft von Komponenten des Gemisches sind, zur Erzielung von Ausgangssteuersipnalen beaufschlagt werden, und daß die AusgangsSteuersignale oder von diesen erzeugte Signale in eine Ventilvorrichtung eingespeist werden, die den Durchfluß _tjeder der Komponenten des Gemisches so steuert, daß p:leichzeitig der Durchfluß aller Komponenten gesteuert wird, um die Abweichung zu korrigieren, ohne daß weitere Abweichungen anderer Eigenschaften des gemischten Produktes beeinflußt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ^kennzeichnet ,daß die elektrischen Signale in Serie in einem primären Regelkreis von einer Matrix (1) beeinflußt werden, die linearisierende Funktioner und die gesamte Durchflußgeschwindigkeit besitzt, deren Ausgang mit für die Eigenschaft erwünschten Werten verglichen wird, um Fehlersignale zu erzeugen, die von einer Matrix (CL), welche Kontrollalgorithmen aufweist, der Matrix (B), die eine Inversion der Mischindizesmatrix für die lineare Eigenschaft der Komponenten ist, und einer weiteren Matrix (S>^) beeinflußt werden, die Kontrollalgorithmen aufweist, um die Ausgangssteuersignale zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die IOn dem Betrieb der Matrix (1) abgeleiteten Signale, die linearisierende Funktionen und die gesamte Durchflußgeschwindigkeit

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enthalten, auch einem sekundären Regelkreis zugeführt werden, in welchem diese Signale integriert und durch eine Matrix (G) inverser, linearisierender Transformationen "beeinflußt werden, um Signale zu erzeugen, die mit gewünschten Werten für die Eigenschaft des Produktes verglichen werden, damit weitere Fehlersignale erzeugt werden, die von einer dritten Matrix (G-,) mit Kontrollalgorithmen und einer weiteren Matrix (M) mit linearisierenden Funktionen beeinflußt werden, damit Signale erzeugt werden, die dem primären Regelkreis als die Signale der gewünschten Eigenschaft zugeführt werden.

4-. Verfahren nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollalgorithmen der dritten Matrix die Form haben:

AI₃ - B. ^i-

wobei /^l die Korrektur für die Signale gewünschter Eigenschaft in dem Primärregelkreis,

E die Differenz zwischen der integrierten Hiseiprodukteigenschaft und dem gewünschten Wert, V-. das Volumen des Mischproduktes bis zum jeweiligen Zeitpunkt, und
Vp das noch zu mischende Volumen ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischte Produkt ein Petroleumprodukt ist und die Eigenschaften die Eigenschaften einer Kombination von Schwefelgehalt, Dichte, Flammpunkt, Fließpunkt, Trübungspunkt, Destillationspunkt, Oktanzahl, Dampfdruck nach Reid und Viskosität sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung so ausgelegt ist, daß durch Berechnung eine einwandfreie Arbeitsweise der Überwachungsvorrichtung gewährleistet ist.

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7. Mischeinrichtung mit einer Vielzahl von Überwachungsvorrichtungen, deren jede mit einer Leitung für das gemischte Produkt verbunden ist, um eine ausgewählte Eigenschaft des gemischten Produktes zu überwachen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die ausgewählte Eigenschaft oder wenigstens eine Abweichung von der ausgewählten Eigenschaft anzeigt, und mit einer Regeleinrichtung, die Signale aus der Überwachungsvorrichtung aufnimmt ,

dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (15) so ausgelegt ist, daß sie Signale, die von den elektrischen Signalen abgeleitet werden, mit einer Matrix (B) beeinflußt, die eine Inversion einer Matrix ist, welche die linearen Eigenschaftsindizes von Komponenten des gemischten Produktes darstellt, und daß jede einer Vielzahl von Ventilvorrichtungen (7, 8, 9) so geschaltet ist, daß der Fluß einer der Komponenten zur Produktleitung (10) gesteuert wird, wobei die Ausgangssteuersignale alle Venti!vorrichtungen (7» 8, 9) gleichzeitig regeln und damit der Durchfluß aller Komponenten zur Korrektur von Abweichungen geregelt wird, ohne daß weitere Abweichungen an-derer Eigenschaften des gemischten Produktes auftreten.

8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen primären Serienregelkreis aufweist, der so ausgelegt ist, daß die elektrischen Signale dem Eingang eines solchen Regelkreiees zugeführt werden, der durch eine Matrix (1) beeinflußt wird, die linearisierende !Funktionen und die Gesamtdurchflußgeschwindigkeit aufweist, deren Ausgang einer Vergleichsvorrichtung zugeführt wird, wo er mit Signalen verglichen wird, die Werte der gewünschten Eigenschaft darstellen, um Ausgangsfehlersignale daraus zu erzeugen, welche durch eine Matrix (C₁) von Kontrollalgorithmen beaufschlagt werden, deren Ausgänge durch die Matrix (B) beeinflußt werden, die eine Inversion der Mischindiz es-matr ix linearer Eigenschaft der Komponente ist, und welche durch eine weitere Matrix (Cp) von Kontrollalgorithmen zur Erzeugung der Ausgangsregelsignale beeinflußt werden.

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9· Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen sekundären Regelkreis, bei dem der Ausgang aus dem Betrieb der Matrix (L), der linearisierende Funktionen und eine Gesamtdurchflußgeschwindigkeit enthält, im primären Regelkreis mit einer Integriereinrichtung (JEI) verbunden ist, dessen Ausprang mit einer Vorrichtung einschließlich einer Matrix (G) inverser linearisierender Transformationen verbunden ist, und dessen Ausgang ferner mit einer Vergleichsvorrichiun& verbunden ist, die mit weiten der gewünschten Eigenschaft des Produktes gespeist wird, wobei der Ausgang aus der Vergleichsvorrichtung mit einer Vorrichtung einschließlich einer dritten Matrix (0-,) von Eontroll al p-orithmen verbunden ist, deren Ausgang an eine Vorrichtung angeschlossen ist, die eine weitere Matrix (M) linearisierender Punktionen enthält, und deren Ausgang mit dem primären Regelkreis zur Erzielung der Werte der gewünschten Eigenschaft verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß die die dritte Matrix (G₅,) von Kontrollalgorithmen aufweisende Vorrichtung so ausgebi3.det ist, daß die Form der Kontrollalgorithmen lautet:

wobei ΔΙ die Korrektur für die Signale gewünschter Eigenschaft

für den primären Regelkreis,

E die Differenz zwischen der integrierten, gemischten Pro dukteigenschaft und dem gewünschten Wert, V, das Volumen des bereits gemischten Produktes, Vp das Volumen, das noch zum Mischen verbleibt, ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche, 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsvorrichtung (12) beliebige Kombinationen von Vorrichtungen zum Überwachen des Schwefelgehaltes, der Dichte, des Flammpunktes, des Fließpunktes, des Trübungspunktes, des Destillationspunktes, der Oktanzahl, des

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Danrof druckes nach ReId und der Viskosität aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 his 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Digitalrechner mit einer Schnittstelle (14) zwischen Rechner (15) und Überwachungsvorrichtung (12) sowie Ventil vorrichtung (7₅ 8, 9) aufweist.

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