多控制回路振蕩傳播仿真平臺(tái)的建立與研究.pdf

1、工廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大，單元的不斷增多，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，過程控制運(yùn)用的越來越廣泛，越來越精細(xì)。但同樣隨著工廠復(fù)雜度增加的是故障問題，嚴(yán)重影響了工廠的經(jīng)濟(jì)效益。在所有故障中，回路振蕩是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。一個(gè)典型的工業(yè)過程就有數(shù)以千計(jì)的單元和控制回路，如果振蕩在某個(gè)位置形成，由于過程設(shè)備相互連接，振蕩可能隨著設(shè)備的連接廣泛傳播，進(jìn)而可能在全廠大部產(chǎn)生振蕩，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率、影響經(jīng)濟(jì)效益。近年來有很多學(xué)者在多回路振蕩檢測(cè)和全廠級(jí)別振蕩檢測(cè)進(jìn)行了

2、大量的研究，但這些這些研究所采用的數(shù)學(xué)模型依舊相對(duì)簡(jiǎn)單，從規(guī)模、復(fù)雜程度均不能與真實(shí)的工廠相比，不能體現(xiàn)出真實(shí)工廠中振蕩源檢測(cè)算法可能產(chǎn)生的問題與局限性。所以構(gòu)建一個(gè)能比較真實(shí)地反映實(shí)際化工過程的全廠模型來進(jìn)行全廠級(jí)別振蕩源檢測(cè)算法的研究是很有必要的。
　　本研究分為四個(gè)部分： 第一部分介紹了常用的閥門粘滯模型，如Kano模型等，以及在實(shí)際工廠中比較常見的幾種單元的數(shù)學(xué)模型，包括反應(yīng)器(連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器CSTR和管式反應(yīng)器PFR

3、)、緩存罐、蒸發(fā)器、換熱器（冷凝器和再沸器）以及精餾塔等。第二部分進(jìn)行了四個(gè)比較簡(jiǎn)單的實(shí)例的仿真實(shí)現(xiàn)。其中有兩個(gè)簡(jiǎn)單的概念性工廠，其中一個(gè)包括一個(gè)等溫反應(yīng)器和一個(gè)精餾塔，具有簡(jiǎn)單的物質(zhì)集成;另一個(gè)包括一個(gè)CSTR反應(yīng)器、一個(gè)預(yù)熱器、一個(gè)冷凝器、一個(gè)緩存罐和一個(gè)閃蒸器，具有簡(jiǎn)單的物質(zhì)集成;第三個(gè)是蒸發(fā)過程，包括一個(gè)蒸發(fā)器、一個(gè)分離器和一個(gè)冷凝器;最后一個(gè)是雙CSTR模型，該模型包括兩個(gè)CSTR反應(yīng)器，具有簡(jiǎn)單的能量集成。第三部分進(jìn)行一個(gè)較

4、復(fù)雜的化工廠實(shí)際模型的仿真實(shí)現(xiàn)。化工廠過程為甲苯加氫制苯(The Hydrodealkylation of Tobulene To Produce Benzene，HDA)過程，包括一個(gè)混合器，兩級(jí)的預(yù)熱器來為進(jìn)料流進(jìn)行預(yù)熱，一個(gè)反應(yīng)器，冷凝器，分離器，三級(jí)的精餾塔。這個(gè)模型充分利用了熱量（用生成物對(duì)進(jìn)料流進(jìn)行一級(jí)預(yù)熱），包含了能量集成;有兩條循環(huán)流重新進(jìn)入反應(yīng)器，包含了物料集成。第四部分是通過上下游物料流銜接的方式，依據(jù)物理意義將若干