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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
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
艾柯AI人工智能实验室超纯水系统
  艾柯AI人工智能实验室超纯水系统  EDI去离子水, 实验室专用超纯水机、纯水设备, 电阻率≥18.2或电导率≤0.055 适合水源:城市自来水 制 水 量:100L-200L/H 出水水质:纯净水、RO纯水、UP超纯水 产品配置:7寸触摸屏、双波长紫外消解仪、原装进口耗材、可加配移动取水手臂 产品特点:TOC实时检测显示、全智能语音助手、远程控制     AI人工智能实验室超纯水系统 “艾柯AI人工智能实验室超纯水系统是配备艾柯自主技术4G物联网功能,可连接手机或电脑远程操控整套系统,采用微电脑全自动控制,配备PLC物联网模块,人性化设计,占地面积小,操作使用方便。设备一机多用,可同时制备取用多种水质的水,纯净水、RO纯水、UP超纯水。产水量100-200L/H可选,RO水水质电导率≤5 μS@25℃,超纯水水质标准优于GB6682-2008一级水标准,全面满足各类清洗、实验、分析、科研等不同用水需求。”       ▎技术参数 ▎艾柯-专注水处理行业22年 机器型号 AK-AIZN-UP AK-AIZN-EDI-UP 进水水源 城市自来水 水温5-40℃ 水压1-5kg  TDS<350ppm 电    源 380V/50HZ 功     率 1KW 1.2KW 机器重量 185KG 200KG 主机体积 长650mm×宽900mm×高1388mm 制备取水 一机多用,可同时制备取用多种水质的水:纯净水、RO纯水、UP超纯水 储水箱 22G全封闭真空压力储水桶或PE桶 紫外灭菌 配置185nm和254nm双波长紫外消解仪 制水量 100L/h  120L/h  150L/h  180L/h  200L/h 取水流速 饮用纯净水:3.4L/min  RO纯水:3.2L/min  UP超纯水:3L/min 饮用水水质 电导率≤10uS/cm@25℃ 水质达到中国国家瓶装饮用纯净水(GB17324-1998)标准 RO纯水水质 电导率≤5μS/cm@25℃;电阻率≥0.2ΜΩ.cm@25℃;杂质去除率98% 水质标准达到中国国家实验室用水(GB6682-2008)三级水标准优于普通蒸馏水 超纯水水质 电阻率值 18.25ΜΩ.cm@25℃ 电导率值 ≈0.055μS/cm@25℃ 热 源 <0.01Eu/ml <0.02Eu/ml 微生物值 <1cfu/ml 总有机碳 TOC:<3ppb TOC:<1ppb 阳离子含 <0.02ppb <0.01ppb 阴离子含 <0.03ppb <0.02ppb 达到标准 中国分析实验室用水规格(GB6682-2008)一级水标准美国试药级(CAP、ASTM、NCCLS)超纯水水质标准中国国家电子级超纯水规格(GB/T11446.1-1997)EW-I标准 标准配置  PP→AC→RO→DI→UP→UV→UF PP→AC→RO→EDI→UP→UV→UF 适用范围 分子生物学、血液分析、微量分析、药物成分分析、ICP-MS、ICP、GC-MS、LC-MS、HPLC、AAS、PCR、TOC等各行业高端标准实验室研究、分析、检测用水   ▎系统功能 ▎艾柯-专注水处理行业22年 智能语音远程控制 微电脑全自动控制,配备PLC物联网模块,人性化设计,具备人机对话功能 多功能预警系统 系统具备故障监测、自动报警功能,可远程修复控制系统的各项错误乱码程序 定量定质定时取水 系统具备定时、定量、定质取水功能,可任意设置定量取水(0.5L-100L),定质取水(R0水、EDI水、UP水)定时取水(1min-60min),免除人工频繁手动取水等候 360°可移动取水手臂 配备取水手臂加脚踏取水功能,同时拥有三套控制取水功能,设备操作更加便捷、可靠 AI语音智能对话 具备AI语音智能对话,语音唤醒开机、关机、待机、取水 取水记录下载功能 支持历史系统记录查询,可保存两年取水记录,可通过USB远程读取数据 四路水质检测显示 具备“AK”专用四路水质检测和温度显示功能,可同时检测和显示:进水电导、RO水电导、UP水电阻、EDI水电阻 TOC实时检测显示 具备“AK”专用内置总有机碳量(TOC)检测装置与现实功能,设计符合USP要求检测范围0-999ppb,检测精度士1ppb,提供在线TOC检测 原装进口纯化滤芯 配备“AK”专用大容量核子级超纯化罐、DI纯化柱,水质稳定,寿命更长 智能液晶触控大屏 配备7寸智能电容屏,可以实时查看整机运行流程图加各项检测数据,操作简单、智能 封闭式一体化设计 系统采用中央一体式设计,无外置模块,占地面积更小系统集中化使安装、位移、维护更加便捷   ▎适用范围 ▎ 艾柯-专注水处理行业22年 生化分析、血液分析、微量分析、环境分析、理化检测分析 药物成分分析、基因研究、分子生物学、生命科学、组织培养 生物工程、动植物细胞培养、氨基酸分析、蛋白质纯化、毒理研究 IVF实验、DNA测序、毒理研究、ICP-MS、ICP GC-MS、LC-MS、HPLC、AAS、PCR、TOC等标准实验室研分析、检测用水    
成都唐氏康宁科技发展有限公司 2025-05-28
分布式小型光伏电站系统施工建设仿真实训
分布式小型光伏电站系统施工建设仿真实训让学员以现场施工工程师的身份根据提供的项目说明书、施工图纸和材料到现场进行小型电站的模拟施工,提高学员的实践能力和动手能力。 1.1. 场景设计 虚拟场景主要由厂户楼顶施工场景组成; 场景模型主要包括:厂户建筑模型、支架基础桩、支架前后立柱、横梁、侧梁、接地扁钢、晶硅光伏组件、边压块、中间压块、接线盒、连接线、直流汇流箱、进线、出线、熔断器盒、断路器、避雷器、逆变器、PVC保护线管、五金螺丝螺母、安全帽、施工工具等 1.2. 互动设计 在施工场景看懂图纸,检查施工物料 根据提示到指定位置使用工具把支架、光伏组件、汇流箱、逆变器一一安装起来 进行组件阵列间串联和并联接线 进行防雷焊接 施工完成后进行投切并网操作 场景植入VR太阳模块,精准计算该项目所在位置的太阳位置,太阳高度角和方位角,在虚拟场景中全时仿真太阳产生的阴影。
广东顺德宙思信息科技有限公司 2025-06-02
通过学习提高批量生产中数控机床进给运动精度的装置
本实用新型提供一种用于提高现有数控系统运动精度的装置。该装置安装在原数控系统和驱动器之间, 无需对原数控系统和驱动器做任何调整和改变,方便实用。在进行一种零件的重复加工时,通过大容量存 储器记忆数控系统的控制和误差信号,并依据一定的学习算法,得到下一个零件加工所需新的控制信号并 进行运动控制,新的控制信号将减小上一个零件加工时的运动误差。经过多次记忆——学习的过程,可使 运动误差减小,从而提高数控机床的轮廓运动精度。控制装置包括微处理器、大容量存储器以及数控系统 进给运动控制指令信号、学习后的控制输出信号、位置检测信号接口等。
南京工程学院 2021-04-11
对数控机械加工设备的模态分析测点执行布置优化的方法
本发明公开了一种用于对数控机械加工设备的实验模态分析测点执行布置优化的方法,包括:(1)通过有限元仿真,获得设备的整体结构模态振型及相应的模态振型矩阵;(2)利用整体结构模态振型,确定并选取设备的模态振型敏感部件及其相应的振型矩阵;(3)从模态振型敏感部件中选取其表面可测节点,并将这些表面可测节点作为布置优化的对象;(4)使用有效独立法,对表面可测节点进行迭代剔除;以及(5)采用香农采样定理,对模态振型敏感部件执行线性化均匀布点。通过本发明,可以克服现有模态测试效率低、时间长等方面不足,并能够在保证数控机床结构模态测试中固有频率和振型辨识前提下,优化测点数目及测点位置,提高测试效率。
华中科技大学 2021-04-11
一种摆动式变倾角非圆切削机构及其数控车床
本发明公开了一种摆动式变倾角非圆切削机构,包括底板、直 线电机、进给托板、扇形音圈电机和刀架,其中直线电机呈水平布置并安装在底板的上侧;进给托板呈水平布置并与直线电机相连,由此 在其驱动下可沿着 X 轴方向直线往复运动;刀架的一侧可枢轴转动地 安装在 U 型支撑架上,另外一侧与扇形音圈电机固连,并且该 U 型支 撑架和扇形音圈电机均固定安装在进给托板的上表面。本发明还公开 了相应配备有该非圆切削机构的数控机床。通过本发明,能够增加刀 具在垂直平面内摆动的自由度,通过调节刀具倾角来有效补偿由非圆 轮廓引起的切削角变化,同时具备结构紧凑、响应频率高、可实现高 速精密加工等特点,因而尤其适用于各类非圆截面工件的切削加工用 途。
华中科技大学 2021-04-11
一种数控机床切削加工的刀具磨损状态识别方法
本发明公开了一种数控机床切削加工的刀具磨损状态识别方法,具体包括如下步骤:(1)数据采集(2)采集数据区间化,获得区间数据集<img file="DDA00001669935800011.GIF" wi="787" he="88" />(3)对采集信号进行小波包分解,获得各频段的能量百分比和相应各频段的上界小波包系数和下界小波包系数;(4)获取多观察序列(5)求取广义隐马尔科夫初始模型λ=(A,B,π);(6)模型训练获得最优模型库λ=(λ<sub>1</sub>,...,λ<sub>n</sub>);(7)把待识别磨损状态的刀具磨损信号数据作为多观察输入代入上述最优模型库,识别刀具磨损状态。本发明通过广义区间概率来解决数据机床加工中研究刀具磨损状态时,信息处理中出现的不确定性问题,识别准确率显著提高。
华中科技大学 2021-04-11
一种摆动式变倾角非圆切削机构及其数控车床
本发明公开了一种摆动式变倾角非圆切削机构,包括底板、直线电机、进给托板、扇形音圈电机和刀架,其中直线电机呈水平布置并安装在底板的上侧;进给托板呈水平布置并与直线电机相连,由此在其驱动下可沿着 X 轴方向直线往复运动;刀架的一侧可枢轴转动地安装在 U 型支撑架上,另外一侧与扇形音圈电机固连,并且该 U 型支撑架和扇形音圈电机均固定安装在进给托板的上表面。本发明还公开了相应配备有该非圆切削机构的数控机床。通过本发明,能够增加刀具在垂直平面内摆动的自由度,通过调节刀具倾角来有效补偿由非圆轮廓引起的切削角变
华中科技大学 2021-04-14
一种基于速度相关的数控机床结构的模态参数获取方法
本发明公开了一种数控机床模态参数的获取方法,通过对数控机床的工作台施加多次加减速冲击产生激励,实现对数控机床模态参数的获取,包括:确定施加的单次加减速冲击的时间及加速度值;确定施加的相邻加减速冲击的间隔时间,该间隔时间的序列为随机序列;根据确定的加速度、单次加减速冲击的时间以及各次加减速冲击间的间隔时间控制工作台平动,从而产生激励;采集激励下的数控机床的响应信号并经模态分析处理后即可得到数控机床的模态参数。本发明的方法通过控制工作台在某两个速度值之间不断做加减速动作对机床进行激励,获得工作台在一定速
华中科技大学 2021-04-14
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