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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
高性能动力电池高镍系三元正极材料
一、项目简介动力锂离子电池在社会生产和生活中具有广泛的应用,比如新能源汽车。发展高能量动力锂离子电池关键之一就是发展具备高储能能力的正极电极材料。高镍系镍钴锰酸锂 LiNixCoyMnzO2(NCM)具有高的储能容量(>200 mAh/g)、高的工作电压和理论能量密度(800 Wh/kg),能够满足单体电池能量密度的要求,是当前重点研究对象。本项目成功发展高镍系三元正极材料,包括两个类别即 NCM-1 和 NCM-2。NCM-1 展示了优异的电化学性能,在 2.7-4.5 V 工作电压区间和 0.1C 倍率下放电比容量大约 210 mAh/g;当倍率增加到 5C 时,放电比容量依然可以达到 150mAh/g;在 0.5 C 倍率下,经过 100 次充放电循环后,其容量保持率在 95%以上。NCM-2 放点比容量较低,但是稳定性能更优。二、产品性能优势该系列高镍系三元正极材料具有高的克比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。同时,该系列产品采用目前工业化制备方法,便于推广。三、市场前景及应用2018 年中国锂电正极材料市场总产值达 540 亿元,其中三元正极材料占比最大,达 258 亿,总占
中山大学 2021-04-10
处理吹填软土的强排水复合型动力固结法
强排水复合型动力固结法,采用网络状轻型井点强排水法和由低而高的多级匹配能量动力固结法两种加固方法有机匹配和揉合的复合型工法,该法要对被加固土体骨架有效施加予力技术,按照予力作用原理给其软基土体骨架施加予力作用,即反复施加动应力和静应力于土体骨架上,加速土体的排水固结,从而促成饱和软粘土产生预变形预沉降,使软弱地基土经处理后能更好地满足工程使用阶段的承载变形要求;对于加固港口工程新生吹填陆域软土地基来说,其予力度标准控制在0.8~0.65范围内。是适用于加固新生吹填陆域软土的快速排水固结新方法。特别适合于粉细砂层与饱和软粘土相间的新生吹填陆域软基加固。该法施工周期短,效果显著,且施工便利,费用低廉。  工艺路线:应用予力技术作用原理,将网络真空强排水性与多级匹配能量动力固结法两种地基处理工法有机匹配,有机揉合,创新出新的施工工艺路线。应用领域:(1)港口码头抛石挤淤及吹填形成的陆域场地的地基处理工程。(2)围海造地及滩涂造地形成的新陆域场地的地基处理工程。(3)处理软弱地基土深度可达10-15m,甚至更深(正在改制机械)。  (4) 适合新近吹填粉细砂层与过饱和软粘土相间的新生陆域软基快速加固。
南京工业大学 2021-04-13
电动车辆动力系统性能测试与仿真平台
Ø  成果简介:本系统综合了机械测功机和电涡流测功机的优点,采用双路电传动测试装置,包括直流电源、温控单元、被测试电机及其控制器、转速转矩测试仪、变速箱、机械惯量系统、测功机及其控制器、数据采集系统以及中央计算机,各部分利用模块化设计理念,具有与外界其他设备和仪器的接口。既可以采用其中一路做为单电机驱动系统的测试试验,也可以作为双电机驱动系统的协调综合控制研究,同时可以实现电动车辆整车动力特性的半实物仿真。Ø  项目来源:自行开发Ø
北京理工大学 2021-01-12
大型水动力装备在位机器人加工关键技术及其应用
重大装备是制造强国战略的重点,水轮机、舰船推进器等大型水动力装备是重中之重。随着对单机容量和能量转换效率需求持续增长,大型水动力装备重量尺寸大、加工空间受限、精度一致性要求高等特征的出现,给加工方式带来了新的要求与挑战。“数控加工”存在结构与位置形式固定、加工覆盖区域有限、可达性低等问题;“人工加工”虽具备灵活性,但存在劳动强度大、工作环境恶劣、加工精度一致性差等问题。 机器人在位加工具有大行程、高柔性和快响应等优点,可有效解决现有大型水动力装备“数控加工”和“人工加工”存在的受限空间复杂曲面加工区域小、柔性差、响应慢和精度一致性差等问题。但亟待突破受限空间加工轨迹规划、多阶模态加工过程控制、敏捷加工可重构装备等关键难题,以实现大型水动力装备在位高精高效敏捷加工。 本成果从受限空间高精加工轨迹规划、多阶模态高效加工过程控制、人机协同敏捷加工工艺装备三个方面开展研究,提出了机器人“加工刚度-力致误差”评价指标,发明了基于排斥势场的轨迹规划方法,研发了机器人加工多约束规划、视觉跟踪测量与误差在线补偿等软硬件模块,提出了“颤振稳定性-切触面积”高效加工优化新方法,研发了加工余量、切削负载自适应调控系统,提出了“操作经验知识迁移-知识驱动可制造性分析”工艺规划新技术,发明了国际首台(套)大型水动力装备在位机器人加工可重构装备,研发了大型水动力装备机器人化全流程加工产线,实现多种水轮机转轮和推进器叶片加工效率提升30%以上,水轮机局部加工精度最高可达±0.1mm。 图1 机器人加工软件 图2 大型水轮机转轮的机器人在位修复加工系统 图3 大型舰船用螺旋桨机器人在位加工系统
华中科技大学 2023-04-19
一种顶部触发式无针注射用动力头
本发明公开了一种顶部触发式无针注射用动力头,包括弹性能量源部分,触发装置和保险装置。弹性能量源部分包括动力头本体、顶针、动力弹簧和注射器接口;触发装置包括内筒和按头;保险装置包括弹片、滑块和两个球体。该无针注射用动力头结构简单,采用顶部触发,具有保险装置。动力头本体是一种方形空腔结构,结构简单、紧凑,体积小,工艺性好。保险装置可以自动打开,防止注射器受到外部干扰自动触发;在触发力间接作用下可以自动打开,随后注射,起到安全保护作用。
华中科技大学 2021-04-14
电动车辆动力系统性能测试与仿真平台
本系统综合了机械测功机和电涡流测功机的优点,采用双路电传动测试装置,包括直流电源、温控单元、被测试电机及其控制器、转速转矩测试仪、变速箱、机械惯量系统、测功机及其控制器、数据采集系统以及中央计算机,各部分利用模块化设计理念,具有与外界其他设备和仪器的接口。既可以采用其中一路做为单电机驱动系统的测试试验,也可以作为双电机驱动系统的协调综合控制研究,同时可以实现电动车辆整车动力特性的半实物仿真。
北京理工大学 2021-04-13
一种高效的动力煤选前气流分级脱粉机
本发明属于煤炭洗选前脱粉分级技术领域,具体涉及一种高效的动力煤选前气流分级脱粉机。本脱粉机包括如下组成部分:使物料在气流冲射下经碰撞后彼此分散的物料分散区;经 360度全环向布风布料机构将分散后的物料分为一次细颗粒物料和一次粗颗粒物料的一次分级区;经风力旋转驱动分级机构将一次细颗粒物料分为二次细颗粒物料和二次粗颗粒物料的二次分级区,二次细颗粒物料和二次粗颗粒物料分别排出二次分级区以完成最终分级。 本发明的物料分级过程包含两次分散和两次分级,在提高了分级效率的同时从根本上解决了筛孔堵塞问题,实现了分级粒度在 0~13mm 间根据需要进行调控,满足了全粒级干法的分级、分选要求和确保了坑口电厂用循环流化床炉发电用煤。
安徽理工大学 2021-04-13
汽车电动动力系统实训平台(带变速器)
产品详细介绍企业信息您只要致电:021-55884001(袁经理)我们可以解答 油电混合动力变速器拆装实训台 的相关疑问!我们可以帮您推荐符合您要求的 油电混合动力变速器拆装实训台 相关产品!找不到所需产品?请点击 产品导航页当前产品页面地址:http://www.shfdtw.com/productshow-116-1594-1.htmlTW-XQ24汽车电动动力系统实训平台(带变速器)一.产品简介   自制电动车控制系统与底盘系统研制而成(地面可真实行驶);    带变速器汽车电动动力系统实训平台采用纯电动汽车上全套动力系统部件,整套设备包括了电动机总成、变速器总成、电动汽车控制器、电池组、仪表总成和操作开关等真实汽车部件,能清晰展示纯电动汽车上动力系统各部件连接关系和控制系统的控制方式,使学生对纯电动汽车的动力系统有更为直观的认识。    整套装置可实现实物对象正常启动、前行、后退、加速、充电等基本工况,演示了纯电动汽车动力系统的工作特点。可利用汽车专用万用表等检测仪器在相应的检测插孔上直接检测动态或静态信号。本装置可设置多种类型的电路故障,完成对学生的综合技能考核。二、装置特点1.电动动力系统台架与控制电路系统台架分为两个独立部分设计,即可以提高实验效果的直观性,也便于进行系统性电路测量。2.电动动力系统台架采用钢制框架式结构,整体结构坚固。3.控制电路系统台架由冷板冲压而成。4. 设备上配置相应的数字指示仪表,便于过程监控电动动力系统的状态。5. 设备配套了故障设置与排除系统。三、技术规格1.工作电源:单相三线~220V±10%  50Hz2.工作环境:温度-10℃~+40℃  相对湿度<85%(25℃) 海拔<4000m3.装置容量:<2.0kVA4.电池组容量:72V/150AH5.外形尺寸:120cm×80cm×150cm(动力系统台架)检测面板1240*600*1700mm(控制系统台架)四、基本配置及功能整套实训装置由电动动力系统台架和控制系统台架两大部分组成,两者之间通过专用航空插头进行连接。1.电动动力系统台架钢制台架上安装有全套纯电动动力系统部件,器件包括电动汽车电动机、变速器总成、电动汽车控制器、4个12V/65AH蓄电池组成的蓄电池组等真实的汽车部件,整体整体结构采用喷塑处理,通过与控制电路系统配套可实行纯电动汽车的正常启动、加速和减速的过程,能真实的观测纯电动汽车启动、前行、后退、加速、充电等工况下的运行情况,了解纯电动汽车的工作原理与结构。2.控制系统台架2.1安装开关等操纵台;设有智能故障设置系统。2.2设备包括汽车组合仪表、操作开关、电子油门踏板、DC\DC变换器、倒车蜂鸣器、保险丝盒、继电器盒等纯电动动力系统的控制部件。2.3台架通过专用的航空电缆线与电动动力系统台架对接,完成纯电动汽车电气控制线路的连接。2.4通过操纵安装开关能真实观测纯电动汽车的启动、前行、后退、加速和充电工况下的运行情况,理解纯电动汽车的工作特点和控制方式。2.5控制器设有诊断接口,可与专用编程器进行连接,进行诊断与编程。五、实训项目1.纯电动动力系统启动工况检测2.纯电动动力系统前进工况检测3.纯电动动力系统后退工况检测4.纯电动动力系统停止工况检测5.纯电动动力系统充电工况检测6.纯电动动力系统综合故障检测六、系统配置基本配置(每台)序号名  称主要部件、器件及规格1电动动力系统台架钢制框架,外表喷塑工艺;地面可行驶;2控制系统台架冷板冲压结构,安装检测面板,尺寸1240mm×600mm×1700mm3电路故障设置与排除装置天威配套4电动汽车控制器天威配套5电动汽车电动机1kW64档手动变速器及附件天威配套7加速踏板电子式8DC/DC变换器 9动力电池组48V/150AH10操作开关点火开关、档位开关等11其他继电器盒、保险丝盒等12前桥悬挂机构全新天威配套13后桥悬挂机构全新天威配套14方向盘、转向柱、万向节、方向机、转向拉杆比亚迪F0,电动转向154条车轮全新天威配套16刹车系统全新天威配套17驻车装置全新天威配套18照明灯系统全新天威配套19汽车充电器24V,50A20保修卡与合格证天威配套21教师手册天威配套上一个产品:汽车电动动力系统实训平台(无变速器)下一个产品:油电混合动力发动机拆装实训台新能源汽车实训室最新产品油气双燃料汽车动力系统实训台(汽油版)型号:TW-XQ1品名:油气双燃料汽车动...价格:46000.00油气混合汽车动力系统实训台(柴油版)型号:TW-XQ2品名:油气混合汽车动力...价格:40000.00油电混合动力汽车动力系统实训台型号:TW-XQ3品名:油电混合动力汽车...价格:150000.00纯电动汽车永磁电机解剖模型型号:TW-XQ4品名:纯电动汽车永磁电...价格:8000.00
上海天威教学仪器设备有限公司 2021-08-23
一种弹性车轮扭转刚度测量辅助夹具
成果描述:本发明公开了一种弹性车轮扭转刚度测量辅助夹具,由机架(5)、可联接在机架(5)上的支撑框(6)、可联接在机架(5)上的两个夹紧块(4)构成的轮毂支承制动机构和由过盈轴(2)及加载臂3构成的轮芯加载机构所组成。本发明将轴与弹性车轮压装在一起使其过盈配合;将轴通环形槽与支撑框的圆形凹槽配合坐落在支撑框上,可绕轴的轴向转动,加载臂一端施加压力此时弹性车轮轮芯与轮毂之间仅有扭转变形,通过压力试验机的压力、行程、力臂长度测量弹性车轮的扭转刚度。市场前景分析:轨道交通移动设备技术领域。与同类成果相比的优势分析:技术先进,性价比较高。
西南交通大学 2021-04-10
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