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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
高性能交流伺服系统(机电一体化系统)
交流伺服机电一体化系统对自动化,自动控制,电气技术,电力系统及自动化,机电一体化,电机电器与控制等专业既是一门基础技术,又是一门专业技术,因为它不仅分析各种基本的变换电路,而且结合生产实际,解决各种复杂定位控制问题,如机器人控制,数控机床等。 高性能交流伺服系统(机电一体化系统)研究的内容,就是用电力电子技术解决工业调速、伺服定位及其工业柔性制造系统,大量用于机器人、数控机床、测量设备、纺织、印刷、包装、半导体及军事装备等的机电一体化产品的设计、安装、调试之中,还可广泛应用于数码雕刻,模具生产等工业生产应用场合,具有节约能源,提高劳动生产率的重要意义。 本成果是构成一个三维立体伺服控制系统,通过微机编程,可进行三个自由度的协调控制,实现高速(3000r/min)、高精度(16384P/R)、低震动等伺服特性,该技术代表21世纪最新调速及伺服传动控制。 技术指标: 1.工作台面积(working table):2400×2400(可选); 2.行程(sravels):(x,y,z)2400×2400×120(可选); 3.主轴转速(spindle speed):0~24000rpm精度:0.001mm/步; 4.主轴功率(power of spindle):1kw/1.2kw; 5.驱动马达(drive motor):400w/1kw/2kw(可选); 6.工作台荷重(load of table):150kg。
南京工业大学 2021-01-12
三维机织/编织高性能纤维树脂基复合材料
以高性能纤维(玻纤、碳纤、芳纶等)为增强体,通过自有独特专利技术制备三维正交、角联锁、间隔型机织物以及三维多向编织物,并通过树脂改性、复合成型等技术集成制备成系列三维机织、三维编织复合材料。系列结构材料具有质轻、高强、高模、耐冲击等性能、阻燃、隔音、隔热等特性,可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 关键技术 ① 重构出“纤维-预制件-复合材料”在空间位置的真实图像,再现复合材料内部纤维束空间路径、偏转和纤维束间的接触状态,定量揭示工艺织造参数之间的关联关系;基于连续介质假设和有限变形理论,建立三维机织多尺度结构设计方法。 ②以界面相的微观结构为切入点,从设计合理的碳纤维-环氧树脂界面微结构入手,将碳纳米材料作为纳米改性剂引入碳纤维/环氧树脂复合材料界面中,揭示其界面增强增韧机理,最终确立界面、结构与性能的关联机制。 知识产权及项目获奖情况 (1)一种用于宽幅扁平碳纤维丝束的连续定型工艺ZL201010519415.1 (2)一种适用于无弯曲织物织造的夹头 ZL201310303000.4 (3)一种适用于无弯曲织物织造的送经装置 ZL201310302349.6 (4)一种无弯曲织物织造的纬纱递进装置 ZL201310302920.4 (5)一种体密度梯度变化的碳纤维针刺预制体 ZL201410159117.4 (6)一种深交联结构碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法ZL201501531119.6 项目成熟度:成熟度 5 级 投资期望及应用情况 :可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 
江南大学 2021-04-13
工业用高性能、多功能聚合物微球的开发
1、项目简介 (1)地板蜡制品用聚合物微球:利用不同的大分子单体进行乳液聚合制备 具有功能性的高分子微球乳液,用于工业地板蜡水。技术性能指标:蜡膜光泽度高,耐磨擦性能优良,抗静电、硬度高、对基材附着性能优良; (2)水泥添加剂用聚合物微球:通过分子设计合成的亲水核/亲或疏水壳高分子微球乳液应用于水泥砂浆中。技术性能指标:提高水泥砂浆粘接性、耐水性、耐久性、柔韧性,与保温材料聚苯板的粘结强度大于 0.8MPa,与面砖粘结强度大于 1MPa; (3)三次采油用聚合物微球:制备尺寸可控、带有亲水性基团的聚合物微球用作油田三次开采用堵水剂,对油田高渗透层进行选择性堵水驱油。技术性能指标:可制备出不同规格的产品,有针对性地在不同孔径的多孔介质内滞留、胀大、控制水的流度,改善或降低流度比,扩大波及面积,降低驱油过程水相渗透率。
江南大学 2021-04-13
高性能有机染料及重金属离子吸附剂
利于镍基层状双氢氧化物LDH纳米材料比表面积大、层间阴离子可以交换的特点,先后研发了NiFe系、 NiCo系、CoFe系LDH吸附剂,实现了对有机染料亚甲基橙色MO、重金属离子Cr6+、As3+的吸附,可用于环保行业对处理污水及重金属离子污染。成果先后发表于Chemosphere 152 (2016) 415-422、Microporous Mesoporous Mater. 234 (2016) 230-238、Colloids and Surfaces A 529 (2017) 907–915、Environ. Eng. Sci. 2018,35(4):373-381对有机染料MO的处理能力:NiFe-NO3-LDH 205.78 ;NiFe-Cl-LDH为 769.23 mg/g;NiCo-LDH为497 mg/g;CoFe-NO3-LDH 1,206mg/g。
重庆大学 2021-04-11
SC-0109润滑脂抗水淋性能测定仪
仪器概述  本仪器是根据石油和石油产品行业标准SH/T0109-2004《润滑脂抗水淋性能测定法》的要求设计制造的,用于规定的实验条件下,在38℃和79℃试验时来评价润滑脂抵抗被水冲出轴承能力的新型产品。崇尚国际流行的人性化设计理念,采用数字显示器,简单明了。浴温控制精度高,抗干扰能力强,稳定可靠。 技术参数 1、工作电源:AC 220V±10%;50Hz 2、消耗功 率:600W 3、控温方式:数字显示温控仪 4、水槽控温范围:室温~100℃,可调 5、水槽控温精度:±2℃ 6、温度传感器:Pt100(铂电阻) 7、轴承套转速:600±30r/min 8、喷射口水流速:5±0.5ml/s 9、水槽容量:≥750ml 10、环境温度:20~30℃ 11、环境湿度:≤85% 性能特点 1、本仪器采用电加热棒加热方式,加热速度快。 2、本机按标准来选购球轴承,计时器可精确到0.1S。 3、采用进口温控仪器,确保试验所需精度且稳定可靠。 4、水浴温度通过PT100传感器(电阻测温包)输入到温控器,本传感器反映灵敏,工作可靠。 5、本仪器压缩机体积小、质量轻、运行稳定、无振动,很适合化验室之用。 网址链接 http://www.csscyq.com/proshow.asp?id=748  
长沙思辰仪器科技有限公司 2021-12-21
图像级超高分辨率高性能 激光雷达
Pandar128 图像级超高分辨率高性能激光雷达
上海禾赛科技有限公司 2022-03-01
湖南应用技术学院
湖南应用技术学院是教育部批准的全日制本科院校,坐落在湖南常德市江南城区,规划总面积2145亩,现已建设1057亩,建筑面积30多万平方米。学校始创于1994年,时称常德电脑技术学校;1998年成为高等教育学历文凭试点院校,更名为常德电脑专修大学;2004年升格为国家统招大专院校,更名为湖南同德职业学院;2014年升格为国家统招本科院校,更名为湖南应用技术学院。 学校现有教职工798人,其中专任教师532人,兼职教师122人。专任教师中有教授45人,副教授118人,博士21人,硕士256人,享受国务院特殊津贴专家2人。学校升本以来,学校教师承担各级各类教学、科研项目138项,公开发表教学、科研论文362篇,出版专著及教材36部,获得国家发明专利授理授权109项,获得省部级教学、科研奖励11项,其中一等奖3项。 学校设有农林科技、机电工程、经济管理、设计艺术、信息工程、外国语学院、文化传媒学院、公共课部、马克思主义学院和创新创业就业学院,已经开设20个本科专业、20多个专科专业方向。机电设备维修与管理、建筑装饰工程技术、汽车检测与维修技术、财务管理、水产养殖技术、园林技术等一批专业成为省级重点专业或社会就业热门专业。学校以“博今古、承文明、强技能、事国家”为校训,全面推行“学业、行业、产业、企业、就业、创业”六业贯通、学历+技能+职业证书的人才培养模式,注重技能训练,工学结合,机加工与数控加工中心、机电设备检测与维修、电工电子数控系统、汽车维修、检测、美容、会计、物流营销等实训室和水产养殖科技示范园一应俱全。学校大力推进校企合作,与一百多家企事业单位签订了人才订单培养合同,其中20多家企业在学院建立了专题人才培养班。 学校有来自全国26个省、市15个民族的学生10858人,其中本科生8146人,专科生2712人。校园总规划面积2145亩,已建成生态绿化校园1057亩,建筑面积30.8万平方米。校园环境清幽,古树奇石,鸟语花香,湖水碧波,高塔巍峨,处处体现了人与自然的和谐。生活、教学设施齐备,有多功能实验室和实训基地85个,有5万多平米的科技大楼,有2万多平米的图书馆,纸质图书和电子刊物110万多册,配套电脑设备3200多台,宽带、无线网络、闭路电视覆盖全校,教学仪器设备总值6500多万元,资产总值达6.9亿元。 学校鼓励学生在获得毕业证的同时,积极参加国家职业技能资格等级证书培训考试并获得相关技能证书,近年来有两万多人次参加了人力资源管理师、物流师、网络管理工程师、模具设计工程师等50多项专业水平等级与国家职业技能资格证的培训考证,合格率90%以上。学校被省、市定为“关爱企业定点培训单位”、“国家职业技能资格鉴定所”。 学校注重学生良好思想品德和国民素质培养提升,《人民日报》、《中国教育报》、《湖南日报》、《湖南卫视》等报刊杂志专题报道了我校新的办学理念与思想政治工作特色,曾在全省最受欢迎的品牌学校公开评选中名列榜首,先后顺利通过教育部组织的第一轮和第二轮人才培养工作综合评估。 校园文化活动丰富多彩。围绕专业特色和兴趣爱好组建了60多个学生社团协会,活动精彩纷呈,特色鲜明。社团管理中心被评为“全国高校优秀社团管理组织”,武术协会、计算机协会、普通话推广协会获“全国高校特殊鼓励社团奖”和“全国高校优秀社团”,财务会计、英语协会、书法协会、街舞协会、交谊舞协会等被评为“湖南省百佳社团”。丰富多采的活动形成了活泼、生动的大学校园文化,培养和提高了学生组织能力与综合能力。 学校是全国“温暖工程”培训基地,对西部地区及困难家庭学生加大资助力度,建立了完善的奖励资助体系。近六年来有10000多名学生分别获得国家奖学金、国家励志奖学金、国家助学金以及学院互助基金的奖励和资助,总金额达2850多万元,奖助比例达50%,家庭困难学生还可按规定申报国家助学贷款,寒暑假提供勤工俭学岗位,并按国家财政补贴优惠标准,为学生全部办理医保和意外伤害保险。 学校始终把毕业生就业、创业工作放在突出位置,每年召开两次大型招聘会,举办优秀毕业生报告会,三一重工、中联重科、上海广达、南车集团等百余家大中型企业来学院招聘,对就业情况实行全程跟踪服务,确保人人能就业,就好业。机电设备维修与管理、汽车检测与维修、法律、水产养殖、建筑装饰等专业毕业生就业形势良好,供不应求。办学以来,学校为社会培养培训技术技能型人才6万余人,涌现出一批优秀的创业精英,已培养出15届大专毕业生2万余人。! 学校面向全国招收专科、本科新生,本科招生专业有:园林、水产养殖学、林学、园艺、机械设计制造及其自动化、机械电子工程、汽车服务工程、行政管理、物流管理、电子商务、环境设计、视觉传达设计、数字媒体艺术、英语、商务英语、物联网工程、数字媒体技术、汉语言文学、财务管理、酒店管理、文化产业管理等21个专业 ,专科招生专业有计算机网络技术、电脑艺术设计、建筑装饰工程技术、汽车检测与维修技术、机电设备维修与管理、财务管理、商务英语、园林技术、水产养殖技术等20多个专业方向。 面向未来,湖南应用技术学院将始终秉承“知难而进、自强不息”的办学精神,以立德树人为根本任务,立足湖南,立足常德,面向全国,面向世界,坚定推进学校内涵发展、创新发展、特色发展、可持续发展、和谐发展,努力建设教育教学特色鲜明的高水平应用型大学。(相关数据统计截止至2020年1月)
湖南应用技术学院 2021-02-01
永磁振动发电装置及应用
一、 项目简介项目涉及将振动的机械能转换为电能的技术,特别涉及永磁振动发电装置及其应用。小功率电子设备广泛应用于信号采集、无线通信等领域,是一类工业生产和日常生活都必不可少的重要设备。小功率电子设备现有的电源主要依赖于电池,需要经常进行电池的更换或充电。小功率电子设备的工作环境中存在一定的振动能源,利用永磁振动发电装置将能解决这些电子设备的供电问题。二、 项目技术成熟程度已完成实验室工作,进入中试阶段。三、 技术指标经该电能处理的直流稳压电能由振动发电装置的VO端输出,输出电压为3-5V。获得实用新型专利,已申报发明专利。四、 市场前景本发电装置是一个封闭的系统,可防止外界环境对其性能的破坏,具有很高的可靠性,能够长期使用而无需维护,具有广阔的市场前景。五、 规模与投资需求根据生产规模确定。六、 生产设备100平面厂房, 电工检测仪器及机械加工设备等。七、 效益分析按每年生产1000套计算,可获利约800-1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式王博文, 王志华,电话:022-60204363;E-mail: bwwang@hebut.edu.cn十、 附件:成果图片图1 研制的振动发电机图2 振动发电装置与测试系统
河北工业大学 2021-04-11
智能漏电保护技术及其应用
项目介绍通过本项目的实施,解决了漏电保护死区等技术难题,获发明专利授权2项、软件著作权2项、实用新型专利授权8项。核心技术在多家企业应用,总体技术水平在同类产品中处于领先。由中国工程院院士等同行专家组成的专家组一致认为本项目在消除漏电保护死区和自适应漏电保护等方面有创新,获得河北省科技进步一等奖。二、技术特点1. 提出基于剩余电流变化量法的漏电保护新原理,率先建立了故障漏电动作与已存在的剩余电流无关的漏电保护模型;2. 针对电网正常漏电电流随气候条件、用电设备及运行方式的改变而变化的特点,率先提出漏电动作阈值的浮动新技术;3. 提出剩余电流的直观描述新方法,率先实现了三相等效漏电电流的相量显示;4. 提出基于剩余电流变化量法的漏电保护特性测试新方法,对现行国际标准和国家标准进行补充与完善;5. 研制出智能漏电保护新产品,消除漏电保护死区、实现自适应漏电保护和漏电电流相量显示,研制的智能漏电断路器具备自动重合闸功能。6. 建立漏电保护监控管理系统,编制控制软件,构建监控管理平台。“漏电保护无死区”发明专利漏电保护自动跟踪保护”发明专利智能漏电继电器软件著作权
河北工业大学 2021-04-11
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