基于SQP的中药生产双效浓缩过程优化_龙丽姮.pdf

化工自动化及仪表：
,2006,33(6)19～22
过程控制ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ

基于ＳＱＰ的中药生产双效浓缩过程优化

龙丽姮罗安丁洪涛何伟
,,,

湖南大学电气与信息工程学院长沙
(,410082)

摘要：针对中药生产双效浓缩过程动态平衡及蒸发速度优化问题采用了基于ＳＱＰ的优化与序贯模块模
,
拟相结合的不可行路径求解方法实践结果表明将以ＳＱＰ为优化核心的不可行路径法求解的优化结果应用在
。,
中药生产浓缩过程的自动控制中能使中药生产过程始终维持双效动态平衡且蒸发快速和稳定
,,。
关键词：序贯二次规划法；不可行路径法；过程优化；双效浓缩
中图分类号：ＴＰ文献标识码：Ｂ文章编号：
2731000-3932(2006)06-0019-04

1引言发室内从而使药液在一效蒸发器和一效蒸发室内
,
双效浓缩过程是目前中药生产的关键过程之形成回流并且从一效蒸发室内蒸发出水蒸气该
,。
一它直接影响到中药成品的稳定性然而国内大部分水蒸气通过一效蒸发室顶部的管道进入二效蒸
,。,
部分中药企业的浓缩生产都是完全依靠操作工人的发器内再次加热药液从而充分利用热能以达到节
,
观察进行手动调节来控制生产过程中的温度压能目的一效蒸发室内蒸发出的水蒸气被称为二次
,、。
力流量等参数使得中药产品的药效成分以及生蒸汽二次蒸汽在加热药液的同时被冷凝成水通
、,、。,
产的各个环节没有达到科学严格的控制随着国
、。过管道流入二效蒸发室下部的储水室并排出在浓
家出台的一系列如ＧＡＰＧＬＰＧＣＰＧＭＰ等法规利。
、、、,缩工段的双效浓缩过程中要控制的目标为：在保证
用先进自动化控制技术改造传统的中药产业解决,
,双效浓缩过程动态平衡的基础上调节双效浓缩比率
生产过程中的质量控制问题保证药品质量稳定已
,使两效蒸发速度达到最优值
成为中药制药企业十分重要的课题目前虽然部。
。,
分较大的制药厂已采用了单机自动化或按工艺流程
操作的组合自动化生产线但随着蒸发过程中动态
,
平衡易被破坏蒸发速度不稳定使得控制效果不够
,
理想[1,2]因此急需对现有的双效浓缩过程装
。
置双效节能蒸发器进行离线优化找出最优的
———,
工艺参数和操作条件为中药浓缩过程的自动化改
,
造提供最优的控制依据
。
对于中药生产中的双效浓缩过程由于其工艺
,
过程的非线性及高度耦联使得建立精确的数学模
,
型来获得进行生产控制的参数比较困难因此本
。,
图浓缩过程流程图
文将针对中药生产双效浓缩过程动态平衡及蒸发速1
度优化问题采用基于ＳＱＰ的优化与序贯模块模拟
,2.1建立原模型
相结合的不可行路径求解方法
。在符合生产工艺要求的基础上通过对大量的
2针对中药生产双效浓缩过程的优化,
现场数据进行测定分析和拟合建立了下述模型
以中药生产过程中的关键设备双效节能蒸发器、,,
为区别调优模型我们把下述模型称为原问题的模
为研究对象如图所示在浓缩工艺过程中通过,
。1,,型简称原模型
将蒸发室抽真空把药液按分配比例分别装入两个蒸,。

发室开启蒸汽阀开始加热蒸发二效浓缩是一个收稿日期：修改稿
,。2006-09-09()
动态循环过程一效蒸发器内的药液在负压条件下基金项目：国家计委中药生产自动化示范工程计高技
,(
被通入的蒸汽加热沸腾后通过管道高速喷入一效蒸号
[2002]2141)
化工自动化及仪表第卷
·20·33

指定变量：部分时间而且程序必须写成从一组固定的输入解
(1),
Ｆｉ：物流ｉ(ｉ=,,…,)的流量；Ｃｉ：物流ｉ(ｉ出一组特定的输出的形式这对于在线的实时应用
1261。
[4]
=,,…,)的药液浓度；Ｃｉ：物流ｉ(ｉ=,,…,和离线的方案研究都带来了极其不方便的限制
126212。
)的水含量比；Ｉｉ：物流ｉ(ｉ=,,…,)的焓；Ｔ：2.2不可行路径求解
61261
一效蒸发室内温度；Ｔ：二效蒸发室内温度；Ｐ：一上述原模型原则上可用序贯二次规则求解然
21,
效蒸发室内真空度；Ｐ：二效蒸发室内真空度；Ｐ：而由于中药生产的复杂性一般流程优化问题的数
23,,
管道内蒸气压力；Ｋ：两效ｊ(ｊ=,)药液的相平衡学模型其规模相当庞大常有数以万计的过程变量
ｊ12,
常数和非线性很强的过程方程式以及技术要求不等式
。,
目标函数：因此用序贯二次规划法直接求解原模型会相当困
(2)
ｍａｘＦＣ难在此提出了采用一种将优化与序贯模块模拟
221(1)。,
约束条件：结合的方法不可行路径法不可行路径法认为
(3)———。
一效蒸发：在描述过程的众多变量中参与调优的变量或决策
,
Ｆ+Ｆ=Ｆ变量的数目相对来说是比较少的一般只占
134(2),2%～
剩下的变量大多只是模拟过程中的内部变
ＦＣ+ＦＣｊ=ＦＣ+ＦＣｊ(