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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
MMW-1A组态控制万能摩擦磨损试验机
产品详细介绍 MMW-1A组态控制万能摩擦磨损试验机 1、性能特点:         该机引入过程控制原理,将工业控制计算机与组态软件技术、网络技术紧密结合;并采用一体化的结构设计,将嵌入式工业控制计算机、组态软件、采集模块、执行器组合在一个框架内,完成对整个试验过程的控制,所有的试验操作都能在计算机主界面中进行,是国内首次应用该项技术的摩擦磨损试验机,具有组态控制方式灵活、摩擦副种类多、调速范围大、能够模拟高温环境,自动化程度高、使用调整方便的特点。 2、适用范围:         该机在一定的接触压力下,能够模拟滚动、滑动或滑滚复合运动,具有多种摩擦副,能够完成点、线、面摩擦模拟试验。可用来评定润滑剂、金属、塑料、涂层、橡胶、陶瓷等材料的摩擦磨损性能。既能满足传统石化行业用户研制、开发、检测各种中高档系列液压油、内燃机油、齿轮机油的需求,又能满足新兴材料开发、新工艺研究用户进行模拟评定测试的需求。 3、主要技术经济指标   序号 项目 技术指标 1 试验力工作范围 10~1000N(无级可调) 2 试验力示值相对误差 ±1% 3 摩擦力矩测量范围 2.5N.m 4 摩擦力矩示值相对误差 ±2% 5 主轴转速范围 1~2000r/min 6 使用减速装置时: 0.05~20r/min 7 试验介质 油、水、泥浆、磨料等 8 温度控制范围 室温~300℃ 9 试验机主轴与下副盘最大距离 >75mm 10 时间控制范围 10s~9999min 11 计算机及数据处理系统      使用工业控制计算机及组态软件,实现对整机和试验过程的全程控制,实时显示各种参数,自动记录摩擦力—时间曲线和温度—时间曲线
济南竟成测试技术有限公司 2021-08-23
伺服控制系统集成版-金属版人型套装
产品详细介绍 整体功能特点 结构化安装:安装更加高效、简便,连接处采用防松螺母。 布线美观:布线更加整齐、方便,整体美观度大大提升。 固件升级:主控器支持固件升级、伺服马达支持内部固件升级。   基本参数 自由度数量:16 尺寸:489x356x 66mm(横高x身高x 体宽) 材质(结构件):铝合金 直流供电:7.4V高倍率锂电池组(推荐7 V-9V DC) 控制方式:用户自主编程控制(可无线遥控、多机同步启动等) 调试与下载端口:Mini USB 保护设计: 短路保护、电量检测与报警 内部传感器: 声音传感器、2.4G高速通讯模块、3D加速度传感器   伺服马达 控制范围:0-359度控制(带数字反馈) 输入电压:4-9V DC 电流:0-2.2 A 力矩:12Kgf·cm 减速比:1:307 齿轮:高强度金属齿、传动效率高 外壳:高硬度环保材料 寿命:>10万Cycle(5kgf·cm下测得) 信号模式:串行命令模式和传统PWM模式 保护功能:过流、短路保护、过压保护、过热保护 特色功能:伺服马达支持内部固件升级 应用方式:舵机控制方式、减速电机控制方式、编码电机控制方式 接线方式:两边侧面各有一个输入/输出口,用于连接上一级与下一级伺服马达(串行连接方式)   3D人型伺服软件 基于微软.net平台+NXA3.1(微软3D开发平台)开发; 图形化编程与代码编程方式相结合,满足不同层次使用者的需求; 支持在线调试与仿真、支持三维与实体同步仿真、支持与传感器结合编程,扩展功能强大; 带偏差修正功能与常用动作库、程序一致性好、调试方便快捷。 通过调整机器人的动作,可以同时在虚拟和实体中仿真机器人动作,调整伺服马达角度的同时,软件会根据马达调整的角度来进行相应的矫正。
广州中鸣数码科技有限公司 2021-08-23
VE-2301可编程控制器实验装置
产品详细介绍整套装置采用模块化设计,实验内容丰富,结构科学合理,用实验模块模拟了多种采用PLC控制的电气系统.适用在电气自动化、自动控制、机电一体化等专业的配套教学实验.既可以做教材章节后的例行实验,也可用于学期末的课程设计和毕业设计。(1)PLC主机:三菱FX2N-48MR。(2)模拟实验模块:利用开关、按钮、LED各色发光管、LED数码管、指示灯、接触器、继电器、蜂鸣器等电气元件构成,即可进行模拟实验指令训练,也可以带电机负载进行实训操作.可采用其他类型PLC主机进行控制。(3)编程工具:便携式编程器、个人电脑。(4)编程方式:指令表、梯形图、SFC语言。
广东威士邦科技实业有限公司 2021-08-23
FCP磁场控制平台磁测量系统磁光测量仪器
FCP磁场控制平台产品概述: FCP磁场控制平台是根据磁控原理设计的理想磁测量系统,磁场范围超过3T,利用TESTIK475高斯计稳定磁场控制,适合各系列电磁铁配置,连续可变的电磁气隙,实心的和光学入口极帽,线型双极,真实四象限电磁铁电源。 FCP磁场控制平台磁测量系统磁光测量仪器 您也可以在淘宝网首页搜索“锦正茂科技”,就能看到我们的企业店铺,联系更加方便快速! TESTIK475型高斯计努力保持确切的磁场密度,用户输入的控制设定点,用G、T、Oe、A/m来表示。北京锦正茂的电磁铁磁场控制平台集成了硬件和控制部件来形成一个变化的磁场平台,可以被独立的被利用或做为用户设计的测量系统的一个基础。FCP磁场控制平台磁测量系统磁光测量仪器 您也可以在淘宝网首页搜索“锦正茂科技”,就能看到我们的企业店铺,联系更加方便快速! FCP磁场控制平台标准配置: TESTIK475有1个计算机接口:RS-232串口:。这个接口可以设置所有仪器参数和测量值得读回。在磁场控制期间,接口的读数率是额定每秒30个读数。475的LabVIEW驱动是提供的(选配)。磁场控制平台不含应用软件。 您也可以在淘宝网首页搜索“锦正茂科技”,就能看到我们的企业店铺,联系更加方便快速! 您也可以在淘宝网首页搜索“锦正茂科技”,就能看到我们的企业店铺,联系更加方便快速! 锦正科技以现代高科技产业和传统产业为核心业务,对内承接科研生产任务,对外以商务平台方式实现军民两用技术成果转换,形成了科学管理的现代化经营模式,专门从事物理、化学和材料等领域的科学仪器研发、销售各类型超低温测试设备(液氮 液氦)制冷机系统集成 ,定制 ,高低温真空磁场发生系统,Helmholtz线圈(全套解决方案),电磁铁(全系列支持定制),螺线管,电子枪(高稳定性双极性磁铁恒流电源1ppm),高低温磁场真空探针台,霍尔测试系统,电输运测量解决方案,磁光克尔效应测量系统等产品种类齐全,性能可靠,至今已有近10余年的历史,是国内(较早)生产探针台,电输运,电磁铁的厂家之一。    
北京锦正茂科技有限公司 2022-02-10
技术需求:1.飞行器控制主板软件设计。 2.无人机多功能一体化遥控器(图像显示)的开发 3.深度智能追踪和识别目标
1.飞行器控制主板软件设计。2.无人机多功能一体化遥控器(图像显示)的开发3.深度智能追踪和识别目标
临沂高新区翔鸿电子科技有限公司 2021-08-25
为智能安防技术进步贡献“天大力量”
天津市人民政府颁发了2021年度天津市科学技术奖。突破卡脖子技术,助力“平安中国”的天津大学教授刘安安主持完成的“复杂环境智能视觉计算关键技术及应用”获得2021年度天津市科技进步特等奖。
天津大学 2022-05-05
宽频智能化长周期大地电磁测量系统    
本发明公开了一种宽频智能化长周期大地电磁测量系统,相比现有的大地电磁测量系统具有宽频带、低噪声、智能化的优势。采用磁通门传感器与感应式磁传感器结合实现100000s——1000Hz频率范围的磁场信号观测,拓展系统观测带宽;采用斩波放大技术实现对电场信号的低噪声放大、抑制低频1/f噪声,提高低频段信噪比;采用低功耗技术、外接多块大容量锂电池组、扩展太阳能充电板、远程仪器状态查询技术提高仪器的智能化水平。为实现数月时间的MT信号长周期野外观测提供仪器支撑。
中国地质大学(北京) 2021-02-01
大规模知识图谱的构建及智能应用平台
成果介绍主要研究方向为人工智能、知识图谱、自然语言处理、社交网络、大数据、信息检索等。作为项目负责人主持完成2项国家自然科学基金,1项中国博士后基金一等资助项目,5项省部级重点实验室开放课题项目,10余项企业联合研发项目等。作为主要负责人参与国家重大研发计划子课题、总装预研、863课题等项目。研究成果已应用于国防、科技情报、医疗、智慧司法、智能制造等行业。担任数十个重要国际会议和国内外重要期刊的程序委员或审稿人。已在国内外重要学术期刊和会议上发表学术论文90余篇。研究工作被60多个国家和地区的学者引用1500余次。技术创新点及参数面向多源异构数据的知识图谱构建技术;大规模知识图谱的高效融合技术;面向跨媒体异构数据的知识表示技术;基于语义关联和知识驱动的信息汇聚技术;面向复杂问题智能问答技术;基于知识和机器学习和问题推理和分析技术。
东南大学 2021-04-11
微波/超声波复合智能化系统及其应用
项目简介: 本项目是通过跨学科合作,开展在化学领域应用电子学新技术的 研究。 大多数化学实验室采用传统的加热方法,即利用传导的方式加热。 微波/超声波相结合的技术与传统加热方法相比具有很多优点,可以大大降低加热时间,省溶剂(可较常规方法少 50%~90%)、节约能源、 减少废物的产生,同时可以提高回收率和提取物的纯度。另一方面利 于环境保护,无污染,属于绿色工程,它是一种具有广阔发展前途的 新技术。 微波/超声波复合智能化系统可应用于合成化学、药物有效成分 的提取及分析样品预处理领域,设计并研制出新型微波和超声波相结 合的复合多功能智能化仪器装置,研究其对化学反应、药物提取及环 境污染物萃取的促进作用,为合成化学、药物有效成分的提取及分析 样品预处理提供了新的实验手段和方法。 本项目成果可为加大环境污染物的监测的力度,使其样品分析摆 脱耗费大量的有毒的有机试剂,程序繁琐,工作量大的现况,为其分 析样品预处理,拓展一种高效的实验手段和方法。如对加标土壤样品 (土壤样品中的多溴代联苯醚)进行复合萃取,分别采用微波辅助萃 取、超声波辅助萃取、微波-超声波复合萃取方法,得到的实验数据 是:在相同萃取 20 分钟时间内,使用微波辅助萃取和超声波辅助萃 取,其萃取效率分别为 42-75%、45-86%而采用微波-超声波复合 萃取体系时萃取效率则可提高到 92-114%。和常规的索氏提取相比, 微波-超声波复合萃取使用的溶剂量降至原来的 10%左右,萃取时 间降低至原来的 5%左右。可见复合萃取对萃取效率有较大的增强效 果。这一实验结果预示着:本项目成果推广应用,进一步完善,可为 分析样品预处理提供一种新的高效的实验手段和方法。另外,对兔疫 球蛋白 lgG 生物制品等的灭菌也开始进行有益的应用探讨,受到相关 企业的关注。 技术指标及特色: 1. 样机技术性能:◆微波功率从 0~1000W 连续可调,微波频率 f=2450MHz; ◆温度范围:室温~300 度; ◆研制出 38KHz 超声波发射系统,功率从 0 至满负荷连续可调, 在控温系统中超声波功率也随之改变; ◆消解/萃取瓶体积:50~1000 毫升。 2.专利申请七项。 3. 三项技术创新为产业化与拓展应用领城打下基础: (1)将微波场与超声波场两种不同性质的场施加于同一反应物 体,充分发挥各自的长处、协同作用,为在化学、生物以及医学领域 的应用研究提供了新的实验手段和方法,在课题中解决了超声波高效 耦合问题; (2)实现了微波/超声波协同作用下反应物的控温算法,采用可 扩展标记语言 XML 来存储和表示模糊控制算法,并用面向对象的设 计思想结合 C++对该算法进行了实现,利用 Labview(图形化编程语 言)可视化技术建立良好的人机界面; (3)具有在线实时检测和显示微波泄漏量,当超过国家标准时, 自动切断系统的电源,保证操作人员的安全。 微波/超声波复合智能化管道流动式反应装置已完成小试,正在 进行中试研究。
南开大学 2021-04-11
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