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。

本课题是运用控制技术、计算机网络技术，建立了一个良好的研究开发与实验平台，使高校的科学研究能上一个新台阶。为提高研究生（包括硕士、博士生）的创新能力，提供了实验环境。

本成果提出了一种燃煤过程中砷、硒、铅等重金属的控制技术。本成果采用了“科学问题突破—关键技术研发—装备开发与集成—示范工程”的技术路线，基于“形态定向转化并固定”思想，将炉内与尾部调控技术相结合，促进细颗粒态和气态重金属向粗颗粒态和易溶态转化，实现燃煤电厂不同浓度重金属高效控制。 该技术与超低排放技术互补，具有模块化、可移植性强的特点，既可单独使用，又可以组合使用来满足烟气特点和排放需求。模块化特点使其燃料、炉型、工况和成本适应性强，不仅适应不同煤种，还适应生物质、污泥、城市生活垃圾等燃料的耦合掺烧；不仅适应煤粉炉，也适应流化床等炉型；不仅适应电力行业，也可拓展至非电行业。 图1 燃煤重金属控制总体思路 图2 尾部烟气重金属强化脱除技术体系 图3 重金属控制技术工程应用示范 【技术优势】 现有燃煤电厂重金属控制多采用超低排放技术（低低温电除尘、电袋除尘、湿式电除尘、脱硫增效、SCR催化剂等）实现重金属的协同控制，但重金属污染物含量范围宽，形态复杂，使得超低排放技术对重金属的捕集普适性和协同控制能力不强，适用性差。 本技术针对煤中重金属浓度、种类差异，基于“转化与固定”思路，将炉内与尾部调控技术相结合，促进重金属由细颗粒态、气态向粗颗粒态、高毒性向低毒性转变，技术选择性强，针对不同重金属特征的烟气构建模块化控制策略，实现重金属污染物的高效低成本控制。

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成果简介：本课题是运用控制技术、计算机网络技术，建立了一个良好的研究开发与实验平台，使高校的科学研究能上一个新台阶。为提高研究生（包括硕士、博士生）的创新能力，提供了实验环境。 项目来源：学校和教育部共同资助 技术领域：电子信息 应用范围：远程控制、自动化远程教学 现状特点：建立了一套具有国际先进水平的远程控制平台，在满足教学研究 的基础上，促进科研的发展。 技术创新：Matlab 平台下的远程可上传控制算法

产品详细介绍 量  程： 100～4000μV  分辨率：1μV 可插拔式生物电探头，探头可连接3个EMG贴片。传感器数据传输端口为USB接口，支持与采集器的有线通讯也可直接与电脑通讯检测生物电信号的强弱。内置电机驱动器连接口，可配合机械手臂完成生物电机械臂控制实验。

产品详细介绍

产品详细介绍         产品图片                         产品特点        1.      产品简介：自动控制执行器的设计思想与自动控制开关相同，但更进一步直接搭建起了一个可执行具体动作的自动控制开关电路。该装置同样需要基于朗威回控系统软件进行阀值设定，并拨动执行器侧面的开关选择动作类型。一旦传感器达到该阀值，即可开始选定的动作。 3.      典型应用：朗威传感器控制电路示教板。        产品范围        朗威®DISLab产品支持的学科以物理、环境科学和小学科学为主，兼顾化学、生物；并且涵盖基础教育的全学段，即从小学科学到初、高中理科实验教学。         产品用户          凭借强有力的教学科研支撑、稳定的产品质量和优良的售后服务，朗威®DISLab产品先后中标沪、京、浙、苏、皖、鲁、闽、粤、桂、陕等省大型政府项目，多年间装备了全国2000多所中学及200多所高等师范院校。           产品服务            朗威®DISLab产品每年在北京、上海、广州、新疆等全国30个省、市自治区开展数字化实验室教学培训，为各校提供了系统的产品应用培训、有力的促进了数字化实验在教学中的应用及推广。     山东远大深切了解一线用户的需求，本着强烈的社会责任和奉献精神，十年来的服务足迹遍及大江南北、天山脚下、白山黑水和西南边陲，从而获得了广大用户的好评。         产品意义         在中学物理教学领域的应用逐步从课件和虚拟走向了数据采集和实时实验，这是由物理教学的本质特征所决定的。具有代表性的首先是上海市编写的《上海市二期课改高中物理教材》，其次是人民教育出版社、上海科技教育出版社以及广东教育出版社新课程教材。在这些教材中，均明确提出了以朗威®DISLab传感器、数据采集器为基础的数字化物理实验的概念，并明确给出了教学实施方案。学校选用朗威®DISLab，既体现了信息技术与物理教学整合的课改理念，又能够使实验教学装备与新课标教材要求保持高度一致。         生产能力         山东远大总部及生产基地位于济南市，公司占地2000平方米，有员工近130人，其中专业技术人员30多人。公司拥有整套完善的生产管理、产品质量控制程序。公司在同行业中率先通过了ISO9001：2008质量管理体系认证和ISO14001：2004环境管理体系论证及GB/T28001-2001职业健康安全管理体系认证。         公司简介        山东省远大网络多媒体股份有限公司，成立于1997年，是依托山东大学组建的高新技术企业，产品注册商标为“朗威”牌llongwill®。 山东远大立足知名学府，身处高科技前沿。自1999年起,致力于数字化实验系统的研发,并于2000年推出第一代产品,在国内率先提出了实验教学采用“传感器+数据采集器+计算机”模式。2001年度，山东远大研发、生产的“微机辅助中学物理实验系统”产品顺利通过国家教育部部级新产品新技术鉴定,并荣获国家科技部科技型中小企业技术。山东远大在注重技术进步的同时，格外注重向整个教育领域传播全新的教学理念。以技术为依托、以产品为载体、以理念为先导，是山东远大一贯坚持的发展思路。作为中国数字化实验教学领域的开创者和领先者，山东远大的业绩在十年间有了长足进步公司影响力在同行业中名列前茅,朗威®系列产品已经初步具备了与国际一流品牌抗衡、冲击国际教育市场的实力，山东远大也正向教育行业的中型高科技企业稳步迈进。   山东远大，必将为中国教育做出更大贡献！

研制了斩控式异步电动机节能控制器，在不改变电机转速的前提下，采用基于 DSP 的数字控制技术,动态调整电机运行过程中的电压和电流, 保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配，同样 22KW 斩控式异步电动机节能控制器价格可控制在 1000 元左右。

本项目研制了斩控式异步电动机节能控制器，在不改变电机转速的前提下，采用基于 DSP的数字控制技术,动态调整电机运行过程中的电压和电流, 保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配，同样 22KW 斩控式异步电动机节能控制器价格可控制在 1000 元左右