專利名稱：氣體分離裝置中的控制方法、控制裝置、程序以及記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分離裝置中的控制方法、控制裝置、程序以及記錄介質(zhì)。本申請(qǐng)主張2006年9月29日于日本申請(qǐng)的特愿2006 - 266461號(hào)的優(yōu)先權(quán)，這里援用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
以往，作為從多種氣體組成的混合氣體分離出規(guī)定的l種氣體的方法， 有通過溫度差、壓力差分離氣體的PSA (變壓吸附)法、TSA(變溫吸附) 法、另外還有組合了 PSA和TSA的PTSA (變壓和變溫吸附)法。此外還 有通過吸附氣體的膜進(jìn)行過濾來分離氣體的膜分離法等。例如，作為變壓吸附氣體分離法的PSA方式中，向反復(fù)進(jìn)行吸附工序 和再生工序的吸附塔供給原料混合氣體，使該吸附塔內(nèi)填充的各種吸附劑吸 附易吸附成分，從而分離原料混合氣體中的易吸附成分和難吸附成分。例如， 使用分子篩碳作為吸附劑時(shí)，能夠由空氣制造氮?dú)?也包括比空氣的氮濃度 高的濃縮氮下同)，該P(yáng)SA制氮裝置被廣泛應(yīng)用于實(shí)際。然而，PSA制氮裝置被設(shè)計(jì)制作為，滿足制品氮?dú)獾挠脩?使用者、需 要者)所希望的制品氮?dú)獾募兌?規(guī)格純度)、壓力(規(guī)格壓力)以及使用 流量(規(guī)格流量)。通常運(yùn)轉(zhuǎn)中，運(yùn)轉(zhuǎn)(通常運(yùn)轉(zhuǎn)，100%運(yùn)轉(zhuǎn))這種PSA制氮裝置以滿足 各規(guī)格值。但是，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況中，由于用戶方的情況，即使?jié)M足了制品氣 體的純度和壓力的規(guī)格值，仍會(huì)出現(xiàn)制品氣體的取出流量(制品取出流量) 比規(guī)格值減少的情況?？墒?，即使制品取出流量減少而PSA裝置的工序時(shí)間相同時(shí)，耗電率的減少比例也小于制品取出流量的減少比例，所以耗電重相對(duì)制品的取出量 的比例增加。對(duì)此，存在對(duì)應(yīng)制品取出流量的減少而削減耗電率的現(xiàn)有技術(shù)。如專利 文獻(xiàn)l所示的方法使用逆變式壓縮機(jī)，按照吸附塔的出口氧濃度的設(shè)定值 使吸附塔的切換周期自動(dòng)變化，從而延長吸附時(shí)間來實(shí)現(xiàn)耗電的削減。另外，還有如專利文獻(xiàn)2所示的方法設(shè)置中止工序并按照制品取出流量調(diào)節(jié)中止工序時(shí)間。[專利文獻(xiàn)l]特開2005 - 270953號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]特開2003 — 88721號(hào)公報(bào)可是，如上所示的專利文獻(xiàn)1的方法中，使用價(jià)格昂貴的逆變式壓縮機(jī)， 難以實(shí)現(xiàn)價(jià)格低廉。另外，專利文獻(xiàn)2所示的方法中，雖然不使用逆變式壓 縮機(jī)也能實(shí)現(xiàn)，但是變更了制品壓力規(guī)格值、用于儲(chǔ)存制品氣體的制品槽的 容量、制品純度、附屬的壓縮機(jī)的吐出量等條件時(shí)，需要變更很多設(shè)定值。 進(jìn)而，具有以下問題由于各設(shè)定值與用戶所希望的規(guī)格條件進(jìn)行對(duì)應(yīng)，進(jìn) 行運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)求出最佳設(shè)定值，所以難以確定設(shè)定值，缺乏適應(yīng)性。另外，進(jìn)行未設(shè)置中止工序的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，吸附工序中從壓縮機(jī)對(duì)PSA裝 置的入口壓力達(dá)到上限壓力，則壓縮機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)移至無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，無負(fù) 荷運(yùn)轉(zhuǎn)后，由于對(duì)PSA裝置的入口壓力會(huì)立刻降低，所以壓縮機(jī)頻繁地交 互反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)壓縮機(jī)來說頻繁地反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 和無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)提高對(duì)壓縮機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)性負(fù)荷，因此容易提前老化。另 外，在壓縮機(jī)中，切換為無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)剛開始之后壓縮機(jī)的 耗電量會(huì)緩慢下降，但頻繁切換負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能削減耗電量。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種氣體分離裝置的控制系統(tǒng)，通過 按照氣體分離裝置內(nèi)的壓力設(shè)置中止工序，解決上述問題，制品氣體的取出 流量比規(guī)格值減少時(shí)，滿足用戶要求的制品氣體純度和壓力，并能夠確實(shí)且有效地適應(yīng)耗電的削減，另外，壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的氣體分離裝置的控制方法，其特征在于， 對(duì)填充了吸附劑的多個(gè)吸附塔分別反復(fù)進(jìn)行至少吸附工序、均壓工序和再生工 序這3個(gè)工序，從而分離原料混合氣體中的易吸附成分(例如，實(shí)施方式中的氧氣)和難吸附成分(例如，實(shí)施方式中的氮?dú)?并制造制品氣體；在吸附工 序和再生工序結(jié)束后設(shè)置中止工序的同時(shí)，按照制品罐的變動(dòng)預(yù)測(cè)改變所述中 止工序的時(shí)間。本發(fā)明的氣體分離裝置的控制方法，其特征在于，對(duì)填充了吸附劑的多個(gè) 吸附塔分別反復(fù)進(jìn)行至少吸附工序、均壓工序和再生工序這3個(gè)工序，從而分 離原料混合氣體中的易吸附成分和難吸附成分并制造制品氣體；該方法具有 存儲(chǔ)預(yù)先由實(shí)驗(yàn)值辨識(shí)的、氣體分離裝置所具有的制品罐的壓力值的函數(shù)模型 (例如，實(shí)施方式中的數(shù)學(xué)模型)的過程；存儲(chǔ)表示從氣體分離裝置輸入的氣 體的使用量的流量信息(例如，實(shí)施方式中的氣體取出量)、制品罐內(nèi)的壓力值 和計(jì)時(shí)(timer)信息(例如，實(shí)施方式中的閥開閉狀態(tài)信息)的過程；讀出函 數(shù)模型，將讀出的所述流量信息和壓力值、計(jì)時(shí)信息輸入讀出的函數(shù)模型，從 而算出制品罐的壓力預(yù)測(cè)值，按照壓力預(yù)測(cè)值，調(diào)節(jié)并算出氣體分離裝置中的、 在吸附工序和再生工序結(jié)束后設(shè)置的中止工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻(例如， 實(shí)施方式中的吸附工序的開始時(shí)刻)的過程；根據(jù)所述3個(gè)工序、中止工序的 開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻控制氣體分離裝置的過程。本發(fā)明的控制裝置，其特征在于，其是對(duì)填充了吸附劑的多個(gè)吸附塔分別 反復(fù)進(jìn)行至少吸附工序、均壓工序和再生工序這3個(gè)工序，從而分離原料混合 氣體中的易吸附成分和難吸附成分并制造制品氣體的氣體分離裝置的控制裝 置；該裝置具有函數(shù)模型存儲(chǔ)部(例如，實(shí)施方式中的規(guī)格值蓄積部18)， 存儲(chǔ)預(yù)先由實(shí)驗(yàn)值辨識(shí)的、氣體分離裝置所具有的制品罐的壓力值的函數(shù)模型； 輸入值信息存儲(chǔ)單元(例如，實(shí)施方式中的輸入值信息蓄積部15)，存儲(chǔ)表示 從氣體分離裝置輸入的氣體的使用量的流量信息、制品罐內(nèi)的壓力值和計(jì)時(shí)信 息；計(jì)計(jì)算部，從函數(shù)模型存儲(chǔ)部讀出函數(shù)模型，將從輸入值信息存儲(chǔ)單元讀出的流量信息和壓力值、計(jì)時(shí)信息輸入讀出的函數(shù)模型，'從而'算出'制品罐的壓 力預(yù)測(cè)值，按照壓力預(yù)測(cè)值，調(diào)節(jié)并算出氣體分離裝置中的、吸附工序和再生 工序結(jié)束后設(shè)置的中止工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻；控制部(例如，實(shí)施方式中的氣體分離裝置控制部11)，根據(jù)所述3個(gè)工序、中止工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻控制氣體分離裝置。另外，本發(fā)明優(yōu)選計(jì)算部每規(guī)定的周期算出制品罐壓力的壓力預(yù)測(cè)值，比 較算出的壓力預(yù)測(cè)值和制品罐壓力的上限設(shè)定值(例如，實(shí)施方式中的上限壓 力值)，從而檢測(cè)壓力預(yù)測(cè)值是否超過上限設(shè)定，以算出吸附工序的結(jié)束時(shí)刻或 者吸附工序的繼續(xù)時(shí)間(例如，實(shí)施方式中的工序時(shí)間)。另外，本發(fā)明優(yōu)選計(jì)算部每規(guī)定的周期算出制品罐壓力的壓力預(yù)測(cè)值，比 較算出的壓力預(yù)測(cè)值和制品罐壓力的下限設(shè)定值(例如，實(shí)施方式中的下限壓 力值)，從而檢測(cè)壓力預(yù)測(cè)值是否低于下限設(shè)定，以算出中止工序的結(jié)束時(shí)刻或 者中止工序的繼續(xù)時(shí)間。另外，本發(fā)明優(yōu)選計(jì)算部在從制品罐輸入的制品罐壓力的實(shí)測(cè)值之中算出 最低值和下限設(shè)定值的差，該差超過規(guī)定的閾值時(shí)調(diào)節(jié)下限設(shè)定值。另外，本發(fā)明優(yōu)選計(jì)算部按照從氣體分離裝置輸入的制品罐中的制品氣體 濃度的實(shí)測(cè)值調(diào)節(jié)下限設(shè)定值。另外，本發(fā)明優(yōu)選計(jì)算部按照從氣體分離裝置輸入的制品氣體的流量信息 調(diào)節(jié)下限設(shè)定值。本發(fā)明的程序是用于使上述控制裝置發(fā)揮信息處理裝置的功能的程序。 本發(fā)明的記錄介質(zhì)是記錄了上述程序的可計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)。 如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，即使氣體分離裝置的運(yùn)用與用戶的規(guī)格值不 同時(shí)，由于可以設(shè)置最佳中止工序時(shí)間，所以具有可以滿足用戶的規(guī)格值， 并有效削減耗電的效果。另外，通過按照氣體分離裝置內(nèi)的狀況設(shè)置中止工 序，可以調(diào)節(jié)為吸附工序中繼續(xù)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，中止工序中繼續(xù)無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因 此可以降低壓縮機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)性負(fù)荷。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式中的氣體分離裝置和氣體分離裝置控制裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖；圖2是表示存儲(chǔ)于輸入值信息蓄積部15的輸入值的一個(gè)例子的附圖； 圖3是表示存儲(chǔ)于運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17的表格的一個(gè)例子的附圖；圖4是表示存儲(chǔ)于算出值蓄積部19的數(shù)據(jù)的一個(gè)例子的附圖；圖5是表示第1工序中的氣體分離裝置2的閥的開閉狀態(tài)的附圖；圖6是表示第2或者第5工序中的氣體分離裝置2的閥的開閉狀態(tài)的附圖；圖7是表示第3或者第6工序中的氣體分離裝置2的閥的開閉狀態(tài)的附圖；圖8是表示第4工序中的氣體分離裝置2的閥的開閉狀態(tài)的附圖；圖9是表示切換工序時(shí)氣體分離裝置控制裝置1的操作流程的流程圖；圖IO是表示計(jì)算壓力預(yù)測(cè)值，變更中止工序時(shí)間的操作流程的流程圖；圖11是本發(fā)明的吸附工序時(shí)的壓力變化的圖表的一個(gè)例子；圖12是本發(fā)明的吸附工序時(shí)的壓力變化的圖表的 一 個(gè)例子；圖13是本發(fā)明的吸附工序時(shí)的壓力變化的圖表的一個(gè)例子；圖14是本發(fā)明的閥252關(guān)閉狀態(tài)的壓力變化的圖表的一個(gè)例子；圖15是本發(fā)明的閥252關(guān)閉狀態(tài)的壓力變化的圖表的一個(gè)例子；圖16是本發(fā)明的閥252關(guān)閉狀態(tài)的壓力變化的圖表的一個(gè)例子；圖17是表示氣體分離裝置2中設(shè)置了氣體濃度測(cè)定部時(shí)的結(jié)構(gòu)例的框圖。符號(hào)說明1氣體分離裝置控制裝置 2氣體分離裝置 11氣體分離裝置控制 部12計(jì)算部15輸入值信息蓄積部17運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部18規(guī)格值蓄積部 19算出值蓄積部 21控制部 2f罐壓力-河定部 23 氣體濃度測(cè)定部 24氣體取出量測(cè)定部 25閥開閉控制部 20-1、20-2 吸附塔 26壓縮機(jī) 200制品罐 211、 212、 221、 222、 231、 241、 251、 252閥具體實(shí)施方式
下面，參照

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。圖l是表示本發(fā)明中的氣 體分離系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。此外，本實(shí)施方式中，氣體分離裝置2以 PSA制氮裝置的操作、結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。首先，氣體分離系統(tǒng)中連接有氣體分離裝置2和氣體分離裝置控制裝置 1，其中，氣體分離裝置2從混合氣體分離出單一種類的氣體并取出，氣體 分離裝置控制裝置1控制該氣體分離裝置2。用圖l和表示氣體分離裝置2的結(jié)構(gòu)的圖5說明氣體分離裝置2所具有 的結(jié)構(gòu)。氣體分離裝置2中，控制部21在與氣體分離裝置控制裝置1之間 進(jìn)行信息的輸出和輸入，并且，根據(jù)從氣體分離裝置控制裝置l輸入的命令 信號(hào)，進(jìn)行氣體分離裝置2的控制。圖5中，壓縮機(jī)26將原料混合氣體供給吸附塔20 - 1或者吸附塔20 -2，該原料混合氣體是通過加壓而壓縮的制品氣體分離對(duì)象。吸附塔20 - 1和吸附塔20-2具有吸附劑，當(dāng)原料混合氣體被注入時(shí)， 則優(yōu)先吸附制品氣體以外的氣體，從而僅分離出制品氣體(本實(shí)施例中是氮 氣)，向制品罐200送出。此外，吸附劑例如是以氧為易吸附成分的分子篩碳等，只要是優(yōu)先吸附 供給用戶的制品氣體以外的氣體的吸附劑都可以。另外，制品罐200積蓄從混合氣體分離出的氮?dú)?。另外，如圖3所示，吸附塔20-1和吸附塔20-2通過組合下述工序， 供給氮?dú)?。另外，由顯示了各工序中的氣體分離裝置2的各閥的開閉狀態(tài)的 圖5至圖8的模式圖來表示。如圖5所示，作為第1工序，根據(jù)吸附塔50二1為-爽附-工序-、—吸附塔 20 - 2為再生工序的組合進(jìn)行處理。如圖6所示，作為第2工序，根據(jù)吸附塔20- 1和吸附塔20-2都為中 止工序的組合進(jìn)行處理。如圖7所示，作為第3工序，根據(jù)吸附塔20- 1和吸附塔20-2都為均壓工序的組合進(jìn)行處理。如圖8所示，作為第4工序，根據(jù)吸附塔20-1為再生工序、吸附塔 20-2為吸附工序的組合進(jìn)行處理。如圖6所示，作為第5工序，根據(jù)吸附塔20- 1和吸附塔20-2都為中 止工序的組合進(jìn)行處理。如圖7所示，作為第6工序，根據(jù)吸附塔20- 1和吸附塔20-2都為均 壓工序的組合進(jìn)行處理。所有的工序中，由用戶隨時(shí)從制品罐200取出氮?dú)?。吸附工序中吸附?序開始后，壓縮機(jī)26向吸附塔供給壓縮的原料氣體從而加壓于吸附塔內(nèi)。 使壓力上升直到吸附塔內(nèi)的壓力值變?yōu)橹破饭?00內(nèi)的壓力值以上后，如圖 5所示，打開閥252，將氮?dú)夤┙o制品罐200。在吸附工序進(jìn)行以上的處理。 因此，吸附工序開始后，制品氣體未被供給制品罐200時(shí)，由于用戶持續(xù)取 出氮?dú)?，所以制品?00內(nèi)的壓力繼續(xù)下降。再生工序是降低吸附塔的壓力，使易吸附成分從吸附劑脫離，為下一吸 附工序做準(zhǔn)備的工序。本實(shí)施例中，圖5中，吸附塔20-2為再生工序，打 開閥222,從而釋放壓力。如圖6所示，中止工序中關(guān)閉所有的閥，從而在吸附塔20-1和吸附塔 20-2的雙方，既不發(fā)生來自壓縮機(jī)26的氣體流入，也不發(fā)生對(duì)制品罐200 的氣體流出。如圖7所示，均壓工序是打開閥231和闊241，通過使進(jìn)行了吸附工序 的吸附塔側(cè)的氣體移動(dòng)到由于再生工序而壓力下降的吸附塔側(cè)，從而進(jìn)行壓 力回收的工序。進(jìn)行該工序，從而切換到吸 附工序時(shí)，可以由高于大氣壓的壓力開始吸附工序，具有縮短加壓吸附塔內(nèi)的時(shí)間的效果。此外，圖8是表示吸附塔20 - 2為吸附工序時(shí)的閥的開閉狀態(tài)的模式圖。圖1和圖5的罐壓力測(cè)定部22測(cè)定制品罐200內(nèi)的壓力，將測(cè)定的壓 力值輸出到控制部21。氣體取出量測(cè)定部24測(cè)定用戶取出的氣體流量，將測(cè)定的氣體的取出 量輸出到控制部21。閥開閉控制部25根據(jù)從氣體分離裝置控制裝置1通過控制部21輸入的 工序開始命令，控制氣體分離裝置2內(nèi)備有的各閥的開閉。圖5中的閥211、 212、 221、 222、 231、 241、 251、 252是分別用于控 制氣體分離裝置2內(nèi)的氣體流動(dòng)的閥。圖1的氣體分離裝置控制裝置1中，氣體分離裝置控制部11在與氣體 分離裝置2之間進(jìn)行信息的輸出和輸入，并且，向氣體分離裝置2輸出用于 控制氣體分離裝置2的命令信號(hào)。另外，氣體分離裝置控制部11向輸入值 信息蓄積部15、運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17寫入從氣體分離裝置2輸入的 信息。另外，氣體分離裝置控制部11具有計(jì)時(shí)功能，能夠取得現(xiàn)在時(shí)刻。如圖2所示，由氣體分離裝置2的罐壓力測(cè)定部22測(cè)定的制品罐200 內(nèi)的壓力值信息、從閥開閉控制部25輸入的閥開閉狀態(tài)信息、以及由氣體 取出量測(cè)定部24測(cè)定的從現(xiàn)在到m周期前的氮?dú)饬髁恐捣謩e由氣體分離裝 置控制部11與測(cè)定周期信息對(duì)應(yīng)并被寫入輸入值信息蓄積部15。如圖3所示，氣體分離中的各工序的開始時(shí)刻和表示工序的處理預(yù)定時(shí) 間的工序時(shí)間與各工序?qū)?yīng)并被寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17。此外， 在氣體分離裝置2運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)，根據(jù)用戶的規(guī)格值預(yù)先求出的規(guī)格工序時(shí)間 由氣體分離裝置控制部11被寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17,但氣體分離 裝置2運(yùn)轉(zhuǎn)后，由計(jì)算部12算出的最佳工序時(shí)間被隨時(shí)寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻 信息蓄積部17,從而更新工序時(shí)間。此外，用戶的規(guī)格值是指用戶希望的制品氣體的規(guī)格，由氮?dú)獾募兌?規(guī) 格純度)、壓力(規(guī)格壓力)、使用流量(規(guī)格流量)組成。另外，規(guī)格工序時(shí)間是根據(jù)以下步驟預(yù)先求出的值。將氣體分離裝置2 對(duì)照用戶的規(guī)格值事先進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。將從該運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)值以經(jīng) 驗(yàn)求出的最佳工序時(shí)間作為規(guī)格工序時(shí)間預(yù)先進(jìn)行保持。本技術(shù)中為了確定預(yù)測(cè)制品罐200的壓力時(shí)使用的函數(shù)模型釆用了系 統(tǒng)辨識(shí)(System Identification )。系統(tǒng)辨識(shí)的意思是指由觀測(cè)數(shù)據(jù)求出系統(tǒng) 整體的數(shù)學(xué)模型。具體是指，將大量觀測(cè)數(shù)據(jù)(例如本發(fā)明中，氣體分離裝 置2的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的制品罐200的測(cè)定壓力值、各工序所花費(fèi)的時(shí)間等 實(shí)驗(yàn)值)代入例如作為自回歸模型的ARX (帶有外部輸入的自回歸才莫型) 模型、ARMAX (外源自回歸滑動(dòng)平均模型)模型等的模型式中，從而以統(tǒng) 計(jì)學(xué)推定并求出氣體分離裝置2的氣體分離系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。此外，數(shù)學(xué)模 型是指描述系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的函數(shù)形式，求出數(shù)學(xué)模型、即傳遞函數(shù)的函數(shù) 形式的意思是指求出裝置固有的傳遞函數(shù)的系數(shù)。本說明書中，作為模型式的一個(gè)例子，以2輸入1輸出時(shí)的ARX模型 為例進(jìn)行說明，但只要是可以描述氣體分離裝置2中的氣體分離系統(tǒng)的數(shù)學(xué) 模型，任何模型都能夠用于系統(tǒng)辨識(shí)。此外，下式提供了 2輸入1輸出的ARX模型。 (數(shù)1 )<formula>formula see original document page 12</formula>上式中，A (q) 、 Bl (q) 、 B2 (q)是辨識(shí)參數(shù)m次的多項(xiàng)式，y (k) 是輸出變量的數(shù)列(本實(shí)施例中是制品罐200內(nèi)的壓力值)，ul (k) 、 u2 (k)是輸入變量的數(shù)列(制品流量、閥開閉信息)，w(k)是白色雜音列， q是移位算子(shift operator ) ， k是現(xiàn)在時(shí)刻。代入既存的輸出和輸入數(shù)據(jù) 并進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，從而確定傳遞函數(shù)的系數(shù)A (q) 、 Bl (q) 、 B2 (q)。 另外，由辨識(shí)參數(shù)多項(xiàng)式A (q) 、 Bl (q) 、 B2 (q)乘以該多項(xiàng)式、即乘 法運(yùn)算的k到(k-m)的數(shù)列導(dǎo)出前1階段的(k - 1)到(k-m - 1 )的數(shù) 列。這里，假定白色雜音列W (k) =0時(shí)，對(duì)('式l')進(jìn)#￡'形傳'刦卡式,(數(shù)2)><"1)=[物，]-十[1-,]7("1) …(式2)將由系統(tǒng)辨識(shí)確定的A ( q ) 、 Bl ( q ) 、 B2 ( q )、輸入變量ul ( k + 1 )、 u2(k+l)、以及y (k)代入上式的(式2),從而能夠算出制品罐200內(nèi) 的壓力值的數(shù)列y (k+ 1 ) ， y (k+ 1 )為1秒后的制品罐200的壓力。假 定制品流量不發(fā)生變化時(shí)，ul和u2在時(shí)刻t= (k + 1 )以后也自然知道， 即能夠算出，所以通過將ul (k + 2) 、 u2 (k + 2)和運(yùn)算的y (k+ 1)代入 (式2)能得到y(tǒng) (k + 2)。通過反復(fù)上述操作，可以預(yù)測(cè)任意時(shí)間的制品 罐200的壓力值。用戶的規(guī)格值、基于用戶的規(guī)格值的規(guī)格工序時(shí)間、以及由系統(tǒng)辨識(shí)求 出的數(shù)學(xué)模型被寫入規(guī)格值蓄積部18。另外，由用戶的規(guī)格值確定的、制 品罐200內(nèi)的上限壓力值、下限壓力值、以及從均壓工序到吸附工序^f吏吸附 塔內(nèi)的壓力值上升到與制品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí)間也被寫入規(guī)格值 蓄積部18。計(jì)算部12從規(guī)格值蓄積部18讀出辨識(shí)的數(shù)學(xué)模型，將輸入變量ul( k )、 u2 (k)和壓力值y (k)代入讀出的數(shù)學(xué)模型，從而算出時(shí)刻t= (k+ 1 ) 時(shí)的制品罐200內(nèi)的壓力預(yù)測(cè)值。此外，計(jì)算部12從算出值蓄積部19讀出氣體取出量和閥開閉狀態(tài)，從 而得到輸入變量ul (k) 、 u2 (k)。另外，計(jì)算部12將算出的壓力值寫入 算出值蓄積部19。另外，計(jì)算部12按照算出的壓力值的值算出氣體分離中 的各工序的開始時(shí)刻。另外，計(jì)算部12具有計(jì)時(shí)功能，能夠取得現(xiàn)在時(shí)刻 信息。如圖4所示，與時(shí)刻t- (k-m)到時(shí)刻t- (k+l)對(duì)應(yīng)的、制品罐 200內(nèi)的壓力值和閥252的開閉狀態(tài)被對(duì)應(yīng)寫入算出值蓄積部19。此外，本實(shí)施例中，以PSA制氮裝置為例對(duì)氣體分離裝置2進(jìn)行了說明，但氣體分離裝置2也能夠適用于任何氣體分離裝'置，例如'PSAT變'壓吸附)裝置、TSA (變溫吸附)裝置、還有組合了 PSA和TSA的PTSA (變 壓和變溫吸附)裝置等。特別是，通過設(shè)置中止工序，適于具有提高耗電削 減效果的裝置的氣體分離裝置，此外，通過設(shè)置中止工序提高耗電削減效果 的裝置例如是壓縮機(jī)。接著，使用圖9和圖IO的流程圖對(duì)圖1結(jié)構(gòu)中的氣體分離系統(tǒng)的操作 例進(jìn)行說明。此外，本實(shí)施例中，通過氣體分離裝置2的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，規(guī)格工 序時(shí)間和由系統(tǒng)辨識(shí)得到的辨識(shí)數(shù)學(xué)模型預(yù)先被寫入規(guī)格值蓄積部18。首先，根據(jù)預(yù)先被寫入規(guī)格值蓄積部18的規(guī)格工序時(shí)間信息，說明進(jìn) 行氣體分離的過程。氣體分離裝置控制裝置1中，當(dāng)氣體分離開始的命令信號(hào)被輸入時(shí)，計(jì) 算部12從規(guī)格值蓄積部18讀出每個(gè)工序的規(guī)格工序時(shí)間信息。計(jì)算部12 將就工序讀出的規(guī)格工序時(shí)間信息寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17。另外， 計(jì)算部12將現(xiàn)在時(shí)刻作為吸附塔20- 1吸附工序的開始時(shí)刻，根據(jù)規(guī)格工 序時(shí)間信息，算出各工序的開始時(shí)刻，寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17。通過進(jìn)行上述處理，進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17的初始化，同時(shí) 將表示運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17的初始化完成的信號(hào)輸出到氣體分離裝 置控制部11 (步驟Sl )。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17的初始化完成信號(hào)被輸入時(shí)，氣體分離 裝置控制部ll從運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17讀出開始時(shí)刻信息最早的工序 即第1工序的識(shí)別信息。氣體分離裝置控制部ll將讀出的第1工序的運(yùn)轉(zhuǎn) 開始命令輸出到氣體分離裝置2的同時(shí)，將輸出的第1工序的識(shí)別信息保持 于存儲(chǔ)器。氣體分離裝置2中 > 閥開閉控制部25根據(jù)通過控制部21輸入的、 開始運(yùn)轉(zhuǎn)的上述第1工序的識(shí)別信息，開閉各閥(步驟S2)。此外，關(guān)于 各閥的開閉，閥開閉控制部25與工序的識(shí)別信息一起接收各閥的開閉命令 信息，閥開閉控制部25可以根據(jù)開閉信息，控制各閥。另外，可以預(yù)先使 閥開閉控制部25與工序的識(shí)別信息對(duì)應(yīng)，將各閥的開閉狀態(tài)信息保持于存儲(chǔ)器，根據(jù)輸入的工序識(shí)別信息，參考開閉狀態(tài)信息，控制各閥。這里，氣體分離裝置控制裝置1判定是否在每規(guī)定的周期切換到下一工 序。作為這種處理，首先，氣體分離裝置控制裝置1中，氣體分離裝置控制 部ll在每規(guī)定的周期從運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17讀出現(xiàn)在存儲(chǔ)器內(nèi)保持 的第1工序識(shí)別信息的下一第2工序?qū)?yīng)的開始時(shí)刻信息。氣體分離裝置控 制部11比較讀出的開始時(shí)刻信息和現(xiàn)在時(shí)刻，檢測(cè)是否是下一工序的開始曰十刻(步一驟S3 )。氣體分離裝置控制部11反復(fù)進(jìn)行步驟S3，直到檢測(cè)是下一工序的開始 時(shí)刻，當(dāng)檢測(cè)是下一工序的開始時(shí)刻時(shí)，向氣體分離裝置2輸出下一工序的 工序識(shí)別信息和運(yùn)轉(zhuǎn)切換的命令信號(hào)的同時(shí)，將輸出的工序的識(shí)別信息保持 于氣體分離裝置2(步驟S4)。氣體分離裝置控制裝置1中，反復(fù)進(jìn)行步驟 S3~S4，直到輸入氣體分離結(jié)束的命令信號(hào)。上述步驟S1 S4中，總是參考第1~第6規(guī)格工序時(shí)間，進(jìn)行氣體分 離的工序切換。這些工序中包含中止工序。即，根據(jù)適于用戶的規(guī)格值的規(guī) 格工序時(shí)間，在吸附工序和均壓工序的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入中止工序。此時(shí)，使壓 縮機(jī)等耗電量大的裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中止。由此，總能滿足用戶規(guī)格，并能比未設(shè) 置中止工序時(shí)實(shí)現(xiàn)省電化。但是，氣體的取出量比用戶的規(guī)格值減少時(shí)等， 由于制品罐200內(nèi)的壓力達(dá)到下限壓力值的時(shí)間延長，所以可設(shè)定作為中止 工序時(shí)間的時(shí)間也延長，但由于規(guī)格工序時(shí)間是基于用戶規(guī)格的 一 定的值， 因此不能說這一定是最佳工序時(shí)間。因此，下面示出氣體分離裝置2的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法的操作例，使用按照氣 體的取出量算出的、制品罐200內(nèi)的壓力預(yù)測(cè)值，算出更合適的各工序的工 序時(shí)間，根據(jù)更新的工序時(shí)間切換運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，上述制品罐200的壓力預(yù)測(cè) 值將從現(xiàn)在的時(shí)刻到n周期后作為預(yù)測(cè)范圍，就各個(gè)周期求出。另外，周期 的意思是指氣體分離裝置2中各數(shù)據(jù)被測(cè)定的循環(huán)(cycle)。圖11~圖16是本實(shí)施例中的操作的概念圖。圖ll表示吸附工序中，從現(xiàn)在到n周期后的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，壓力預(yù)測(cè)值既未達(dá)到上限壓力值又未達(dá)到下限壓力值時(shí)的制^蠓200閃的'壓力'圖'表。此外，這相當(dāng)于后述的步驟S44。圖12表示吸附工序中，從現(xiàn)在到n周期后的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，cd周期后壓 力預(yù)測(cè)值達(dá)到上限壓力值時(shí)的制品罐200內(nèi)的壓力圖表。此外，這相當(dāng)于后 述的步驟S19。圖13表示吸附工序中，從現(xiàn)在到n周期后的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，a2周期后壓 力預(yù)測(cè)值達(dá)到上限壓力值，且周期后壓力預(yù)測(cè)值達(dá)到下限壓力值時(shí)的制 品罐200內(nèi)的壓力圖表(a2<(32 )。此外，這相當(dāng)于從現(xiàn)在到n周期后之間 進(jìn)行后述的步驟S19和步驟S33的情況。圖14表示中止工序中，從現(xiàn)在到n周期后的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，壓力預(yù)測(cè)值 既未達(dá)到上限壓力值又未達(dá)到下限壓力值時(shí)的制品罐200內(nèi)的壓力圖表。此 外，這相當(dāng)于后述的步驟S45。圖15表示中止工序中，從現(xiàn)在到n周期后的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，f33周期后壓 力預(yù)測(cè)值達(dá)到下限壓力值時(shí)的制品罐200內(nèi)的壓力圖表。此外，這相當(dāng)于后 述的步驟S33。圖16表示中止工序中，從現(xiàn)在到n周期后的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，(34周期后壓 力預(yù)測(cè)值達(dá)到下限壓力值，且a4周期后壓力預(yù)測(cè)值達(dá)到上限壓力值時(shí)的制 品罐200內(nèi)的壓力圖表((34<a4)。此外，這相當(dāng)于從現(xiàn)在到n周期后之間 進(jìn)行后述的步驟S19和步驟S33的情況。接著，使用圖10的流程圖對(duì)本發(fā)明的特征即工序時(shí)間調(diào)節(jié)的操作進(jìn)行 說明。該操作例中，進(jìn)行上述步驟S1 S4的處理，在該操作增加本發(fā)明的 特征即工序時(shí)間調(diào)節(jié)的操作。首先，氣體分離裝置2中，向氣體分離裝置控制裝置1輸出在每規(guī)定的 周期罐壓力測(cè)定部22測(cè)定的罐壓力值信息、氣體取出量測(cè)定部24測(cè)定的氣 體取出量信息、以及閥開閉控制部25管理的閥開閉狀態(tài)信息。圖2的表格 中，氣體分離裝置控制部11將輸入的信息分別作為現(xiàn)在的值進(jìn)行注冊(cè)，將 已經(jīng)注冊(cè)的數(shù)據(jù)每1周期就挪到過去，從而更新表格整體(步驟Sll )。此外，該步驟Sll總是在每規(guī)定的周期反復(fù)進(jìn)行，由壓力值、閥開閉狀態(tài)信息和氣體取出量信息組成的、用于輸入到辨識(shí)數(shù)學(xué)模型的信息從現(xiàn)在到m周 期前的各周期被寫入輸入值信息蓄積部15。接著，氣體分離裝置控制裝置1中，計(jì)算部12檢測(cè)出是進(jìn)行壓力預(yù)測(cè) 計(jì)算的時(shí)刻(步驟S12)。該檢測(cè)方法每n周期進(jìn)行。另外，關(guān)于經(jīng)過n周 期的時(shí)間，規(guī)定的周期所需要的時(shí)間乘以周期次數(shù)n而算出預(yù)測(cè)范圍時(shí)間， 將運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)刻加上預(yù)測(cè)范圍時(shí)間的時(shí)刻作為進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)計(jì)算的時(shí)刻。計(jì)算部12從圖2示出的輸入值信息蓄積部15的表格讀出從現(xiàn)在到m 周期前的各周期的壓力值、閥開閉狀態(tài)信息、以及氣體取出量信息作為輸入 值。計(jì)算部12將讀出的輸入值作為從k周期到(k-m)周期的值寫入算出 值蓄積部19的圖4所示的表格(步驟S13 )。這里，k是進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)計(jì)算 時(shí)，代入的輸入值之中與最新的輸入值對(duì)應(yīng)的周期；m是被代入數(shù)學(xué)模型的 輸入值的循環(huán)數(shù)。即，從第k周期的輸入值到追溯至m周期的輸入值的(m + 1)周期部分的輸入值被代入數(shù)學(xué)模型的意思。計(jì)算部12從規(guī)格值蓄積部18讀出辨識(shí)的數(shù)學(xué)模型。然后，計(jì)算部12 將代入寫入算出值蓄積部19的輸入值而得到的函數(shù)ul (k)和函數(shù)u2 (k) 適用于讀出的數(shù)學(xué)模型，算出l周期后的壓力預(yù)測(cè)值(步驟S14)。計(jì)算部 12將算出的1周期后的壓力預(yù)測(cè)值作為(k+ 1 )周期的壓力值寫入圖4所 示的算出值蓄積部19的表格(步驟S15)。接著，計(jì)算部12從算出值蓄積部19讀出k周期的壓力值和(k+ 1 )周 期的壓力值并進(jìn)行比較，檢測(cè)壓力值是增加傾向還是減少傾向，即，(k+l) 周期中是否是吸附工序。但是，即使是吸附工序，在使吸附塔內(nèi)的壓力值上 升到與制品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí)間，制品罐200內(nèi)的壓力也有減少傾 向的情況(步驟S16)。壓力值增加時(shí)，計(jì)算部12判斷氣體分離裝置2是處于吸附工序中，從 規(guī)格值蓄積部18讀出上限壓力值。接著，計(jì)算部12比較讀出的上限壓力值 和(k+ 1 )周期的壓力預(yù)測(cè)值，根據(jù)壓力預(yù)測(cè)值是否超過上限壓力值，判斷在(k + 1 )周期時(shí)是否應(yīng)該結(jié)束吸附工序(步驟S17)。壓力預(yù)測(cè)值為上限壓力值以上的值時(shí)，由于現(xiàn)在到(k+l)周期后成為 開始中止工序的時(shí)刻，所以將與(k+ 1 )周期對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為吸附工序結(jié)束 時(shí)刻，將與(k+ 1 )周期對(duì)應(yīng)的閥開閉狀態(tài)作為"中止工序"，寫入算出值蓄積部19 (步驟S18 )。根據(jù)該步驟S18，能夠避免制品罐200內(nèi)的壓力超 過上限壓力值時(shí)產(chǎn)生的損傷制品罐200、逆流、對(duì)壓縮機(jī)26的負(fù)荷超過必 要等的事態(tài)。計(jì)算部12通過以下步驟取得現(xiàn)在工序的開始時(shí)刻信息和下一工序的開 始時(shí)刻信息，從而算出現(xiàn)在工序的工序時(shí)間。首先，計(jì)算部12對(duì)氣體分離 裝置控制部11輸出現(xiàn)在的工序識(shí)別信息輸出要求信號(hào)。氣體分離裝置控制 部11對(duì)計(jì)算部12輸出現(xiàn)在的工序識(shí)別信息。由此，計(jì)算部12可以得到現(xiàn) 在工序的識(shí)別信息。接著，計(jì)算部12通過以下步驟算出中止工序開始時(shí)刻。 計(jì)算部12由現(xiàn)在時(shí)刻和1周期的循環(huán)時(shí)間算出(k+l)周期的時(shí)刻。另夕卜， 計(jì)算部12將算出的中止工序開始時(shí)刻寫入圖3的運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部 7的表格(步驟S19)。計(jì)算部12將l寫入算出值蓄積部19的運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息更新標(biāo)志的存 儲(chǔ)區(qū)域，從而創(chuàng)建表示運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息被更新的標(biāo)志(步驟S20)。接著， 計(jì)算部12由于進(jìn)行n周期之中的下一規(guī)定的周期中的壓力預(yù)測(cè)，進(jìn)行將k 加上1的值作為新的k的遞增(步驟S21 )。另外，步驟S16中，(k+1 )周期的壓力值比k周期的壓力值減少時(shí)， 計(jì)算部12判斷不向制品罐200供給氣體，從規(guī)格值蓄積部18讀出下限壓力 值。接著，計(jì)算部12比較讀出的下限壓力值和(k+1 )周期的壓力預(yù)測(cè)值， 根據(jù)壓力預(yù)測(cè)值是否低于下限壓力值，判斷是否應(yīng)該在(k+ 1)周期時(shí)開始 向制品罐200供給氣體(步驟S31 )。壓力預(yù)測(cè)值為下限壓力值以下的值時(shí)， 如果在(k+1)周期時(shí)不開始向制品罐200供給氣體，則壓力下降，無法滿 足用戶規(guī)格值，所以從現(xiàn)在到(k+l)周期后成為對(duì)制品罐200的氮?dú)夤┙o 開始時(shí)刻。因此，氮?dú)夤┙o開始時(shí)刻即打開閥252的時(shí)刻為吸附工序開始后的、吸 附塔內(nèi)的壓力值達(dá)到與制品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí)刻。因此，吸附工序 的開始時(shí)刻為從現(xiàn)在到(k+ 1 )周期后的時(shí)刻減去吸附塔內(nèi)的壓力值到與制 品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí)間部分的時(shí)刻。因此，計(jì)算部12將與(k+l) 周期對(duì)應(yīng)的閥開閉狀態(tài)作為"吸附工序"，寫入算出值蓄積部19(步驟S32)。計(jì)算部12根據(jù)以下步驟取得現(xiàn)在工序的開始時(shí)刻信息、下一工序的開 始時(shí)刻信息、以及吸附塔內(nèi)的壓力值達(dá)到與制品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí) 間，從而算出現(xiàn)在工序的工序時(shí)間。首先，計(jì)算部12對(duì)氣體分離裝置控制 部11輸出現(xiàn)在的工序識(shí)別信息的輸出要求信號(hào)。氣體分離裝置控制部11將 現(xiàn)在的工序識(shí)別信息輸出到計(jì)算部12。由此，計(jì)算部12可以得到現(xiàn)在工序 的識(shí)別信息。接著，計(jì)算部12通過以下步驟算出吸附工序開始時(shí)刻。首先， 計(jì)算部12從規(guī)格值蓄積部18讀出吸附塔內(nèi)的壓力值達(dá)到與制品罐200內(nèi)的 壓力值相同的時(shí)間。計(jì)算部12由現(xiàn)在時(shí)刻和1周期的循環(huán)時(shí)間算出(k+ 1 ) 周期的時(shí)刻。另外，計(jì)算部12由算出的(k+l)周期的時(shí)刻，將追溯了吸 附塔內(nèi)的壓力值達(dá)到與制品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí)間部分的時(shí)刻作為 吸附工序開始時(shí)刻而算出。另外，計(jì)算部12將算出的吸附工序的開始時(shí)刻 寫入圖3表格的運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17。另外，計(jì)算部12比較與現(xiàn)在 的工序識(shí)別信息對(duì)應(yīng)的開始時(shí)刻和寫入的吸附工序開始時(shí)刻，從而算出現(xiàn)在 工序的工序時(shí)間，將算出的新工序時(shí)間作為現(xiàn)在工序的工序時(shí)間寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17 (步驟S33 )。計(jì)算部12將1寫入算出值蓄積部19的運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息更新標(biāo)志的存 儲(chǔ)區(qū)域，創(chuàng)建表示運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息被更新的標(biāo)志(步驟S34)。接著，計(jì) 算部12進(jìn)行步驟S21的k的遞增處理。另外，步驟S17中壓力預(yù)測(cè)值不滿 上限壓力值時(shí)，以及步驟S31中壓力預(yù)測(cè)值超過下限壓力值時(shí)，都進(jìn)行步驟 S21的k的遞增處理。計(jì)算部12比較k和n,根據(jù)是否k-n，檢測(cè)出到預(yù)先確定的預(yù)測(cè)周期 的范圍、即n周期后是否完成壓力預(yù)測(cè)值的算出(步驟S41)。到n周期后還未完成壓力預(yù)測(cè)值的算出時(shí)，計(jì)算部12從步驟S15開始 反復(fù)進(jìn)行處理，到n周期后算出壓力預(yù)測(cè)值。接著，對(duì)到n周期后算出了壓力預(yù)測(cè)值時(shí)的操作進(jìn)行說明。計(jì)算部12 讀出寫入了算出值蓄積部19的開始時(shí)刻信息更新標(biāo)志的存儲(chǔ)區(qū)域，檢測(cè)更 新標(biāo)志是否創(chuàng)建(步驟S42)。更新標(biāo)志未創(chuàng)建時(shí)，判斷在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)工序 不會(huì)切換，更新運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17的工序開始時(shí)刻，使在預(yù)測(cè)范 圍內(nèi)不切換工序。與步驟S16同樣，計(jì)算部12比較時(shí)刻t-k的壓力預(yù)測(cè)值和時(shí)刻t= (k + 1)的壓力預(yù)測(cè)值，進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)值是增加傾向還是減少傾向的判斷(步 驟S42)。制品罐200的壓力預(yù)測(cè)值是增加傾向時(shí)，將中止工序的開始時(shí)刻 設(shè)為預(yù)測(cè)范圍時(shí)刻以后，制品罐200的壓力預(yù)測(cè)值是減少傾向時(shí)，將吸附工 序開始時(shí)刻設(shè)為預(yù)測(cè)范圍時(shí)刻以后，計(jì)算部12將臨時(shí)的開始時(shí)刻寫入運(yùn)轉(zhuǎn) 切換時(shí)刻信息蓄積部17。此外，吸附工序和中止工序的臨時(shí)開始時(shí)刻例如 時(shí)刻t= (k + 2)等只要是預(yù)測(cè)范圍以后，進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)時(shí)，由于開始時(shí)刻 被隨時(shí)更新，所以可以設(shè)為任何時(shí)刻。上述步驟Sll S42在規(guī)定的周期時(shí)間乘以作為預(yù)測(cè)范圍的n周期而算 出的每個(gè)預(yù)測(cè)范圍時(shí)間的時(shí)刻進(jìn)行。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使用戶的氣體取出量比 用戶規(guī)格減少時(shí)，也能從用戶的氣體取出量和制品罐200的壓力值的關(guān)系算 出制品罐200的壓力值達(dá)到上限壓力值的時(shí)刻。因此，計(jì)算部12將該時(shí)刻 作為中止工序開始時(shí)刻寫入運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17，從而氣體分離裝 置控制部ll根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17的開始時(shí)刻信息向氣體分離裝 置2輸出切換工序的命令信號(hào)。氣體分離裝置2能夠通過接收工序切換命令 來進(jìn)行中止工序的開始。此時(shí)，用戶的氣體取出量減少，從而制品罐200內(nèi) 的壓力達(dá)到下限壓力值的時(shí)間比由用戶規(guī)格值運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)延長時(shí)，也能預(yù)測(cè)達(dá)到 下限壓力值的時(shí)刻，由該時(shí)刻算出從中止工序切換到吸附工序的時(shí)刻。氣體分離裝置2中，結(jié)束中止工序，切換到吸附工序時(shí)，根據(jù)使吸附塔 內(nèi)的壓力值上升到與制品罐200內(nèi)的壓力值相同的時(shí)間，吸附工序開始后，直到制品罐200內(nèi)的壓力上升時(shí)存在時(shí)滯(time lag )。因此，現(xiàn)有方法中， 由于無法滿足用戶規(guī)格值的壓力，所以制品罐200內(nèi)的壓力達(dá)到下限壓力值 后切換到吸附工序是不可能的。但是，根據(jù)本發(fā)明，即使以往在預(yù)先確定的 中止工序結(jié)束時(shí)刻制品罐200內(nèi)的壓力未達(dá)到下限壓力值時(shí)，氣體分離裝置 控制裝置1也能算出達(dá)到下限壓力值的時(shí)刻，算出最佳中止工序結(jié)束時(shí)刻， 盡可能延長中止工序的時(shí)間，從而具有能大幅抑制耗電，滿足用戶的規(guī)格值 的效果。另夕卜，上述實(shí)施例中，將制品罐200內(nèi)的下限壓力值作為按照用戶規(guī)格 預(yù)先確定的 一定值進(jìn)行了說明，但還可以將其作為與制品氣體即氮的氣體取 出量成比例的值，適用由下述式子算出的下限壓力值。Psp = ( Pmax - Pmin ) / ( Fmax ) x FPsp是求出的下限壓力值；Pmax是氣體取出量為100 %的用戶規(guī)#^值時(shí) 的制品罐200內(nèi)的下限壓力值；Pmin是用戶規(guī)格值中的壓力值；Fmax是用 戶規(guī)格值中的氣體取出量(最大值)；F是現(xiàn)在的氣體取出量。此外，F(xiàn)max 和F也可以是氣體取出率。通過使用由上述式子算出的下限壓力值，按照氣體取出量，能夠算出更 合適的工序切換時(shí)刻。另外，氣體分離裝置2具有的裝置元件在制品壓力規(guī)格值、用于儲(chǔ)存制 品氣體的制品槽的容量、制品純度、附屬的壓縮機(jī)的吐出量等方面存在各種 各樣的類型，這里提出可以僅以簡單的設(shè)定值變更即可對(duì)應(yīng)各類型，且可廉 價(jià)實(shí)現(xiàn)的方法。制品罐的容量、制品純度、附屬的壓縮機(jī)吐出量等不同的類型的氣體分 離裝置2中，制品罐壓力的數(shù)學(xué)模型不同。所以，系統(tǒng)辨識(shí)確定的數(shù)學(xué)模型 也根據(jù)裝置類型而不同。但是，每個(gè)裝置實(shí)施系統(tǒng)辨識(shí)時(shí)，裝置試運(yùn)轉(zhuǎn)的作 業(yè)量增加。所以，比較制品罐壓力的最低值的實(shí)測(cè)值和下限壓力值，兩者存在差時(shí)，通過進(jìn)行下限壓力值的增減而進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)?yīng)不同裝置類型。 制品純度會(huì)受到運(yùn)轉(zhuǎn)裝置的環(huán)境(例如氣溫、氣壓、季節(jié)等)影響。所以，制品純度達(dá)到規(guī)定的值以下時(shí)，通過進(jìn)行制品罐壓力的下限壓力值的增 加，能夠防止制品純度的惡化。具體地，如圖17所示，氣體分離裝置2中新設(shè)置了氣體濃度測(cè)定部23。此外，圖17中與圖l相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同符 號(hào)，省略其說明。氣體濃度測(cè)定部23測(cè)定制品罐200內(nèi)的氮?dú)?、或者氮?dú)庖酝獾牟患儦?體的濃度，算出制品罐200內(nèi)的氮?dú)獾募兌?，將算出的氮?dú)獾募兌戎递敵龅?控制部21。用下述算式運(yùn)算制品純度的下限值，比較得到的制品純度的下限值和氣 體濃度測(cè)定部23測(cè)定的制品純度。Csp = Cmax - ( Cmax - Cmin ) / ( Fmax ) x FCsp是求出的制品純度的下限值；Cmax是制品純度的最高值；Cmin是 用戶規(guī)格值中的氣體取出量100 %時(shí)的制品純度；Fmax是用戶規(guī)格值中的 氣體取出量(最大值)；F是現(xiàn)在的氣體取出量。此外，F(xiàn)max和F也可以是氣體取出率。比較由上述式子求出的制品純度的下限值和由氣體濃度測(cè)定部23測(cè)定 的制品純度值，由氣體濃度測(cè)定部23測(cè)定的最低純度值低于制品純度的下 限值時(shí)，將制品罐200內(nèi)的壓力的下限壓力值提高到規(guī)定值，從而具有防止 純度惡化的效果。此外，本發(fā)明中的規(guī)定值可以預(yù)先被輸入氣體分離裝置控制裝置1，也 可以在氣體分離裝置控制裝置1設(shè)置輸入單元，用戶由輸入單元確定規(guī)定值。此外，本實(shí)施例中，對(duì)將控制氣體分離裝置2的氣體分離裝置控制裝置 1配備于氣體分離裝置2的外部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但也可以是在氣體分離 裝置2的內(nèi)部具有氣體分離裝置控制裝置1的結(jié)構(gòu)。另外，本實(shí)施例中，對(duì)氣體分離裝置控制裝置1的氣體分離裝置控制部 11具有計(jì)時(shí)功能，通過該計(jì)時(shí)功能取得現(xiàn)在時(shí)刻，從而切換工序的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行了說明，但氣體分離裝置控制部11的結(jié)構(gòu)也可以是不具有計(jì)時(shí)功能，而具有取得工序的經(jīng)過時(shí)間的功能。此時(shí)，氣體分禹裝置控制邵11比較從運(yùn) 轉(zhuǎn)切換時(shí)刻信息蓄積部17讀出的工序的工序時(shí)間和工序的經(jīng)過時(shí)間。氣體 分離裝置控制部11隨時(shí)進(jìn)行工序時(shí)間的讀出和工序的經(jīng)過時(shí)間的比較，根 據(jù)工序時(shí)的經(jīng)過時(shí)間是否超過工序時(shí)間，檢測(cè)是否是工序的切換時(shí)刻。此外，該工序的切換方法并不限于上述方法，只要是能夠根據(jù)計(jì)算部 12算出的工序切換時(shí)刻或者工序時(shí)間來切換工序的方法，任何切換方法都 可以適用。根據(jù)本發(fā)明，即使氣體分離裝置運(yùn)用與用戶的規(guī)格值不同時(shí)，由于可以 設(shè)置最佳中止工序時(shí)間，所以具有滿足用戶的規(guī)格值，并可有效地削減耗電 率的效果。另外，按照氣體分離裝置內(nèi)的狀況設(shè)置中止工序，可以調(diào)節(jié)為吸 附工序中繼續(xù)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，中止工序中繼續(xù)無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，所以可以降低壓縮機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)性負(fù)荷，產(chǎn)業(yè)上具有很大意義。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種變壓吸附氣體分離裝置的控制方法，其特征在于，對(duì)填充了吸附劑的多個(gè)吸附塔分別反復(fù)進(jìn)行至少吸附工序、均壓工序和再生工序這3個(gè)工序，從而分離原料混合氣體中的易吸附成分和難吸附成分并制造制品氣體；在所述吸附工序和所述再生工序結(jié)束后設(shè)置中止工序的同時(shí)，按照制品罐的變動(dòng)預(yù)測(cè)改變所述中止工序的時(shí)間。
2、 一種變壓吸附氣體分離裝置的控制方法，其特征在于，對(duì)填充了吸附劑 的多個(gè)吸附塔分別反復(fù)進(jìn)行至少吸附工序、均壓工序和再生工序這3個(gè)工序， 從而分離原料混合氣體中的易吸附成分和難吸附成分并制造制品氣體；該方法 具有存儲(chǔ)預(yù)先由實(shí)-瞼值辨識(shí)的、所述氣體分離裝置具有的制品罐的壓力值的函 數(shù)模型的過程；存儲(chǔ)表示從所述氣體分離裝置輸入的氣體的使用量的流量信息、所述制品 罐內(nèi)的壓力值和計(jì)時(shí)信息的過程；讀出所述函數(shù)模型，將讀出的所述流量信息、所述壓力值和所述計(jì)時(shí)信息 輸入讀出的所述函數(shù)模型，從而算出所述制品罐的壓力預(yù)測(cè)值，按照所述壓力 預(yù)測(cè)值，調(diào)節(jié)并算出所述氣體分離裝置中的、在所述吸附工序和所述再生工序 結(jié)束后設(shè)置的中止工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的過程；根據(jù)所述3個(gè)工序、所述中止工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻控制所述氣體分 離裝置的過程。
3、 一種控制裝置，其特征在于，對(duì)填充了吸附劑的多個(gè)吸附塔分別反復(fù)進(jìn) 行至少吸附工序、均壓工序和再生工序這3個(gè)工序，從而分離原料混合氣體中 的易吸附成分和難吸附成分并制造制品氣體；該裝置具有函數(shù)模型存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)預(yù)先由實(shí)驗(yàn)值辨識(shí)的、所述氣體分離裝置具有的制 品罐的壓力值的函數(shù)模型；輸入值信息存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)表示從所述氣體分離裝置輸入的氣體的使用量的流量信息、所述制品罐內(nèi)的壓力值和計(jì)時(shí)信息；計(jì)算部，從所述函數(shù)模型存儲(chǔ)部讀出所述函數(shù)模型，將從所述輸入值信息 存儲(chǔ)單元讀出的所述流量信息、所述壓力值和所述計(jì)時(shí)信息輸入讀出的所述函 數(shù)模型，從而算出所述制品罐的壓力預(yù)測(cè)值，按照所述壓力預(yù)測(cè)值，調(diào)節(jié)并算 出所述氣體分離裝置中的、在所述吸附工序和所述再生工序結(jié)束后設(shè)置的中止 工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻；控制部，根據(jù)所述3個(gè)工序、所述中止工序的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻控制所述氣體分離裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算部每規(guī)定的周期算出所述制品罐壓力的所述壓力預(yù)測(cè)值，比較算出的該壓力預(yù)測(cè)值和所述制 品罐壓力的上限設(shè)定值，從而檢測(cè)所述壓力預(yù)測(cè)值是否超過所述上限設(shè)定，由 此算出所述吸附工序的結(jié)束時(shí)刻或者所述吸附工序的繼續(xù)時(shí)間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算部每規(guī)定的周 期算出所述制品罐壓力的所述壓力預(yù)測(cè)值，比較算出的該壓力預(yù)測(cè)值和所述制 品罐壓力的下限設(shè)定值，從而檢測(cè)所述壓力預(yù)測(cè)值是否低于所述下限設(shè)定，由 此算出所述中止工序的結(jié)束時(shí)刻或者所述中止工序的繼續(xù)時(shí)間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算部在從所述制 品罐輸入的所述制品罐壓力的實(shí)測(cè)值之中算出最低值和所述下限設(shè)定值的差， 該差超過規(guī)定的閾值時(shí)調(diào)節(jié)所述下限設(shè)定值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算部按照從所述 氣體分離裝置輸入的所述制品罐中的制品氣體濃度的實(shí)測(cè)值調(diào)節(jié)所述下限設(shè)定 值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算部按照從所述 氣體分離裝置輸入的所述制品氣體的所述流量信息調(diào)節(jié)所述下限設(shè)定值。.
9、 一種程序，用于使權(quán)利要求1 ~8的任一項(xiàng)所述的控制裝置發(fā)揮信息處 理裝置的功能。
10、 一種記錄介質(zhì)，其記錄了權(quán)利要求9所述的程序并可以計(jì)算機(jī)讀取。
全文摘要
本發(fā)明的氣體分離裝置的控制方法，是對(duì)填充了吸附劑的多個(gè)吸附塔20-1～2分別反復(fù)進(jìn)行至少吸附工序、均壓工序和再生工序這3個(gè)工序，從而分離原料混合氣體中的易吸附成分和難吸附成分并制造制品氣體的氣體分離裝置2的控制方法，在吸附工序和再生工序結(jié)束后設(shè)置中止工序的同時(shí)，按照制品罐的變動(dòng)預(yù)測(cè)使中止工序的時(shí)間變化。
文檔編號(hào)B01D53/047GK101219324SQ20071015174
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者松島洋輔, 西脅良樹, 齊藤達(dá)央 申請(qǐng)人:大陽日酸株式會(huì)社