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热轧生产线中的复杂控制与综合优化技术(技术)
成果简介:本项研究的应用领域为板带热轧,重点是热轧中厚板领域。板厚 控制、板形控制、轧制节奏控制、轧制温度控制及轧制规程自动生成与自动 修正等是热轧板带特别是热轧中厚板轧制过程中的关键技术和重要科学问 题。本研究运用的重要理论基础和技术包括现代控制理论、最优控制理论、 系统辨识理论和计算机控制与优化技术等。将上述理论与热轧液压自动厚度 控制(HAGC)系统研究与应用,轧制过程建模、仿真与优化控制研究,热轧规 程动态设定与自学习研究紧密结合
北京理工大学 2021-04-14
反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备,也是最主要的耗能单元,反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成,其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系,而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性,以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰,都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术,通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合,使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性,降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥,而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性,这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式,当系统受到干扰时,很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移,造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此,在传统控制模式的基础上,探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论,对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题,切实提高系统运行品质,有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所,经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术,可根据不同体系的特殊要求,实现不同工况反应与精馏的最佳匹配,解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上,研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论,提出反应与精馏强化过程一体化设计思想,对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术: (1)反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上,采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法,合理选择过程被控变量和操作变量配对模式,运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案,采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试,并根据实际工艺扰动情况,通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值,评价传统控制模式闭环系统性能,在此基础上,改进自动控制方案设计,确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 (2)生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整,负荷的变化将可能引起系统工况的波动,产品质量下降,能耗增加等问题,甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法,实现反应与分离能力动态协同调控;本项目在多变量基础控制系统上,在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块,分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制(Error tolerant DMC)与传统控制相融合方法,实现反应能力与分离能力动态协同调控,使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调,导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中,对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量,采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型,实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 (3)反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上,开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中,是以能耗和操作成本最小为优化目标,以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件,采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算,给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案,采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹,通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节,使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值,实现工况优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性,从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程,融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术,采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线,如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究,并将项目成果融合,开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计,研制一套流程模拟综合实验平台,进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 (1)针对反应与精馏强化过程,在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移,导致集成优势难以充分发挥工程问题,项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论,在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性。 (2)项目沿着学科交叉与融合方向,将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合,提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想,并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究,解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题,发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。
南京工业大学 2021-01-12
超声波一步法制备彩色不锈钢新技术
彩色不锈钢是通过化学反应在不锈钢表面生成一层透明的氧化膜,经光 干涉而产生红、黄、蓝、绿、金黄、紫色及其各种过渡颜色,从不同方向看 可呈现不同的颜色,非常漂亮。同时,在不锈钢表面还可制出由多种颜色组 成的彩色图案,如山水、人物、花鸟等。与白色不锈钢相比,彩色不锈钢具 有极好的装饰性、耐磨性、耐腐蚀性和易加工性等性能,在航空航天、军事 工业、化学工业、太阳能利用、建筑装潢、五金机械、汽车工业、化工设备、 钟表眼镜、办公设备、家具灯具、厨房用具、仪器仪表、广告标牌、艺术品、 日用品等领域均有重要的应用价值和应用前景。 但是目前国内外彩色不锈钢的生产均存在一些关键共性技术难题,例如 着色膜不均匀、颜色不鲜艳、重现性差、色彩单一、环境污染严重等,从而 大大制约了彩色不锈钢技术的大规模推广与应用。 针对目前国内外彩色不锈钢生产存在的关键共性技术难题,研发内容如 下: (1)化学着色液中添加均匀剂的类型和数量的研究; (2)超声波技术用于化学着色的试验; (3)一步法化学着色研究; (4)耦合超声波一步法化学着色研究; (5)中试工艺与设备设计; (6)中试放大试验; (7)着色废液的循环利用处理研究。
太原理工大学 2021-05-06
翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点
本发明公开了一种翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁?边柱节点,包括钢柱、位于钢柱一侧的钢梁、横穿过钢柱的形状记忆合金杆、位于钢梁翼缘内侧的L型支架、位于钢梁腹板中间位置的剪切板、位于钢梁翼缘外侧的摩擦耗能器;摩擦耗能器包括设置在钢梁翼缘外侧的钢板、填充于钢板和钢梁翼缘之间的耗能摩擦片、以及穿过钢梁翼缘并将所述钢板、耗能摩擦片、L型支架连接在一起的高强螺栓。本发明可以显著提升节点的稳定耗能能力,同时利用形状记忆合金的超弹性,以实现节点的自复位性能;通过合理设计节点构造,以提高节点处楼板布置的便利性和构件的可更换性,并加强钢梁翼缘抵抗局部屈曲变形的能力。
东南大学 2021-04-11
轿车用高性能特殊钢工艺开发、技术标准及产业化
成果建立在国家“十五”攻关“特殊钢生产工艺与装备引进技术消化吸收”项目完成的基础上,并进一步开展高纯净度钢的成分精确控制技术和高均质低偏析的连铸连轧技术的研究,完善装备和稳定工艺,进而实现轿车用高性能特殊钢的规模化生产。/line项目组将项目研究任务分为钢水纯净化、连铸坯均质化、连铸坯表面/内在质量、轧材表面质量、轧材尺寸精度等五大子课题展开研究。通过LF+真空精炼技术、中间包冶金及加热技术、大方坯连铸机结晶器复合搅拌及轻压下技术、大断面连铸坯表面质量及内部质量的分析、钢坯熔削技术及无损检测技术、高精确度控制轧制技术等关键技术的研究,使生产轿车用高性能特殊钢产品质量达到国际先进水平,圆满完成产业化研究开发任务。
东南大学 2021-04-10
一种混合模型及基于混合模型的连铸漏钢预报方法
简介:本发明公开了一种用于连铸漏钢预报的混合模型,属于冶金连铸中监控技术领域。混合模型包括:基于GA‑BP神经网络的单偶时序模型和基于逻辑判断的组偶空间模型。该预报方法的步骤为:1)监控结晶器温度并存储数据;2)将数据输入单偶时序模型,判断每个热电偶温度随时间变化是否符合粘结时温度变化波形,将判断结果保存到数组Y(i,j,t)中;3)当Y(i,j,t)在阀值范围[θmin,θmax]内时,标记该热电偶异常,计算第i行、i‑1行异常热电偶数目分别为m、n;4)利用m+n与粘结报警和粘结警告热电偶数目阀值比较进行粘结判断。本发明实现了提高粘结性漏钢识别精度的目标。
安徽工业大学 2021-04-11
不锈钢在强还原性介质中的腐蚀控制新技术及应用
不锈钢是工业、科技等领域应用最广泛的材料之一。不锈钢表面的钝化膜需要在氧化性环境中才能稳定地存在,因此不锈钢在氧化性环境中,例如大气、水环境、硝酸溶液等,具有良好耐蚀性,而在非氧化性或还原性环境例如高温稀硫酸、高温甲酸等介质中,由于表面的钝化膜不稳定,不能有效地保护基体,耐蚀性就很差;在含有能破坏钝化膜的有害离子的介质中,不锈钢的耐蚀性也很差。以化工、石化工业为例,在高温稀硫酸、高温甲、乙混合酸等介质中,奥氏体不锈钢腐蚀速度很快。由于温度较高,非金属材料在这种体系中不适用,国外部分企业采用耐蚀性更高的钛材或镍基耐蚀合金,但设备价格极其昂贵,同时材料来源和加工也非常困难。 该课题组研究开发了一种利用电沉积法在不锈钢表面制备钯系合金薄膜的技术,主要通过钯对不锈钢表面钝化性能的促进作用来提高不锈钢在非氧化性介质中的耐蚀性,并研究了在工程现场对不锈钢设备进行大面积施镀的技术。这种方法能够显著提高不锈钢在非氧化性腐蚀介质中的耐蚀性,例如,在沸腾稀硫酸和沸腾甲、乙混合酸中,镀钯不锈钢的腐蚀速率可以降低三到四个数量级,在含有微量Cl、Br离子的环境中,耐蚀性也显著提高。已获得国家发明专利授权2项,拥有完整的自主知识产权。
北京化工大学 2021-02-01
一种具有性能价格优势的中碳中铬耐磨钢
高强度耐磨钢作为一类重要的钢铁材料,在矿山机械、水泥工业和采矿业等行业都有广泛的应用。ZG50Cr5MoV钢是一种非常重要的耐磨材料,一般在空淬+回火 [1,2] 后使用,具有较高的硬度和一定的韧性,但由于其含有0.3%-1.0%的Mo和0.3%的V,导致材料的成本较高,且工件厚度大时需要加大Mo含量以提高淬透性 [1] 。因而研究不含Mo和V的新材料来替代ZG50Cr5MoV将会节约资源,降低生产成本,获得更好的经济效益。本项目设计了一种低成本中碳耐磨钢,与ZG50Cr5MoV的组织和性能进行对比,具有性能和价格的优势1铸态及热处理后的性能。
西安交通大学 2021-04-11
一种超高强度钢轴类零件的加工方法
本发明涉及一种超高强度钢轴类零件的加工方法。该方法通过在一台高速外圆磨床上装夹超高强度钢轴类零件,经过装置设置和零件装夹、粗磨、半精磨和精磨四个工艺流程,在粗磨、半精磨、精磨工艺流程开始之前和之后对零件进行强冷降温,并在上述三个工艺流程过程中对磨削区域自上而下喷射高压气、液混合流体。本发明具有磨削力小,磨削效率高;提高了材料的脆性,并改善了材料的加工性能;减少了磨削热的产生和温升,减少了加工表面烧伤与硬化;无需二次装夹,减小装夹误差,提高加工精度和加工效率。
长沙理工大学 2021-04-13
一种抗拉强度560~590MPa热轧轮辋用钢及其制造方法
(专利号:ZL 201310681247.X) 简介:本发明公开了一种抗拉强度560~590MPa热轧轮辋用钢及其制造方法,属于轧钢技术领域。本发明采用一种热轧后的分段式冷却工艺,精确控制组织中铁素体、贝氏体和马氏体的尺寸及体积分数,通过组织中的贝氏体和马氏体相提高钢材的抗拉强度,通过控制铁素体晶粒尺寸、体积分数,及采用多段空冷降低钢带残余应力,提高钢材延伸率。本发明热轧轮辋用钢抗拉强度56
安徽工业大学 2021-01-12
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