本发明涉及尿素制造领域，特别涉及一种尿素一段蒸发控制系统及方法。
背景技术：
尿素一段蒸发出口尿液浓度，由于温度高，易结晶等特点，不易在线分析。全世界分析仪厂家，把它作为一个课题来研究，通常采用人工分析，通过压力/温度与尿液浓度呈数学模型关系的原理计算出尿液的浓度，来控制尿素一段蒸发出口尿液浓度。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够在线分析的尿素一段蒸发控制系统及方法，间接求出一段蒸发尿液浓度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：尿素一段蒸发浓度控制系统，它包括一段蒸发分离器、与一段蒸发分离器连接的一段蒸发加热器、主管线、一段蒸发尿液浓度控制器、一段蒸发出口热电偶温度计、一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀、一段蒸发出口温度串级调节器、一段蒸发加热器蒸汽压力变送器、一段蒸发器真空度变送器、一段蒸发器浓度串级调节器、一段蒸发器真空度压力调节阀和控制系统；
所述的一段蒸发尿液浓度控制器安装在现场一段蒸发分离器旁便于观看、操作或者一段蒸发尿液浓度控制器为控制系统内部的一个功能模块；监测温度、压力并运算，输出信号至控制系统；
所述的控制系统为dcs控制系统；
所述的主管线包括一段蒸发器分离器出口主管线、一段蒸发器分离器抽真空主管线、一段蒸发加热器蒸汽进口主管线和液泵主管线；一段蒸发加热器蒸汽进口主管线、液泵主管线分别与一段蒸发加热器连通，一段蒸发器分离器出口主管线、一段蒸发器分离器抽真空主管线分别与一段蒸发分离器连通；
一段蒸发加热器蒸汽进口主管线上设置有一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀；
一段蒸发加热器蒸汽压力变送器设置在一段蒸发加热器蒸汽进口主管线上或者一段蒸发加热器上；
一段蒸发器分离器出口主管线上设置有一段蒸发出口热电偶温度计；
一段蒸发器分离器抽真空主管线上设置有一段蒸发器真空度压力调节阀；
一段蒸发分离器上设置有一段蒸发器真空度变送器；
一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀、一段蒸发加热器蒸汽压力变送器和一段蒸发出口热电偶温度计分别与一段蒸发出口温度串级调节器电连接；
一段蒸发器浓度串级调节器分别与一段蒸发器真空度压力调节阀、一段蒸发器真空度变送器和一段蒸发尿液浓度控制器连接；一段蒸发尿液浓度控制器还分别连接一段蒸发器真空度变送器和一段蒸发出口热电偶温度计。
作为优选方式，一段蒸发出口尿液浓度控制器安装在一段蒸发分离器侧面，所述的一段蒸发尿液浓度控制器上设置有显示屏，显示屏用于显示温度、压力等参数。
作为优选方式，在一段蒸发分离器出口主管线上开孔安装一根φ14长度为300mm的温度护套管，一段蒸发出口热电偶温度计的长度与测温护套管的长度一致；一段蒸发出口热电偶温度计采用三支一组i级e分度热电偶温度计，将温度信号接入一段蒸发尿液浓度控制器。
作为优选方式，所述的一段蒸发加热器蒸汽压力变送器设置在一段蒸发加热器上，在一段蒸发加热器上部开孔安装一只截止阀，用φ14不锈钢引压管引入一段蒸发加热器蒸汽压力变送器的正压侧，将变送器信号送至dcs控制系统。
作为优选方式，所述的一段蒸发器真空度变送器设置在一段蒸发分离器顶部，在一段蒸发分离器顶部开孔安装一只截止阀，用φ14不锈钢引压管引入一段蒸发器真空度变送器的正压侧，将压力信号接入一段蒸发尿液浓度控制器，采用绝压表检测负压，将变送器信号送至一段蒸发尿液浓度控制器。
尿素一段蒸发控制方法，将一段蒸发分离器尿液出口温度、一段蒸发器真空度变送器检测到的真空压力信号送入一段蒸发尿液浓度控制器，一段蒸发尿液浓度控制器内设置有一段蒸发出口尿液浓度计算模块，一段蒸发出口尿液浓度计算模块根据温度和压力信号计算出尿液浓度值，计算出的浓度值送dcs控制系统，dcs控制系统输出作为一段蒸发器浓度串级调节器的给定信号，测量一段蒸发出口真空度变送器信号送至一段蒸发器浓度串级调节器的测量端，组成尿液浓度串级回路，控制一段蒸发器真空度压力调节阀的开度。
作为优选方式，在dcs控制系统手动操作一段蒸发出口温度串级调节器，
当蒸汽压力稳定后将一段蒸发出口温度串级调节器投“自动”，此时就为单一调节器；
当一段蒸发加热器蒸汽压力变送器压力升高，通过一段蒸发出口温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀关小；
当一段蒸发加热器蒸汽压力变送器压力降低，通过一段蒸发出口温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀开大；
当投“串级”时一段蒸发出口温度升高，通过一段蒸发温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀关小；一段蒸发出口温度降低，通过一段蒸发温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀开大。
作为优选方式，一段蒸发出口尿液浓度控制器安装在一段蒸发分离器侧面，一段蒸发出口尿液浓度控制器、一段蒸发器真空度变送器、一段蒸发器真空度压力调节阀组成浓度串级调节回路；
一段蒸发分离器尿液出口温度、一段蒸发分离器真空度信号送入一段蒸发尿液浓度控制器，一段蒸发尿液浓度控制器内通过一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算出浓度值，一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算出的浓度值信号送dcs控制系统；
当一段蒸发出口真空压力升高时，通过一段蒸发器浓度串级调节器调节，将一段蒸发器真空度压力调节阀关小将真空度控制在35kpa(a)；
此时一段蒸发出口温度降低，通过一段蒸发出口温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀开大；将一段蒸发出口温度控制在130℃；
在dcs操作系统上手动操作一段蒸发器浓度串级调节器，当一段蒸发出口真空压力变送器稳定后一段蒸发器浓度串级调节器投“自动”，一段蒸发尿液浓度控制器投“串级”，构成复杂串级回路；此时复杂串级回路正式工作；
当一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算的浓度小于95％时，通过一段蒸发尿液浓度控制器调节，一段蒸发器真空度压力调节阀随之动作，将调节阀开大；
此一段蒸发出口温度降低，通过一段蒸发出口温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀开大。
本发明的有益效果是：本发明提供一种新型的通过间接求出一段蒸发尿液浓度的方法和系统。本发明与同期建设的co2汽提法装置相比，可节省投资30％以上，蒸汽消耗降至905千克/吨。本发明安全性高、更加稳定可靠；操作方便、控制简单、自动化程度高。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图中，1-一段蒸发器真空度压力调节阀，2-一段蒸发器浓度串级调节器，3－一段蒸发尿液浓度控制器，4-一段蒸发器真空度变送器，5-一段蒸发出口温度串级调节器，6-一段蒸发出口热电偶温度计，7－一段蒸发加热器蒸汽压力变送器,8－一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀，9-一段蒸发加热器，10-一段蒸发分离器。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，图中，a表示一段蒸发器分离器抽真空主管线，b表示一段蒸发加热器蒸汽进口主管线，c表示一段蒸发器分离器出口主管线，d表示液泵主管线。
尿素一段蒸发浓度控制系统，它包括一段蒸发分离器10、与一段蒸发分离器10连接的一段蒸发加热器9、主管线、一段蒸发尿液浓度控制器3、一段蒸发出口热电偶温度计6、一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8、一段蒸发出口温度串级调节器5、一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7、一段蒸发器真空度变送器4、一段蒸发器浓度串级调节器2、一段蒸发器真空度压力调节阀1和控制系统；
所述的一段蒸发尿液浓度控制器3安装在现场一段蒸发分离器10旁便于观看、操作或者一段蒸发尿液浓度控制器3为控制系统内部的一个功能模块；监测温度、压力并运算，输出信号至控制系统；
所述的控制系统为dcs控制系统；
所述的主管线包括一段蒸发器分离器出口主管线、一段蒸发器分离器抽真空主管线、一段蒸发加热器9蒸汽进口主管线和液泵主管线；一段蒸发加热器9蒸汽进口主管线、液泵主管线分别与一段蒸发加热器9连通，一段蒸发器分离器出口主管线、一段蒸发器分离器抽真空主管线分别与一段蒸发分离器10连通；
一段蒸发加热器9蒸汽进口主管线上设置有一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8；
一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7设置在一段蒸发加热器9蒸汽进口主管线上或者一段蒸发加热器9上；
一段蒸发器分离器出口主管线上设置有一段蒸发出口热电偶温度计6；
一段蒸发器分离器抽真空主管线上设置有一段蒸发器真空度压力调节阀1；
一段蒸发分离器10上设置有一段蒸发器真空度变送器4；
一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀7、一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7和一段蒸发出口热电偶温度计6分别与一段蒸发出口温度串级调节器5电连接；
一段蒸发器浓度串级调节器2分别与一段蒸发器真空度压力调节阀1、一段蒸发器真空度变送器4和一段蒸发尿液浓度控制器3连接；一段蒸发尿液浓度控制器3还分别连接一段蒸发器真空度变送器4和一段蒸发出口热电偶温度计6。
优选地，一段蒸发出口尿液浓度控制器安装在一段蒸发分离器10侧面，所述的一段蒸发尿液浓度控制器3上设置有显示屏，显示屏用于显示温度、压力等。
优选地，在一段蒸发分离器10出口主管线上开孔安装一根φ14长度为300mm的温度护套管，一段蒸发出口热电偶温度计6的长度与测温护套管的长度一致；一段蒸发出口热电偶温度计6采用三支一组i级e分度热电偶温度计，将温度信号接入一段蒸发尿液浓度控制器3。
优选地，所述的一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7设置在一段蒸发加热器9上，在一段蒸发加热器9上部开孔安装一只截止阀，用φ14不锈钢引压管引入一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7的正压侧，将变送器信号送至dcs控制系统。
优选地，所述的一段蒸发器真空度变送器4设置在一段蒸发分离器10顶部，在一段蒸发分离器10顶部开孔安装一只截止阀，用φ14不锈钢引压管引入一段蒸发器真空度变送器4的正压侧，采用绝压表检测负压，将变送器信号送至一段蒸发尿液浓度控制器3。
尿素一段蒸发控制方法，将一段蒸发分离器10尿液出口温度、一段蒸发器真空度变送器4检测到的真空压力信号送入一段蒸发尿液浓度控制器3，一段蒸发尿液浓度控制器3内设置有一段蒸发出口尿液浓度计算模块，一段蒸发出口尿液浓度计算模块根据温度和压力信号计算出尿液浓度值，计算出的浓度值送dcs控制系统，dcs控制系统输出作为一段蒸发器浓度串级调节器2的给定信号，测量一段蒸发出口真空度变送器信号送至一段蒸发器浓度串级调节器2的测量端，组成尿液浓度串级回路，控制一段蒸发器真空度压力调节阀1的开度。
优选地，在dcs控制系统手动操作一段蒸发出口温度串级调节器5，
当蒸汽压力稳定后将一段蒸发出口温度串级调节器5投“自动”，此时就为单一调节器；
当一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7压力升高，通过一段蒸发出口温度串级调节器5调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8关小；
当一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7压力降低，通过一段蒸发出口温度串级调节器5调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8开大；
当投“串级”时一段蒸发出口温度升高，通过一段蒸发温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8关小；一段蒸发出口温度降低，通过一段蒸发温度串级调节器调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8开大。
优选地，一段蒸发出口尿液浓度控制器安装在一段蒸发分离器10侧面，一段蒸发出口尿液浓度控制器、一段蒸发器真空度变送器4、一段蒸发器真空度压力调节阀1组成浓度串级调节回路；
一段蒸发分离器10尿液出口温度、一段蒸发分离器10真空度信号送入一段蒸发尿液浓度控制器3，一段蒸发尿液浓度控制器3内通过一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算出浓度值，一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算出的浓度值信号送dcs控制系统；
当一段蒸发出口真空压力升高时，通过一段蒸发器浓度串级调节器2调节，将一段蒸发器真空度压力调节阀1关小将真空度控制在35kpa(a)；
此时一段蒸发出口温度降低，通过一段蒸发出口温度串级调节器5调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8开大；将一段蒸发出口温度控制在130℃；
在dcs操作系统上手动操作一段蒸发器浓度串级调节器2，当一段蒸发出口真空压力变送器稳定后一段蒸发器浓度串级调节器2投“自动”，一段蒸发尿液浓度控制器3投“串级”，构成复杂串级回路；此时复杂串级回路正式工作；
当一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算的浓度小于95％时，通过一段蒸发尿液浓度控制器3调节，一段蒸发器真空度压力调节阀1随之动作，将调节阀开大；
此一段蒸发出口温度降低，通过一段蒸发出口温度串级调节器5调节，将一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8开大。
一段蒸发器浓度串级调节器2输入端作为一段蒸发真空度压力调节阀的给定信号，一段蒸发尿液浓度控制器3输出控制一段蒸发真空度压力调节阀，调节一段蒸发出口尿液浓度；本发明的原理是：尿液压力/温度与尿液浓度呈数学模型关系计算出尿液的浓度。所述数学模型如下：
a＝16.2886-3816.44/(rv1+227.02)
b＝exp(a)
c＝0.94×rv/b
d＝power(c,0.92498)
e＝1.06425×d
f＝100×(18.016×e)/{(18.016×e)+60.056×(1-e)}
f1＝power(f,2)
g＝132.6-2.7085×f+0.0058×f1
注：rv1:为温度输入信号
rv：为压力输入信号
g:为浓度
温度控制和压力控制；温度控制将测量一段蒸发器尿液出口温度信号送至一段蒸发出口温度串级调节器5测量端，测量一段蒸发加热器蒸汽压力变送器7信号送至一段蒸发出口温度串级调节器5的输入端组成温度串级回路，控制一段蒸发加热器蒸汽压力调节阀8的开度；压力控制将一段蒸发器尿液出口温度、一段蒸发出口真空压力检测器信号送入一段蒸发尿液浓度控制器3，一段蒸发尿液浓度控制器3通过一段蒸发出口尿液浓度计算模块计算出浓度值，并输出信号至一段蒸发器浓度串级调节器2设定值端，真空压力信号送至一段蒸发尿液浓度调节器测量值端组成串级回路，控制一段蒸发加热器9真空度压力调节阀的开度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。