【摘要】：在低溫技術領域,透平膨脹機是極為重要的傳統(tǒng)能源技術裝備。它作為空分設備的心臟部機,其制冷量及等熵效率的合理調(diào)控決定著整機運行的經(jīng)濟性。傳統(tǒng)粗放型的控制方式已不再適用于當下高效節(jié)能的時代主旋律,因此尋求一種更為合理的控制策略并引入先進控制算法對透平膨脹機的優(yōu)化控制非常必要。透平膨脹機制冷控制改進策略以最優(yōu)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)較大的等熵效率,在具體實現(xiàn)方案中又融合風機蝶閥制動與轉(zhuǎn)動噴嘴葉片組調(diào)節(jié),實現(xiàn)了制冷量上質(zhì)控與量控的解耦,并進一步基于廣義預測控制優(yōu)化實現(xiàn)了對制冷量的精準調(diào)控。本文主要工作如下:(1)針對透平膨脹機傳統(tǒng)控制在等熵效率方面的實現(xiàn)問題,提出了以改進的最優(yōu)轉(zhuǎn)速維持較大等熵效率的方法。首先,通過分析透平膨脹機的特性曲線,得出最大等熵效率與最佳特性比的對應關系;其次,通過最佳特性比的定義與各機理參數(shù)及熱力學定律的結(jié)合推導,得出不同溫降下,等熵效率與轉(zhuǎn)速的對應關系;最后,由轉(zhuǎn)速與等熵效率的關系,得出較大等熵效率下,改進的最優(yōu)轉(zhuǎn)速隨溫降的變化關系。在工程實踐中,根據(jù)該關系指導轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)即可獲得較大的等熵效率。(2)針對透平膨脹機傳統(tǒng)控制在制冷量調(diào)節(jié)方面的強耦合問題,提出了一種改進的制冷量控制策略實現(xiàn)方案,即以改進的最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制維持較大等熵效率,以轉(zhuǎn)動噴嘴葉片組調(diào)節(jié)實現(xiàn)流量控制,具體通過風機出口調(diào)節(jié)閥和噴嘴調(diào)節(jié)閥來分別完成對轉(zhuǎn)速和流量的調(diào)控。該策略在始終保持以較大等熵效率運行的前提下,通過膨脹氣量的輔助調(diào)節(jié)來實現(xiàn)相對經(jīng)濟的冷量制取。制冷量調(diào)節(jié)在質(zhì)與量上相互獨立,冷量實現(xiàn)更為精確可控。(3)針對透平膨脹機制冷控制改進策略實現(xiàn)方案的優(yōu)化控制,在結(jié)合控制閥門的特性分析、風機的比例定律和具體透平膨脹機設計參數(shù)的基礎上,通過數(shù)學分析處理,得出了最優(yōu)轉(zhuǎn)速、最優(yōu)開度及透平膨脹機制冷優(yōu)化控制的模型。同時,基于廣義預測控制算法對該模型進行了仿真實現(xiàn),取得了滿意的制冷量優(yōu)化控制效果。
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圖片說明： 膨脹機產(chǎn)業(yè)上也進一步加大了投入力度，并且成績州杭氧股份有限公司、開封空分集團有限公司[36]、陽鼓風機（集團）有限公司等均在相關方面取得了關的職業(yè)培訓也得到了飛速發(fā)展，如河南氣體深冷對我國基礎工業(yè)的健康發(fā)展具有特別的意義[33]。應用領域呈現(xiàn)出三大趨勢。其一，中壓透平膨脹機各類液化、液體設備的大范圍應用，使得中壓透平二，全液體膨脹機的應用增多。以內(nèi)壓縮流程空分置中膨脹機已擺脫傳統(tǒng)工藝關于產(chǎn)生液化量現(xiàn)實制的成功應用。其三，增壓透平膨脹機組應用成為市充、產(chǎn)品產(chǎn)量的有效調(diào)節(jié)等都離不開為其提供充足制冷的同時合理地回收利用了這部分軸端機械功，汽直排引發(fā)嚴重能量浪費和周邊污染的行業(yè)難題。
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圖片說明： 杭州電子科技大學碩士學位論文定差異。其優(yōu)化中引入了多步預測的思想，使得控制系統(tǒng)魯棒性更強，在抵抗機噪聲、負載擾動等方面也表現(xiàn)更為優(yōu)秀[63]，同時，其采用了長期優(yōu)化性能指與自校正思想，，通過自由調(diào)整 GPC 控制器參數(shù)可調(diào)節(jié)控制性能，系統(tǒng)設計更為PC 的此類特點既源于工業(yè)實踐需求又貼合實際工業(yè)對控制的要求，相對于其他PC 在工業(yè)過程控制中的綜合控制性能優(yōu)勢明顯[64]。義預測控制作為一種重要的預測控制算法，它符合預測控制的鮮明特點，通常以計算機為實現(xiàn)手段，廣義預測控制的基本結(jié)構(gòu)如圖 1.2。yTg u k u k y kW
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB653

【參考文獻】

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本文編號：2513263