DE69523702T2

DE69523702T2 - Verfahren zur modell-prädiktiven Regelung eines Lufttrennungssystemes

Info

Publication number: DE69523702T2
Application number: DE69523702T
Authority: DE
Inventors: William Matthew Canney
Original assignee: Praxair Technology Inc
Current assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1995-08-14
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2015-08-15
Also published as: EP0701186B1; US5522224A; EP0701186A3; MX9503502A; KR100234232B1; CN1079940C; CA2156146C; CA2156146A1; BR9503639A; DE69523702D1; JPH0869302A; JP3251153B2; CN1126307A; ES2162628T3; EP0701186A2

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Steuerverfahren für ein Luftzerlegungssystem und genauer auf ein verbessertes Verfahren zum Vorhersagen einer zukünftigen dynamischen Antwort einer Luftzerlegungsverfahrensmessung, um eine verbesserte Produktverunreinigungssteuerung bereitzustellen.

Hinterrund der Erfindung

Argon ist eine Komponente von Luft, die bei etwas weniger als 1% Molfraktion vorliegt. In Fig. 1 ist ein Tieftemperatur-Luftzerlegungssystem zum Erzeugen von gasförmigem Sauerstoff, gasförmigem Stickstoff und flüssigem Sauerstoff illustriert. Argon ist ebenfalls ein Produkt des Tieftemperatur-Luftzerlegungsverfahrens und die Überwachung von Produktargonverunreinigungen ist für eine Optimierung der Argonherstellung und die Betriebssicherheit des Verfahrens maßgeblich. In dem System der Fig. 1 wird Luft zuerst in einem Kompressor 10 auf annähernd 5 - 6 Atmosphären verdichtet, gereinigt, und in eine Hochdruckkolonne 12 eingespeist, wo der Lufteinsatz einer vorbereitenden Zerlegung in flüssige Fraktionen von Rohsauerstoff und im wesentlichen reinen Stickstoff unterzogen wird. Ein Teil des Stickstoffausflusses läuft durch ein Rohr 14 in einen gasförmigen Hochdruck-Produktstickstoffausgang 16. Der Rest des Stickstoffausflusses wird in einem Kondensor/Aufkocher kondensiert, in einem Wärmetauscher 20 unterkühlt, und anschließend als flüssiger Rücklauf der Oberseite einer Niederdruckkolonne 24 bereitgestellt. Die Sauerstoff, Argon und Stickstoff aufweisende flüssige Sauerstofffraktion von der Hochdruckkolonne 12 wird über ein Rohr 18 und über einen Wärmetauscher 20 sowie einen Kondensor 22 in einen Seiteneinlass einer Niederdruckkolonne 24 eingespeist. Ebenfalls wird ein Zufluss von äußerlich zugeführtem flüssigem Stickstoff durch ein Rohr 25 einer Niederdruckkolonne 24 zugeführt.
Aufgrund der relativen Flüchtigkeiten von Stickstoff, Argon und Sauerstoff sammelt sich Argon in einem Zwischenstrippabschnitt der Niederdruckkolonne 24 an, wo er zur Ausbildung einer Einsatzfraktion für eine Seitenarmargonsäule 26 abgezogen wird. Gasförmiger Stickstoff wird von der Oberseite der Niederdruckkolonne 24 gewonnen und gasförmiger und flüssiger Sauerstoff werden von ihrem Sumpf gewonnen.
Ein Strom an Argondampf wird von der Oberseite der Argonsäule 26 abgezogen und in einem Kondensor 22 kondensiert. Eine Fraktion des Argonstroms wird von dem Kondensor 22 abgezogen und als ein Produktargonstrom an einer Ausgabe 28 abgelassen. Weitere Einzelheiten zu dem Betriebs des in Fig. 1 dargestellten Systems finden sich in US-A-5 313 800, Howard et. al. das auf den gleichen Anmelder wie dieser Anmeldung übertragen ist.
Die Regulierung der Produktargonverunreinigung ist für eine Optimierung der Argonherstellung maßgeblich und wird durch einen Prozesssteuercomputer 30 bewerkstelligt, der als Eingaben mehrere von verschiedenen verbundenen Analysatoren (A) gemessene Werte aufnimmt und Prozesssteuerungs- und Regulierungskommandos zur Steuerung von (nicht dargestellten) Instrumenten ausgibt.
Die Verfahrensmessungen von der Niederdruckkolonne 24 stellen bei geeigneter Bewertung Informationen über ein nachfolgendes dynamisches Ansprechen der Produktargonverunreinigung an dem Ausfluss 28 bereit. Bestimmte Messungen an der Niederdruckkolonne 24 sind insofern teilweise redundant zu Messungen des Produktargonstroms 28, als dass sie ähnliche Informationen darüber bereitstellen, welche Veränderungen in dem Verfahren auftreten, obgleich dies zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgt. Da diese Messungen teilweise redundant sind und weil im allgemeinen keine manipulierbaren Variablen oder Kombinationen von Variablen zur Erzeugung unabhängiger Veränderungen in diesen Messungen vorliegen, können solche gemessenen Eigenschaften nicht unabhängig gesteuert werden.
Ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik bezüglich einer Produktargon-Stickstoff-Verunreinigungssteuerung beteiligt ein in Fig. 2 dargestelltes Kaskadensteuerverfahren, wobei der Produktargon-Stickstoffgehalt mittels Kaskaden zu der Steuerung des Argonsäuleneinsatzargongehalts übertragen wird. Der Stickstoffgehalt wird mittels Manipulation eines Argongehalt-Stellwerts gesteuert. Im Unterschied dazu wird der Argongehalt durch die Manipulation des gasförmigen Sauerstoffproduktdurchflusses der Niederdruckkolonne gesteuert. Diese Anordnung ermöglicht es einem langsamer ansprechenden Steuergerät des Produktargon-Stickstoffgehalts, einen berechneten Stellwert für ein schneller ansprechendes Einsatzargongehaltssteuergerät bereitzustellen.
Im einzelnen wird der gemessene Produktargon-Stickstoffgehalt mit minimalen und maximalen Zielwerten verglichen (Entscheidungsblock 40). Liegt er zwischen diesen Zielwerten, wird der Argon-Stickstoff- Gehaltsstellwert gleich zu dem momentan gemessenen Gehalt von gemessenem Argon und Stickstoff eingestellt (Block 42). Befindet sich der Argon-Stickstoff-Gehalt nicht in den Zielwerten, wird der Argon-Stickstoff-Stellwert gleich dem nächstliegenden Zielgrenzwert eingestellt (Block 43). Dann fährt das Verfahren mit einer Steuerungsberechnung (Block 44) fort, die auf dem ausgewählten Argon-Stickstoff-Stellwert und dem momentan gemessenen Wert basiert. Die Ausgabe dieser Steuerungsberechnung ist an Argonsäuleneinsatzargon-Stellwert, der den Argon-Stickstoff-Gehalt auf seinen Stellwert führt.
Dann wird der berechnete Einsatzargongehalt-Stellwert in ein Einsatzargongehalt-Steuerungsberechnungsverfahren eingespeist (Block 46), das als einen Eingang ebenfalls den gemessenen Argonsäuleneinsatzargongehalt aufweist. Die Steuerungsberechnungsausgabe ist ein Sauerstoffstrom-Veränderungswert, um eine Veränderung des Stickstoffgehalts in dem Argonstrom zu ermöglichen. Eine weitere Kompensation tritt in Ansprechen auf eine gemessene Kolonnenluftstromveränderung auf (Block 48). Die Sauerstoffstromveränderung und jegliche erforderliche Kompensation infolge einer Kolonnenluftstromveränderung werden in einem Summierer 49 aufsummiert. Die Ausgabe ist eine berechnete Ausfluss- Stellwertveränderung für ein Sauerstoffstrom-Steuergerät.
Wie in Fig. 2 gezeigt weist das Steuerverfahren eine erste Schleife mit Blöcken 40, 42, 43 und 44 auf, die gemeinsam einen Einsatzargongehalt-Stellwert bereitstellen, sowie eine zweite Schleife, die basierend auf dem Argongehalt-Stellwert einen Sauerstoffstrom-Stellwert für die Produktargon-Stickstoffgehaltssteuerung berechnet. Die in Fig. 2 gezeigte Kaskadensteuerung hängt davon ab, dass die zweite Schleife den von der ersten Schleife berechneten Zielwert gut innerhalb der Verfahrensansprechzeit der ersten Schleife erreicht. Wenn die erste Schleife Anpassungen erstellt, bevor die Antwort der zweiten Schleife vervollständigt ist, operieren die Kaskadensteuergeräte gegeneinander und setzen die Wirksamkeit des Systems herab.
Wie oben angegeben ist ein auf den Argonsäuleneinsatzargongehalt ansprechender Steuerungsvorgang bevorzugt, da diese Variable auf Verfahrensabweichungen signifikant schneller als der Produktargon- Stickstoffgehalt anspricht. Da jedoch die zwei Größen, d. h. der Produktargon-Stickstoffgehalt und der Argonsäuleneinsatzargongehalt, im wesentlichen abhängige Variablen sind, ist ihre unabhängige Steuerung voneinander nicht möglich.
US-A-5 313 800 bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines stromabwärtigen Ausgangsprodukts in einem Tieftemperatur-Luftzerlegungssystem mit einer Niederdruck-Trennkolonne und einer Argonsäule, wobei ein Zwischenprodukt Argonsäuleneinsatzargon von der Niederdruck-Trennkolonne und das Ausgangsprodukt Produktargon von der Argonsäule einschließlich einer Stickstoffverunreinigung sind. Verschiedene obere Kolonnentemperaturen werden auf die Roheinsatzstickstoffkonzentration bezogen, wobei dieser Wert anschließend als Teil eines Regelsteuerungsschemas benutzt wird. Die Roheinsatzstickstoffvorhersage wird mit dem gemessenem Stickstoffgehalt in dem Rohargon verglichen, wobei diese Informationen in einem Überwachungssteuersystem verwendet werden.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Steuerverfahrens, das ein schnelleres Ansprechen eines auf Verfahrensabweichungen und Stellwertgrenzwertveränderungen hin gesteuerten Systems ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Verwendung von gemessenen Veränderungen in einem Zwischenprodukt eines Verfahrens zur Vorhersage von Veränderungen in einer Ausgangsproduktmessung.
Eine zusätzliche Aufgabe dieser ErFndung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Luftzerlegungssteuerverfahrens, in dem der Argonstrom-Stickstoffgehalt infolge von Vorhersageabschätzungen genauer gesteuert wird, die aus Messungen des Argonsäuleneinsatzargongehalts oder der Produktsauerstoffverunreinigungen abgeleitet werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Tieftemperatur-Luftzerlegungsverfahren erzeugt sowohl ein Zwischenprodukt wie ein Ausgangsprodukt. Das Zwischenprodukt wird zeitlich früher als das Ausgangsprodukt generiert, und Schwankungen in den Ausgangsproduktmessungen korrelieren mit zeitlich früheren Schwankungen in den Zwischenproduktmessungen. Das Verfahren spricht auf mehrere unabhängige Variablenphänomene an. Die Vorrichtung beinhaltet Analysatoren zum Bereitstellen von Messwerten der Zwischen- und Ausgangsprodukte und der unabhängigen Variablenphänomene. Ein Steuerprozessor sagt basierend auf den unabhängigen Variablenphänomenen und den hierfür vorhergesagten Ausgabewerten einen Messwert des Zwischenprodukts vorher. Dann wird eine Differenz zwischen dem momentan vorhergesagten Wert für das Zwischenprodukt und einem Messwert des Zwischenprodukts bestimmt, um einen Vorhersagefehler zu erhalten. Der Prozessor spricht auf diesen Zwischenproduktvorhersagefehler an, um sowohl momentane wie zukünftige Werte des Ausgangsprodukts weiter vorherzusagen, damit Steuerungsvorgänge bezüglich des Ausgangsprodukts zur Steuerung der darin enthaltenen Verunreinigungen ausgeführt werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Tieftemperatur-Luftzerlegungsverfahrens.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren gemäß dem Stand der Technik darstellt, wie es für das System aus Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3 ist ein Hochpegel-Flussdiagramm, welches das gesamte für das Tieftemperatur-Luftzerlegungssystem der Fig. 1 verwendete Verfahren der Erfindung illustriert.
Fig. 3A ist ein das von der Erfindung verfolgte Verfahren zur Ermöglichung einer Steuerungswerteauswahl des Produktargon-Stickstoffgehalts darstellendes Hochpegel-Flussdiagramm.
Fig. 3B ist ein das von der Erfindung verfolgte Verfahren zum Ableiten von Vorhersagefehlerabschätzungen des Produktargon-Säuleneinsatzargongehalts illustrierendes Hochpegel-Flussdiagramm.
Fig. 3C ist ein das von der Erfindung verfolgte Verfahren zum Ableiten der Produktargon-Stickstoffgehaltsvorhersage darstellendes Hochpegel-Flussdiagramm.
Fig. 3D ist ein das von der Erfindung verfolgte Verfahren zum Erhalt einer Vorhersagekorrektur des Produktargon-Stickstoffgehalts illustrierendes Hochpegel-Flussdiagramm.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird in dem Kontext des schematisch in Fig. 1 dargestellten Luftzerlegungsverfahrens beschrieben werden. Allerdings versteht es sich, dass die Erfindung für andere Verfahren und andere Anwendungen in dem Tieftemperatur-Luftzerlegungsverfahren verwendbar ist. Weiterhin versteht sich, dass die Erfindung eine Bewerkstelligung von Eingaben für Prozesssteuerungsanordnungen betrifft, von denen angenommen wird, dass sie beim Stand der Technik in der Verfahrensvorrichtung vorliegen.
Fig. 3 ist ein Hochpegel-Flussdiagramm, das das Verfahren der Erfindung zum Erhalt von zukünftigen Antwortvorhersagen für den Produktargon-Stickstoffgehalt aus dem Argonausfluss 28 illustriert (vgl. Fig. 1). Diese zukünftige Antwortvorhersage weist im Vergleich zum Stand der Technik eine erhöhte Genauigkeit auf. Anschließend wird die zukünftige Antwortvorhersage zur Bestimmung von Prozesssteuerungsvorgängen verwendet, die aufgrund der genaueren Bestimmungen der Momentanabweichungen von dem Stellwert verbessert sind und optimaler ausfallen. Die Verfahren für die nachfolgende Berechnung von Prozesssteuerungsvorgängen sind dem Fachmann bekannt und werden nicht weiter beschrieben werden.
Das Vorhersageverfahren des Produktargon-Stickstoffgehalts verwendet als Haupteingaben: gemessener Argonsäuleneinsatzargongehalt (aus der Einsatzleitung 30 zwischen der Niederdruck-Kolonne 24 und der Argonsäule 26), weitere den Argonsäuleneinsatzargongehalt oder den Produktargon-Stickstoffgehalt beeinflussende unabhängige Variablenmessungen, und den gemessenen Produktargon-Stickstoffgehalt. Diese Eingaben werden verwendet, damit der Prozesssteuercomputer 30 ein Vorhersagefehlerabschätzungsverfahren für den Produktargon-Säuleneinsatzargongehalt (Block 50) ausführen kann. Auf den Block 50 folgende Einzelheiten des Verfahrens sind nachstehend mit Bezug auf Fig. 3A beschrieben.
Die Ausgabe von der Vorhersagefehlerabschätzanordnung (Block 50) beinhaltet Abschätzungen der Vorhersagefehler sowohl des momentanen wie des zukünftigen Argonsäuleneinsatzargongehalts. Diese Vorhersagefehler spiegeln die Differenz zwischen zuvor bestimmten Abschätzungen des momentanen und zukünftigen Argongehalts in dem Argonsäuleneinsatz im Vergleich zu dem gemessenen Argonsäuleneinsatzargongehalt wieder. Vorhersagefehler werden generiert und einem dynamischen Antwortvorhersagemodell des Produktargon-Stickstoffgehalts zugeführt (Block 52). Dieses Modell berechnet den Produktargon-Stickstoffgehalt (von der Argonsäule 26) basierend sowohl auf unabhängigen Variablenmessungen, von welchen der Stickstoffgehalt abhängig ist, wie auf den momentanen und geschätzten zukünftigen Vorhersagefehlern des Argonsäuleneinsatzargongehalts (wie im Block 50 bestimmt). Die Vorhersagefehlereingabe ermöglicht eine Antizipierung von Argon-Stickstoffgehaltsschwankungen zu einem früheren Zeitpunkt, als eine derartige Schwankung von den anderen unabhängigen Variablenmessungen ermittelt werden könnte.
Die Ausgaben von dem Verfahren des Blocks 52 sind ein mittels eines Modells vorhergesagter momentaner Wert des Produktargon-Stickstoffgehalts und ein Satz von Werten, die eine Vorhersage der momentanen Antwort des zukünftigen Produktargon-Stickstoffgehalts bereitstellen. Der vorhergesagte Produktargon-Stickstoffgehalt wird in technische Einheiten zwecks Vergleich mit den in technischen Einheiten vorliegenden Eingabestellwerten transformiert. Der mittels eines Modells vorhergesagte momentane Wert des Produktargon-Stickstoffgehalts wird wie der gemessene Produktargon-Stickstoffgehalt in einen Block 54 eingespeist. Dort wird bestimmt, ob der gemessene Produktargon-Stickstoffgehalt innerhalb akzeptabler Messgrenzen liegt. Falls ja, wird der gemessene Produktargon-Stickstoffgehalt für nachfolgende Prozesssteuerungsberechnungen ausgewählt. Falls nicht, wird der mittels eines Modells vorhergesagte momentane Wert des Produktargon-Stickstoffgehalts verwendet. Dieser Auswahlvorgang vermeidet die Verwendung eines ungenau gemessenen Produktargon-Stickstoffgehalts, der in dem System zu einer Unter- oder Überkorrektur führen könnte. Somit bestimmt, wie im Block 54 gezeigt, die Steuerungswertauswahlvorrichtung des Produktargon-Stickstoffgehalts den zu verwendenden Stickstoffgehaltswert.
Anschließend wird der ausgewählte Stickstoffwert einer nichtlinearen Skalierungstransformation für eine Verwendung in dem Steuerungsschema unterzogen. Das Verfahren im Block 54 gibt weiter eine Filterkonstante des Produktargon-Stickstoffgehalts aus, die später zur Regulierung der Menge an Rückkopplungsvorhersagekorrektur verwendet wird, die dem zukünftigen Antwortvorhersageschema des Stickstoffgehalts übermittelt wird. Dann werden die abgeleiteten Werte von den Blöcken 52 und 54 in einen Block 56 eingespeist, wo eine zukünftige Antwortvorhersage-Rückkopplungskorrektur für den Produktargon-Stickstoffgehaltswert berechnet wird. Im einzelnen wird die Trajektorie der Vorhersagewerte "rotiert", so dass die von den vorhergesagten Werten definierte Kurve näher zu dem momentan gemessenen Wert bewegt wird.
Die Ausgabe von dem Block 56 ist eine korrigierte zukünftige Antwortvorhersage für den Produktargon- Stickstoffgehalt (Block 58). Diese Ausgabe wird in einem transformierten Maßstab von dem Steuerungsschema zur Änderung der unabhängigen Variablen verwendet, um eine Stickstoffsteuerung zu bewerkstelligen.
Das Verfahren, durch welches die Vorhersagefehler des Argonsäuleneinsatzargongehalts abgeschätzt werden (Block 50), wird weiter anhand Fig. 3A beschrieben. Ein dynamisches Antwortmodell (Block 70) bildet ein wesentliches Element der Vorhersagefehlerabschätzanordnung und es kann konfiguriert werden, um jegliche aus einer Mehrzahl von gemessenen Werten zu verwenden, die den Argonausgang von der Niederdruck-Kolonne 24 beeinflussen. Diese gemessenen Werte beinhalten: gemessener Kolonnenluftstrom (Block 72), gemessener Gassauerstoffstrom (Block 74), gemessener Flüssigstickstoffzusetzungsstrom (Block 76), gemessener Argonsäuleneinsatzstrom (Block 78), erfasste Luftvorreinigungsabweichung (Block 80) und andere unabhängigen Variablenmessungen (Block 82), welche den Argonsäuleneinsatzargongehalt beeinflussen.
Das dynamische Antwortmodell beinhaltet einen oder mehrere Werte von jeder der oben gemessenen Eingaben (d. h. Blöcke 72, 74, 76, 78 und 80), um sowohl einen vorhergesagten momentanen Argonsäuleneinsatzargongehalt wie vorhergesagte zukünftige Werte des auszugebenden Argonsäuleneinsatzargongehalts bereitzustellen. Die zukünftigen Werte werden über ein spezifiziertes zukünftiges Zeitfenster vorhergesagt.
Obgleich verschiedene dynamische Antwortmodelle verwendet werden können, ist ein bevorzugtes Antwortmodell ein lineares Zeitreihenmodell in der Form:
Δu(i, k - j) = 0 für alle (k - j) > 0, um eine Abschätzung der Verfahrensantwort ohne Steuerungsvorgang zu erhalten.
wobei:
k das Stichprobenintervall ist, für das eine Abschätzung erfolgen soll (k = 0 stellt den momentanen Zeitpunkt bereit).
y(k) der vorhergesagte Wert der Reinheitsmessung der Niederdruckkolonne zu einem Stichprobenzeitintervall "k" in der Zukunft ist.
Δu(i, k - j) die Veränderung von Stichprobe zu Stichprobe in unabhängigen Variablen "i" zu einem Stichprobenintervall "k - j" ist. Negative "k - j"-Werte zeigen zeitlich vergangene Werte und positive "k - j"-Werte zeigen Veränderungen an, die in der Zukunft auftreten können.
h(i, j) die Modellschritt-Antwortkoeffizienten sind, die aus einem versuchsweisen Verfahrenstest geschätzt oder erhalten werden.
N die Anzahl an Stichprobenzeiträumen ist, für welche die Vorhersageabschätzung erfolgen soll.
M die größte Anzahl an Stichprobenzeiträumen ist, für die eine Veränderung in jeder der unabhängigen Variablen immer noch eine momentane Auswirkung auf y(k) erzeugen kann
I die Anzahl an unabhängigen Variablen ist.
ym der momentan gemessene Wert des Niederdruckkolonnen-Einsatzargongehalts ist.
Die Werte für h(i, j) werden durch Experimentieren erhalten und vorzugsweise ist N = M = 120 bei einem Stichprobenzeitraum von 2 Minuten.
Der vorhergesagte momentane Wert des von dem dynamischen Antwortmodell bestimmten Argonsäuleneinsatzargongehalts (Block 70) wird mit dem momentanen gemessenen Argonsäuleneinsatzargongehalt (Block 84) verglichen. Dieser Vergleich vollzieht sich in einem Summierer 86, der einen Differenzwert erzeugt, welcher der beobachtete momentane Vorhersagefehler auf der Basis des gemessenen Einsatzargongehalts ist.
Der momentane Vorhersagefehler des Argonsäuleneinsatzargongehalts kann aufgrund solcher Betriebsbedingungen wie einer Kolonnenstartphase, einer Vorhersagerückstellung oder einem Verlaufsverlust der gemessenen unabhängigen Werte abnormal groß ausfallen. Unter derartigen Bedingungen wird bestimmt (Entscheidungsblock 88), dass nicht zu erwarten ist, dass die Vorhersage gültig ist, und sowohl der momentane Vorhersagefehler wie zukünftige Abschätzungen des Vorhersagefehlers werden auf Null gesetzt (Block 90). Die in dem Entscheidungsblock 88 erhaltene Validitätsbestimmung kann unter anderen Faktoren darauf basieren, wie lange das Modell im Betrieb war.
Wenn der Entscheidungsblock 88 angibt, dass zu erwarten ist, dass die Vorhersagen des Argonsäuleneinsatzargongehalts gültig sind, wird der momentane Vorhersagefehler mit einer Konstante (d. h. einem Vorhersagekonfidenzmultiplikator) multipliziert, die/der die Konfidenz (d. h. die Wahrscheinlichkeit) angibt, dass der beobachtete Vorhersagefehler aufgrund einer nicht-modellierten Verfahrensstörung und nicht durch Modellanomalien wie z. B. einer kürzlichen Vorhersagerückstellung zustande gekommen ist (Block 91). Der Vorhersagekonfidenzmultiplikator (Block 92) wird als ein zwischen Null und Eins liegender Wert bereitgestellt und hat normalerweise einen Wert nahe Eins. Bevorzugt ist, dass diese Konstante auf einen Wert nahe Eins eingestellt wird, jedoch mit Ausnahme während spezieller Verfahrensbedingungen wie z. B. einer Vorhersagerückstellung oder Kolonnenstartphase, wo der Konstante ein Wert nahe Null zugewiesen wird und der Wert langsam über ein Vorhersagefenster auf den maximalen Wert erhöht wird. Bei anderen speziellen Verfahrensbedingungen (z. B. bei der Erfassung von bestimmten Kolonnenverfahrensabweichungs-Bedingungen) wird der Wert des Multiplikators auf eine Funktion eingestellt, die bei einer Multiplizierung mit dem Vorhersagefehler mit einer hohen Wahrscheinlichkeit mit späteren Veränderungen in dem Produktargon-Stickstoffgehalt korreliert. Obgleich daher der Vorhersagekonfidenzmultiplikator im allgemeinen auf Eins eingestellt wird, lässt die Möglichkeit einer Änderung des Werts des Multiplikators das Steuerverfahren für eine Anpassung an spezielle Verfahrensbedingungen (und die vorhergesagten Antworten) geeigneter ausfallen.
Nach der Berechnung des momentanen Vorhersagefehlers können zukünftige Werte des Vorhersagefehlers unter Verwendung der Koeffizienten geschätzt werden, die aus einer Modellierung des autokorrelierten Verhaltens des Einsatzargongehalt-Vorhersagefehlers erhalten werden. Ein Satz von Autokorrelationskoeffizienten, der einen zu erwartenden Trend des Vorhersagefehlers des Argonsäuleneinsatzargongehalts definiert (Block 94), wird bereitgestellt und es wird eine Abschätzung des zukünftigen Vorhersagefehlers auf der Basis des momentanen Vorhersagefehlerwertes und der Autokorrelationskoeffizienten berechnet (Block 96).
Als eine minimale Abschätzung der Modellgenauigkeit für die Zukunft kann davon ausgegangen werden, dass die Einsatzargongehalt-Vorhersage für sämtliche zukünftigen Zeiträume perfekt gelingt. Allerdings ist es bevorzugt, dass das autokorrelierte Verhalten von nicht-modellierten und den Einsatzargongehalt beeinflussenden Störungen berücksichtigt wird. Dies kann durch Verwendung einer Gleichung in der folgenden Form bewerkstelligt werden:
ΔPE(k) = a(j)·ΔPE(k - j) k = 1..N
wobei:
k das Stichprobenintervall ist, für das eine Abschätzung erfolgen soll (k = 0 stellt den momentanen Zeitpunkt bereit).
ΔPE(k) der geschätzte Vorhersagefehler der Niederdruckkolonnenmessung bei einem Stichprobenzeitintervall "k" in der Zukunft ist. ΔPE(0) wird auf der Basis des momentan beobachteten Vorhersagefehlers berechnet.
N die Anzahl an Stichprobenzeiträumen ist, für welche die Vorhersageabschätzung erfolgen soll.
a(j) der modellierende Koeffizient der Vorhersagefehlerautokorrelation ist.
A die Anzahl an in dem Modell einzuschließenden Autokorrelationskoeffizienten ist.
Es ist bevorzugt, dass der Wert N = 20, A = 10 ist und die A(j)-Koeffizienten eine periodische Regression der Vorhersagefehlerdaten bilden.
Infolge der in einem Block 85 erfolgten Auswahl und den Berechnungen in Blöcken 90, 98 und 96 werden Abschätzungen der Vorhersagefehler des momentanen und zukünftigen Argonsäuleneinsatzargongehalts generiert (Block 100). Diese geschätzten Vorhersagefehler werden zur Korrektur und Verbesserung der zuvor berechneten vorhergesagten zukünftigen Antwort des Argonsäuleneinsatzargongehalts verwendet, um eine verbesserte zukünftige Antwortvorhersage zu erhalten (Block 104), wobei der nachstehendn Ausdruck verwendet wird:
ya(k) = y(k) + ΔPE(k - j) k = 1..N
wobei:
k das Stichprobenintervall ist, für welches die Abschätzung erfolgen soll.
ya(k) der korrigierte vorhergesagte Wert der Niederdruckkolonnenmessung (z. B. der Einsatzargongehalt) zu einem Stichprobenzeitintervall "k" in der Zukunft ist.
y(k) der mittels eines Modells vorhergesagte Antwortwert der Niederdruckkolonnenmessung (z. B. der Einsatzargongehalt) zu dem Stichprobenzeitintervall "k" in der Zukunft ist.
ΔPE(k) der geschätzte Vorhersagefehler der Niederdruckkolonnenmessung zu dem Stichprobenzeitintervall "k" in der Zukunft ist. ΔPE(0) wird auf der Basis des momentan beobachteten Vorhersagefehlers berechnet.
N die Anzahl an Stichprobenzeiträumen ist, für welche die Vorhersagekorrektur erfolgen soll.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3B erfolgt eine dynamische Antwortvorhersage bezüglich des Stickstoffgehalts des Ausgangsargonstroms. Ein dynamisches Antwortmodell des Produktargon-Stickstoffgehalts (Block 110) wird verwendet, das als eine seiner Eingaben die Abschätzungen der Vorhersagefehler des momentanen und zukünftigen Argonsäuleneinsatzargongehalts benutzt (Block 100). Die Grundlage für diese Eingabe in das dynamische Antwortmodell besteht darin, dass eine nicht-modellierte Verfahrensstörung, welche die Niederdruckkolonne 24 (und den Argonstromeinsatz 30 für die Argonsäule 26) beeinflusst, wegen der Verfahrensbeziehungen später die Produktargon-Stickstoffgehaltsverunreinigungen beeinflussen wird. Daher wird das dynamische Antwortmodell so konfiguriert, dass erfasste Störungen in dem Einsatzargongehalt Anpassungen der vorhergesagten Antwort des Produktargon-Stickstoffgehalts bewirken. Diese "Vorwärtseinspeisung" des Vorhersagefehlers ermöglicht eine schnellere und "intelligentere" Ausgabe einer zukünftigen Antwortvorhersage für den Produktargon-Stickstoffgehalt, wodurch das Steuersystem auf Veränderungen der unabhängigen Variablen ansprechen kann, um die vorhergesagten Stickstoffwerte einzustellen.
Die Eingaben in das dynamische Antwortmodell des Produktargon-Stickstoffgehalts sind in einer Anzahl von Fällen identisch zu den Eingaben in das dynamische Antwortmodell der Argonsäule (Block 70). So sind der gemessene Kolonnenluftstrom (Block 72), der gemessene Gas-Sauerstoffstrom (Block 74), der gemessene Flüssigstickstoffzusetzungsstrom (Block 76), der gemessene Argonsäuleneinsatzstrom (Block 78) und die erfasste Luftvorreinigungsabweichung (Block 80) alles Eingaben für das dynamische Antwortmodell (Block 110). Zusätzlich ist der gemessene Argonproduktfluss (Block 112) aus der Niederdruckkolonne 24 eine weitere Eingabe sowie weitere unabhängige Messungen, die den Argon-Stickstoff- Argongehalt beeinflussen (Block 114). Zuletzt werden wie oben angegeben die Abschätzungen der Vorhersagefehler des Argonsäuleneinsatzargongehalts (gemäß obiger Berechnung) als Eingaben zugeführt (Block 100).
Das dynamische Antwortmodell des Produktargon-Stickstoffgehalts (Block 110) besteht aus einem geschätzten momentanen Wert und einem Satz von zukünftigen Werten, die wie nachstehend gezeigt, über ein spezifiziertes zukünftiges Zeitfenster vorhergesagt werden:
Δu(i, k - j) = 0 für alle (k - j) > 0, um eine Abschätzung der Verfahrensantwort ohne Steuerungsvorgang zu erhalten.
wobei:
k das Stichprobenintervall ist, für das die Abschätzung erfolgen soll (k = 0 stellt den Wert für den momentanen Zeitpunkt bereit).
x(k) der vorhergesagte Wert der transformierten Produktargon-Verunreinigungsmessung bei einem Stichprobenzeitintervall "k" in der Zukunft ist.
Δu(i, k - j) die Veränderung von Stichprobe zu Stichprobe in unabhängigen Variablen "i" bei einem Stichprobenintervall "k - j" ist. Negative "k - j"-Werte geben vergangene Werte und positive "k - j"-Werte geben Veränderungen an, die in der Zukunft auftreten können.
h(i, j) Modellschritt-Antwortkoeffizienten sind, die durch einen versuchsweisen Verfahrenstest abgeschätzt oder erhalten werden.
m(j) ein durch einen versuchsweisen Verfahrenstest geschätzter oder erhaltener Modellschritt- Antwortkoeffizient ist, der eine Veränderung in der Niederdruckkolonnenmessung mit einer späteren Veränderung in der transformierten Argonverunreinigungsmessung in Beziehung setzt.
ΔPE(k - j) die Veränderung von Stichprobe zu Stichprobe in dem Vorhersagefehler der Niederdrucckolonnenmessung zu einem Stichprobenintervall "k - j" ist.
N die Anzahl an Stichprobenzeiträumen ist, für welche die Vorhersageabschätzung erfolgen soll.
M die größte Anzahl an Stichprobenzeiträumen ist, für die eine Veränderung in jeder der unabhängigen Variablen immer noch eine momentane Auswirkung auf x(k) erzeugen kann.
I die Anzahl an unabhängigen Variablen ist.
xm die Abschätzung des momentanen Werts der transformierten Produktargon-Verunreinigungsmesswerte ist.
Es ist bevorzugt, dass h(i, j) und m(j) durch Experimentieren erhalten werden und dass N = M ist und auf den oben angegebenen Wert (N = M = 120) eingestellt wird.
Das oben dargestellte dynamische Antwortmodell ist eine lineare logarithmische Funktion, die jedoch von einer nichtlinearen Skalierungsbeziehung zwischen Eingaben und Ausgaben zeugt, und die Ausgabe x(k) ist bei einer Umwandlung in technische Einheiten nichtlinear. Somit ist die Ausgabe von dem dynamischen Antwortmodell eine zukünftige Antwortvorhersage des Produktargon-Stickstoffgehalts (Block 116), in der für eine nachfolgende Verarbeitung unter Verwendung linearer mathematischer Berechnungen bestimmte ihrer Werte in eine lineare Proportionalität transformiert worden sind. Wie weiter unter erwähnt werden die transformierten Wertevorhersagen des Produktargon-Stickstoffgehalts zur Einstellung einer Filterfunktion verwendet, wobei die transformierten Werte ohne Erfordernis komplexer Berechnungen einfach verwendbar sind.
Zusammenfassend stellt das dynamische Antwortmodell des Produktargon-Stickstoffgehalts zwei transformierte Ausgaben bereit, d. h. einen Satz von zukünftigen Antwortvorhersagen für den Produktargon- Stickstoffgehalt und einen vorhergesagten momentanen Wert des Produktargon-Stickstoffgehalts. Der letztere Wert ist für eine Verwendung in dem in Fig. 3C dargestellten (und nachstehend erläuterten) Steuerungswerteauswahlverfahren "nicht transformiert" (Blöcke 118, 120). Die transformierten zukünftigen Antwortvorhersagewerte (Block 116) werden als solche verwendet, da sie später für Steuerungsberechnungen in dem transformierten Modus benutzt werden (der weiter unten mit Bezug auf Fig. 3D beschrieben werden wird).
Auf Fig. 3C Bezug nehmend wird das von der Erfindung benutzte Verfahren zur Bewerkstelligung einer Steuerungswerteauswahl für den Produktargon-Stickstoffgehalt beschrieben werden. Kurz gesagt entscheidet das Verfahren, ob der gemessene Produktargon-Stickstoffgehalt außerhalb der Messgrenzen liegt. Wenn ja bewirkt es, dass ein modell-vorhergesagter Wert für den Produktargon-Stickstoffgehalt verwendet wird. Der Grund für diesen Vorgang besteht darin, dass ein außerhalb der vorbestimmten Grenzwerte liegender gemessener Produktargon-Stickstoffgehaltswert eine Messungs-"Sättigung" entweder an einem hohen oder einem niedrigen Pegel bewirken kann, was dazu führt, dass das System einen ungenauen Korrekturvorgang benutzt, der das Verfahren weiter beeinträchtigen kann. Unter derartigen Bedingungen wird statt des gemessenen Werts ein mittels eines Modells vorhergesagter Wert verwendet.
Ebenfalls wird eine Filterung des Korrekturwerts durchgeführt, wobei die Filterkonstanten so eingestellt werden, dass sichergestellt wird, dass bei niedrigen Stickstoffverunreinigungswerten in dem Argonstrom ein geringerer Filterkonstantenwert verwendet wird, während bei hohen Stickstoffverunreinigungswerten in dem Argonstrom ein höherer Filterkonstantenwert benutzt wird. Die Veränderung des Filterkonstantenwerts gemäß des Stickstoffverunreinigungseinschlusses in dem Argonstrom führt zu einem geringeren Filterungsvorgang bei höheren Verunreinigungspegeln und stellt sicher, dass das in dem System vorhandene Rauschen bei niederpegeligen Verunreinigungswerten nicht hervorgehoben wird. Bei hohen Stickstoffverunreinigungswerten wird ein höherer Filterkonstantenwert benutzt, da das Rauschsignal einen geringeren Effekt hat. Daher wird bei höheren Verunreinigungspegeln eine weniger selektive Filterung und bei geringeren Verunreinigungspegeln eine selektivere Filterung bewerkstelligt, wobei Rauscheffekte bei beiden Verunreinigungspegeln minimiert werden.
Die Charakterisierung der Produktargon-Stickstoffgehaltsempfindlichkeitsveränderung mittels Verwendung der oben beschriebenen Wertskalierungstransformation (logarithmisch) modifiziert den Effekt des Messrauschens auf das Steuersignal. Ein großer Teil des Signalrauschens ist über den Messbereich in der absoluten Größe konstant. Da eine nichtlineare Wertetransformation einen disproportionalen Wert in Abhängigkeit von der Größe der Eingabe erzeugt, wird eine solche Transformation zu einer Variierung der Größe der Rauschverteilung führen. Zum Beispiel stellt eine logarithmische Transformation
y = ln(Y)
wobei:
Y der Eingangssignalwert und
y der transformierte Signalwert ist,
eine Differentialausgabe
Δy = ΔY/Y
bereit, wobei:
ΔY eine inkrementelle Veränderung in dem Eingangssignal und
Δy eine inkrementelle Veränderung in dem transformierten Wertesignal ist.
Die Größe einer inkrementellen Veränderung in einem logarithmisch transformierten Wert zu einer inkrementellen Veränderung in dem Eingangssignal ist umgekehrt proportional zu der Größe des Eingangssignals. Daher liefert ein Signalrauschen mit konstanter Größe bei kleinen Messsignalwerten größere Beiträge zu dem Rauschen in dem transformierten Wertesignal.
Ein Merkmal dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Signalfilterung mit einer abnehmenden Rauschempfindlichkeit bei kleineren Signalwerten. Diese Technik begegnet potenziellen Vorhersagekorrekturempfindlichkeiten auf Rauschen bei kleinen Signalwerten, die allgemein bei der Steuerung des Produktargon-Stickstoffgehalts auftreten. Sie sind mit dem Umstand verbunden, dass die Argon-Stickstoff-Gehaltsmessung im allgemeinen durch die Differenz von zwei getrennten Analysen erfolgt, namentlich des Sauerstoff plus Stickstoffgehalts in Argon und des Sauerstoffgehalts in Argon. Das Rauschen in jeder dieser Analysen trägt zu dem in dem Stickstoffgehalt in der Argonmessung beobachteten Gesamtrauschen bei.
Die (nachstehend beschriebene) Rückkopplungsvorhersage-Korrekturtechnik benutzt eine Filterungsgleichung in folgender Form:
yt = Yt+4 + k·(Yin - Yt-1)
wobei:
Yt = momentaner gefilterter Signalwert
yt-1 = zuvor gefilterter Signalwert
yin = Eingangssignalwert
k = Filterungskonstante.
Die Größe der variablen Filterkonstante k wird eingestellt durch:
k = ko·(yin/y&sub0;)
wobei:
k&sub0; = Basisfilterkonstante
y&sub0; = Basissignalwert für die Filterkonstantenauswahl.
In Fig. 3C vollzieht sich eine Steuerungswerteauswahl. Das Verfahren verwendet als Eingaben den an dem Ausfluss 28 auftretenden gemessenen Produktargon-Stickstoffgehalt (Block 122) und den mittels eines Modells vorhergesagten Wert des momentanen Produktargon-Stickstoffgehalts (Block 120), wie er in Fig. 3B abgeleitet wurde. Zuerst wird der gemessene Produktargon-Stickstoffgehalt daraufhin bestimmt, ob er entweder unter eine untere Messgrenze fällt oder eine obere Messgrenze übersteigt (Entscheidungsblock 124). Wenn nicht, wird der gemessene Wert (Block 126) für eine nachfolgende Verwendung ausgewählt. Wenn ja, wird der mittels eines Modells vorhergesagte Wert zur nachfolgenden Verwendung ausgewählt (Block 128), was auf der Annahme beruht, dass die Verwendung des vorhergesagten Werts besser als die eines außerhalb der Grenzen liegenden gemessenen Werts ist, der zu einem ungenauen Korrekturvorgang führen könnte (Block 130). Der ausgewählte Wert wird gemäß der oben erwähnten nichtlinearen Skalierung transformiert (Block 134) und für eine Verwendung in den nachfolgenden Berechnungen bereitgestellt (Block 140).
An dieser Stelle wird auf der Basis des Steuerungswerts des Produktargon-Stickstoffgehalts (der im wesentlichen der in dem Produktargonstrom gemessene Stickstoffgehalt ist) eine Filterkonstante berechnet (Block 132). Wie oben angegeben wird die Filterkonstante in Übereinstimmung davon abgeleitet, ob die Stickstoffverunreinigung bei einem hohen oder einem niedrigen Pegel vorliegt. Die Filterkonstante wird als eine Ausgabe für nachfolgende Berechnungen bereitgestellt (Block 142).
Auf Fig. 3D Bezug nehmend wird das zur Bestimmung einer Vorhersagekorrektur auf der Basis einer Rückkopplungsmessung des Produktargon-Stickstoffgehalts verwendete Verfahren beschrieben werden. Wie in den Fig. 3B und 3C dargestellt sind die Eingaben in das Verfahren zuvor abgeleitet worden. Im einzelnen enthalten solche Eingaben den ausgewählten und den transformierten Produktargon-Stickstoffgehalt (Block 140), den mittels eines Modells vorhergesagten Wert des momentanen Produktargon- Stickstoffgehalts (Block 120), die Filterkonstante des Produktargon-Stickstoffgehalts für die Vorhersagekorrektur (Block 142) und die zukünftige Antwortvorhersage für den transformierten Produktargon- Stickstoffgehalt (Block 118). Jede dieser Eingaben wird für den Erhalt einer Vorhersagekorrektur verwendet, die im wesentlichen die zuvor abgeschätzte Trajektorie des vorhergesagten Stickstoffgehalts in Übereinstimmung mit tatsächlichen Messungen durch Modifizierung mit einer Filterkonstante verändert.
Der mittels eines Modells vorhergesagte momentane Stickstoffgehalt abzüglich des gemessenen momentanen Stickstoffgehalts (geteilt durch das Stichprobenzeitintervall) wird zur Bestimmung einer Neigung berechnet, die repräsentativ für die Veränderungsrate des Vorhersagefehlers ist. Dann wird diese Neigung mit einer Filterkonstante zum Erhalt einer Korrekturneigung multipliziert, die angibt, um wie viel die vorhergesagte Neigung angepasst werden müsste, um sie näher an die momentan gemessene Neigung heranzuführen.
Die Vorhersagekorrektur wird durch anfängliches Transformieren des Maßstabs des mittels eines Modells vorhergesagten Produktargon-Stickstoffgehaltswerts bewerkstelligt (Block 150). Dieser Wert ist die Eingabe für einen Summierer 152, dem ebenfalls der ausgewählte und der transformierte Produktargon- Stickstoffgehalt zugeführt werden (Block 140). Wenn wie in Fig. 3C dargestellt (Blöcke 124, 126 und 128) entschieden worden ist, den mittels eines Modells vorhergesagten Wert des Produktargon-Stickstoffgehalts zu verwenden (weil der gemessene Wert außerhalb der Messgrenzen liegt), werden dem Summierer 152 identische Werte zugeführt, so dass dessen Ausgabe Null ist. Wenn jedoch im Unterschied dazu entschieden worden ist, den gemessenen Wert des Produktargon-Stickstoffgehalts zu verwenden, ist die Ausgabe des Summierers 152 eine Anzeige für die Differenz zwischen den gemessenen und den vorhergesagten Werten des Produktargon-Stickstoffgehalts.
Angenommen, letztere Entscheidung wurde getroffen, wird der Vorhersagefehler zusammen mit der Filterkonstante des Produktargon-Stickstoffgehalts in den Multiplizierer 154 eingespeist (Block 142). Die Ausgabe des Multiplizierers 154 ist ein reduzierter Wertevorhersagefehler als Folge der Multiplikation ist der Filterkonstante. Der Multiplizierer 154 gibt ein Vorhersageinkrement des Produktargon-Stickstoffgehalts zu einem Anpassungsverfahren der Vorhersageneigung aus (Block 156). Das "Vorhersage"- Inkrement wird zukünftigen Antwortvorhersagen für den Produktargon-Stickstoffgehalt zugeführt (Block 118), um dessen Neigung näher an den momentan gemessenen Stickstoffgehalt anzupassen. Die Ausgabe von dem im Block 156 dargestellten Verfahren ist eine korrigierte zukünftige Antwortvorhersage für den transformierten Produktargon-Stickstoffgehalt, um von dem Steuersystem zum Einstellen der unabhängigen Variablen zur Steuerung des Stickstoffgehalts des Argonstroms verwendet zu werden.
Zusammenfassend gesagt ermöglicht obiges Steuerverfahren momentane Werte eines Vorhersagefehlers der zu verwendenden Niederdruckkolonnenmessung, um dynamische Antwortvorhersagen von Argonstromverunreinigungsmessungen anzupassen. Weiterhin werden Abschätzungen von zukünftigen Werten von Vorhersagefehlern der Niederdruckkolonnenmessung zur Einstellung der dynamischen Antwortvorhersagen von Argonverunreinigungen verwendet. Die zukünftigen Antwortvorhersagen der Niederdruckkolonnenmessung werden durch die Verwendung geschätzter zukünftiger Werte von Messvorhersagefehlern korrigiert. Eine logarithmische oder ähnliche Wertetransformation wird zusammen mit einer integrierenden Modellstruktur zur Modellierung der Stickstoffverunreinigungen in dem Produktargonstrom verwendet, um eine kompaktere und effizientere Verarbeitung sicherzustellen. Schließlich wählt die Erfindung vorzugsweise einen mittels eines Modells vorhergesagten Wert an Produktargonverunreinigungen und verwendet diesen anstelle des gemessenen Werts, um eine Verunreinigungssteuerungsstrategie auszuführen, wenn der gemessene Wert außerhalb des Messbereichs liegt oder andernfalls nicht verfügbar ist.

Claims

1. Verfahren zum Steuern sowohl eines Zwischenprodukts als auch eines stromabwärtigen Ausgabeprodukts in einem Tieftemperatur-Luftzerlegungssystem, wobei das Zwischenprodukt vor dem stromabwärtigen Ausgabeprodukt erzeugt wird, wobei Schwankungen eines Messwerts des stromabwärtigen Ausgabeprodukts mit früheren Schwankungen eines Messwerts des Zwischenprodukts korrelierbar sind, wobei die Messwerte des Zwischenprodukts und des stromabwärtigen Ausgabeprodukts von unabhängigen Variablen abhängen und wobei das Verfahren mittels eines softwaregesteuerten Steuercomputers implementiert ist und wobei im Zuge des Verfahrens:

(a) quantifizierte Messwerte des Zwischenprodukts (84), des stromabwärtigen Ausgabeprodukts (122) und der unabhängigen Variablen (72, 74, 76, 78, 80, 82, 112, 114) bereitgestellt werden;

(b) Messwerte des Zwischenprodukts basierend auf den Messwerten der unabhängigen Variablen (72, 74, 76, 78, 80, 82) vorhergesagt werden;

(c) eine Differenz zwischen einem vorhergesagten Messwert des Zwischenprodukts und einem quantifizierten Messwert des Zwischenprodukts bestimmt wird, um einen momentanen Vorhersagefehlerwert des Messwerts des Zwischenprodukts zu erhalten;

(d) der momentane Vorhersagefehlerwert des Messwerts des Zwischenprodukts durch Multiplizieren mit einem eingegebenen Konfidenzfaktor (92) in einen wahren momentanen Vorhersagefehlerwert (100) des Messwerts des Zwischenprodukts konvertiert wird;

(e) zukünftige Werte (100) des wahren momentanen Vorhersagefehlerwerts des Messwerts des Zwischenprodukts mittels Korrelation mit dem zuvor berechneten Wert des wahren momentanen Vorhersagefehlers des Messwerts des Zwischenprodukts abgeschätzt werden;

(f) ein Vorhersagewert (120) des Messwerts des stromabwärtigen Ausgabeprodukts basierend auf quantifizierten Messwerten der unabhängigen Variablen (72, 74, 76, 78, 80, 112, 114) und auf den wahren momentanen und zukünftigen Vorhersagefehlerwerten (100) des in den Schritten (d) und (e) abgeschätzten Messwert des Zwischenprodukts vorhergesagt wird, bevor ein Effekt auf den Messwert des stromabwärtigen Ausgabeprodukts und die wahren momentanen Vorhersagefehlerwerte des Zwischenprodukts und zukünftige Werte des wahren Vorhersagefehlers des Zwischenprodukts auftritt; und

(g) der Vorhersagewert (120) des Messwerts des stromabwärtigen Ausgabeprodukts in einer Prozesssteueranordnung zum Steuern der Zusammensetzung des Zwischenprodukts und des stromabwärtigen Ausgabeprodukts verwendet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ferner:

(h) der Vorhersagewert (120) des Messwerts des stromabwärtigen Ausgabeprodukts im Ansprechen auf einen momentanen quantifizierten Messwert (122) des stromabwärtigen Ausgabeprodukts korrigiert wird, indem:

(1) eine Differenz zwischen einem transformierten Vorhersagewert des Messwerts (150) des stromabwärtigen Ausgabeprodukts und eines transformierten momentanen quantifizierten Messwerts (140) des stromabwärtigen Ausgabeprodukts bestimmt wird, um einen Vorhersagefehler für das stromabwärtige Ausgabeprodukt zu erhalten, und

(2) der Vorhersagefehler für das stromabwärtige Ausgabeprodukt mit einer variablen Filterfunktion (142, 154) verknüpft wird, um das Rauschen des Vorhersagefehlers des stromabwärtigen Ausgabeprodukts zu verringern, wobei die variable Filterfunktion von einem Wert des momentanen quantifizierten Messwerts des stromabwärtigen Ausgabeprodukts abhängt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei in dem Schritt (h) (2) ferner:

(i) eine Filterkonstante (142) basierend, mindestens zum Teil, auf dem momentanen quantifizierten Messwert des Ausgabeprodukts als die Filterfunktion (142, 154) berechnet wird;

(ii) der Vorhersagefehler für das stromabwärtige Ausgabeprodukt gefiltert wird, indem die in Schritt (i) berechnete Filterkonstante (142) verwendet wird, um einen im wesentlichen rauschunempfindlichen Vorhersagefehler-Abschätzungswert zu erzeugen; und

(iii) der gefilterte rauschunempfindliche Vorhersagefehler-Abschätzungswert verwendet wird, um eine zukünftige Antwortvorhersage (116) des Messwerts des stromabwärtigen Ausgabeprodukts zu korrigieren, die basierend auf den quantifizierten Messwerten der unabhängigen Variablen (72, 74, 76, 78, 80, 112, 114) und den wahren momentanen und zukünftigen Vorhersagefehlerwerten (100) des Messwerts des Zwischenprodukts, die in den Schritten (d) und (e) abgeschätzt wurden, vorhergesagt wurde.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren auf eine Tieftemperatur-Luftzerlegungseinrichtung angewendet wird, welche eine Niederdruck-Trennkolonne und eine Argonkolonne aufweist, wobei es sich bei dem Zwischenprodukt um den Argonsäuleneinsatzargongehalt von der Niederdrucktrennkolonne und bei dem stromabwärtigen Ausgabeprodukt um Produktargon aus der Argonkolonne handelt, welches eine Stickstoffverunreinigung aufweist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt (b) eine zukünftige Antwortvorhersage des Argonkolonneneinsatzargongehalts und einen momentan vorhergesagten Argonkolonneneinsatzargongehalt liefert und in dem Schritt (c) eine Differenz zwischen einem gemessenen Argonkolonneneinsatzargongehalt (84) und dem momentan vorhergesagten Argonkolonneneinsatzargongehalt abgeleitet wird, um einen Vorhersagefehlerwert (100) des momentanen Argonkolonneneinsatzargongehalts zu erhalten.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei in dem Schritt (1) die Argonkolonneneinsatzargongehalt- Vorhersagefehlerwerte (100) verwendet werden, um sowohl momentane (120) als auch zukünftige (116) Antwortvorhersagewerte für den Produktargonverunreinigungsgehalt von der Argonkolonne zu bestimmen.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei zwischen den Schritten (f) und (g) ein gemessener Produktargonstickstoffgehaltwert (122) zwecks Ausgabe in ein Steuerungsschema ausgewählt wird, falls der Wert innerhalb gesetzter Grenzwerte liegt, und falls nicht, ein mittels eines Modells vorhergesagter Wert (120) des Produktargonstickstoffgehalts als Ausgabe ausgewählt wird, um sicherzustellen, dass ein außerhalb der Grenzen liegender Produktargonstickstoffgehalt-Messwert (122) nicht von dem Steuerungsschema verwendet wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei zwischen den Schritten (f) und (g):

eine Filterfunktion (142) bestimmt wird, die von einem Wert des Produktargonstickstoffgehalts abhängt;

die Filterfunktion (142) auf einen Produktargonstickstoffgehaltvorhersagefehler angewendet wird, der aus einer Differenz zwischen einem transformierten gemessenen Produktargonstickstoffgehaltwert (140) und einem transformierten, mittels eines Modells vorhergesagten Produktargonstickstoffgehaltwert (120) bestimmt wurde, um eine vorhergesagte Wertkorrektur dafür zu erhalten.