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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
基于协调一致性的配电网络分布式电源控制方法及系统
一种基于协调一致性的配电网络分布式电源控制方法及系统,包括提取需向配电网注入的无功功率, 形成完成向配电网注入无功功率目标的分布式电源的集合,形成协调一致性控制无功功率分解的矩阵, 计算集合中各个分布式电源的无功功率注入设定值,电压监测装置通过双向通信线路向相应分布式电源 传送无功功率注入设定值,各分布式电源根据该值产生相应的无功功率注入至配电网,使得注入无功功 率总和满足需求。该控制方法无需中央控制器,分布式电源能够自发进行输出无功功率的调节
武汉大学 2021-04-14
配电网三相开关装置及经济型三相不平衡调节器
本实用新型提供配电网三相开关装置及经济型三相不平衡调节器,配电网三相开关装置包括 A 相的 换相开关、B 相的换相开关、C 相的换相开关,由接触器、二极管以及电源功率控制器组成;一相的换 相开关中,电源功率控制器与一个二极管反向并联,并再串联一个与电源功率控制器方向相同的二极管, 构成一个电路拓扑结构,所述电路拓扑结构与另一个结构相同但电力电子器件方向完全反向的电路拓扑 结构、接触器并联。经济型三相不平衡调节器包括配电网中各条负载支路上分别设置
武汉大学 2021-04-14
α-SiC微粉颗粒表面改性的工业生产方法
西安科技大学多年从事 SiC 冶炼和烧结技术的研发,并在全国获得了多项实际应用。通过对 α-SiC 粉末表面改性方法的研究,可大大地提高重结晶性 SiC 的烧结能力,降低烧结温度,获得纯度更高、密度更大的重结晶 SiC 烧结块。该技术业已获得国家发明专利。
西安科技大学 2021-04-11
微泵功低品位热驱动朗肯发电装置
本发明公开了一种微泵功低品位热驱动朗肯发电装置,包括流体输运单元和膨胀做功单元,所述流体输运单元包括冷凝器、流体泵、储液装置、蒸发器;所述的膨胀做功单元包括汽轮机和发电机,所述的储液装置包括储液罐以及储液罐出入口处的流体截止装置,各单元通过管路相连,储液装置内的流体流入蒸发器内被低品位热加热产生蒸汽,蒸汽进入汽轮机膨胀做功,带动发电机发电。本发明的流体输运单元的流体泵仅需克服流体在管道内流动的阻力,泵功消耗可大大减少,发电装置的净发电效率得到极大提高。
浙江大学 2021-04-11
连续流强化微电解废水处理装置
本项目提出的连续流强化微电解废水处理装置,在水平转动筒体的进、出水口端分别设计了入口端和出口端密封旋转接口,同时设置水气的进、出导管,使处理装置处于固液气全充满状态,保证了铁碳床中的溶解氧浓度,填料随装置的转动而相互摩擦使铁碳表面形成的钝化膜不断更新,提高了设备的有效利用容积,增加了废水与外加电场的作用时间,提高了装置的处理能力和效率。 该方法可应用于下列场合: 高浓度废水的预处理:解决对生化处理的抑制作用; 低浓度污水直接处理:达标排放或回用; 生化处理后尚未达标污水的达标处理; 生化处理后污水深度处理以便回用。 实验及工程实践中已经处理过的各种污水包括: 含油污水(油田采油污水,炼油污水,脂肪加工污水等); 有色污水(染料生产污水,印染污水,纺织加工污水等); 化工污水(有机合成,香料合成,木糖醇生产等); 金属加工切削液(油基及水基); 生活污水的深度处理,中水回用;
北京科技大学 2021-04-11
铝合金微弧氧化复合涂层耐海水腐蚀技术
一、 项目简介     将铝合金作为阳极置于电解液中,施加电压对其进行微弧氧化,通电后合金表面通过微等离子体放电,在非法拉第区进行复杂的热化学、等离子化学和电化学过程,原位生成一层很薄的均匀绝缘氧化陶瓷层。该技术工艺简单、处理效率高、成本低、无污染,获得的陶瓷膜层具有很高的耐腐蚀、耐磨损、耐高温的特点。对微弧氧化的工艺参数进行调整,可以获得性能优良的耐海水腐蚀陶瓷膜,其耐海水腐蚀性能是纯铝的4倍。微弧氧化陶瓷膜耐海水腐蚀性能大大提高,对其在海水中的腐蚀机理进行分析,主要影响因素为陶瓷膜的厚度和陶瓷膜在生产过程中生的裂纹和孔洞,因此需要对其进行电沉积封孔,弥补这些缺陷。电沉积封孔后,陶瓷膜孔隙率大大降低,膜厚增加,复合涂层的耐腐蚀性能进一步提高,是微弧氧化陶瓷膜的2倍,是纯铝的8倍。     当前我国正在积极的发展海洋产业,耐海水腐蚀结构材料将会获得越来越多的应用,因此耐海水腐蚀复合涂层可以大大的提高材料的寿命,从节能和环保两个方面,可以获得很好的经济效益和社会效益。二、 项目技术成熟程度     微弧氧化复合涂层技术在实验室条件下,生产的可重复性和稳定性非常好,在实验室条件下,可以获得100cm2的复合涂层,其耐腐蚀性能稳定,是纯铝材料的8倍。三、 技术指标     微弧氧化陶瓷膜厚度20-40μm,电沉积膜层厚度15μm,耐海水腐蚀性能是海水的8倍;四、 市场前景     船舶、海上石油平台、海水养殖、海水制盐等产业中需要大量的结构材料,通过微弧氧化和电沉积复合技术,在金属表面生成一种复合涂层,其耐腐蚀性能是铝金属的8倍,从节能和环保两个方面,都具有很重要的意义。五、 规模与投资需求     投资规模1000 万元,其中厂房3000平米,电力2500千瓦。     主要设备有大功率微弧氧化电源,清洗池、氧化池、恒温冷却设备、天车,机加工等设备。六、 生产设备微弧氧化生产线。七、 效益分析按每年生产30万平米计算,产值3000万元,可获利约1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人:曹晓明,电话:13902060727,联系人:李世杰,电话:60208474  邮箱:caoxiaoming@hebut.edu.cn 。十、 附件:成果图片图1 封孔前后试样浸泡海水45天后的腐蚀对比图a. 微弧氧化试样浸泡海水前;    b. 微弧氧化试样海水腐蚀后;c. 微弧氧化+封闭处理试样浸泡海水前; d. 微弧氧化+封闭处理试样海水腐蚀后图2 不同试样在质量分数为5%NaCl溶液中的动电位极化曲线
河北工业大学 2021-04-11
双腔微导管及应用其的介入治疗设备
相关专利提出了一种新型的双腔微导管,用于冠脉介入治疗时辅助导丝到位
天津医科大学 2021-02-01
多能源微网系统智能规划和全景评估软件
高校科技成果尽在科转云
西安交通大学 2021-04-10
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