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纯碱装置碳化过程优化控制策略研究

作　者: 吕志远
导　师: 金晓明
学　校: 浙江大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 纯碱生产碳化塔预测控制多目标优化
分类号: TQ114.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
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内容摘要

碳化工序是纯碱装置中最核心的生产工序,它是一个多变量耦合、时变、非线性和大时滞的控制对象,碳化塔内既有化学反应和传热、传质、结晶等多种物理过程,又有气、液、固物质同时存在。要实现碳化过程的优化控制具有相当大的难度。本论文从以上问题出发,对碳化过程的控制与优化进行了深入的研究,主要内容如下：1.简要介绍了纯碱生产的国内外现状,分析了纯碱装置碳化过程的工艺原理、特点和过程控制要求,回顾了国内外纯碱装置碳化过程控制策略研究和应用现状。2.阐述了纯碱装置碳化过程的基本控制问题及其优化目标、控制方案,分析了氨碱法碳化过程的常规控制策略的原理、特点、功能及其在应用实施中存在的问题,提出了实施碳化过程先进控制与优化的必要性。3.针对单个碳化塔制碱过程的动态模型与优化目标,提出了以出碱量最大化为目标的2层优化控制策略,仿真结果表明,该控制策略可在保证产品质量控制要求的前提下,有效的实现出碱量最大化的优化目标,并具有较好的鲁棒性。4.针对单个碳化塔组的控制与优化问题,在2层优化预测控制的基础上,提出了碳化塔组生产负荷协调优化控制策略。仿真结果表明,该控制策略可以自动根据塔组中各个制碱塔的工况分配制碱负荷,在保证产品质量控制要求的前提下,优化塔组的总出碱量。最后是对全文的总结与展望。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 绪论  11-29
  1.1 引言  11-12
  1.2 纯碱装置碳化过程简介  12-18
    1.2.1 碳化工序在纯碱装置中的核心地位  12-14
    1.2.2 碳化过程工艺原理  14-18
  1.3 纯碱装置碳化过程控制特点  18-20
  1.4 纯碱装置碳化过程控制研究与应用现状  20-24
    1.4.1 碳化过程的模型化  20-21
    1.4.2 碳化过程控制与优化  21-24
  1.5 多目标优化研究综述  24-26
  1.6 本论文的研究内容  26-29
2 纯碱装置碳化过程常规控制策略  29-39
  2.1 引言  29
  2.2 碳化过程的特点和控制要求  29-31
  2.3 碳化过程的优化控制目标  31
  2.4 碳化过程的常规控制  31-38
    2.4.1 主要控制回路分析  33-37
    2.4.2 常规控制策略的局限性  37-38
  2.5 本章小结  38-39
3 单个制碱塔的优化控制策略  39-59
  3.1 单个制碱塔动态模型  39-41
  3.2 基于DMC的优化控制策略  41-48
    3.2.1 集成稳态目标的动态矩阵控制  41-46
    3.2.2 MPC的2层优化策略  46-48
  3.3 单个制碱塔优化算法  48-50
    3.3.1 制碱塔的单层DMC控制  48
    3.3.2 以出碱量最大化为目标的2层优化控制  48-50
  3.4 仿真验证  50-57
  3.5 本章小结  57-59
4 单个碳化塔组生产负荷协调优化控制策略  59-71
  4.1 引言  59
  4.2 碳化塔组制碱的操作模式  59-60
  4.3 制碱塔负荷协调优化算法分析  60-62
  4.4 仿真验证  62-69
  4.5 本章小结  69-71
5 总结与展望  71-73
  5.1 研究工作总结  71-72
  5.2 研究工作展望  72-73
参考文献  73-79
作者简介  79
作者在攻读硕士学位期间的科研成果  79

纯碱装置碳化过程优化控制策略研究

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