發(fā)布時(shí)間：2020-05-26 23:12

【摘要】：換熱網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)綜合大多以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)依據(jù)給定工況進(jìn)行,然而其操作條件時(shí)常發(fā)生變化,比如設(shè)備老化和外界擾動(dòng)等將導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果偏離初始值,過程系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性變差。為此,有必要在設(shè)計(jì)之初留出一定的面積裕量以滿足工藝和操作要求。因此,有學(xué)者提出了換熱網(wǎng)絡(luò)的柔性和彈性研究方法,考慮到過程系統(tǒng)的不確定性,為滿足其柔性和彈性要求,在工藝設(shè)計(jì)時(shí)增大各換熱器換熱面積,提出了柔性和彈性換熱網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)綜合方法。另一方面,有學(xué)者通過優(yōu)化計(jì)算提出了換熱網(wǎng)絡(luò)面積裕量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法。這些裕量設(shè)計(jì)方法與基于柔性和彈性的分析方法都以滿足換熱網(wǎng)絡(luò)的操作條件為目標(biāo),不涉及控制系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)控制性能對(duì)柔性以及經(jīng)濟(jì)性的影響。此外,基于工藝指標(biāo)設(shè)計(jì)的換熱網(wǎng)絡(luò)由于面積裕量不足、自由度低等原因也常常難以滿足系統(tǒng)控制的需求,難以實(shí)現(xiàn)在線控制與優(yōu)化。考慮到換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化控制,有研究者根據(jù)給定的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化其控制策略和操作策略,提出增加旁路的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。這些方法可以在保持原來的換熱網(wǎng)絡(luò)物流匹配條件下,提高系統(tǒng)的控制自由度,改善換熱網(wǎng)絡(luò)的可控性,實(shí)現(xiàn)過程系統(tǒng)的持續(xù)節(jié)能優(yōu)化,但是換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化控制一般不涉及控制系統(tǒng)與工藝設(shè)計(jì)及其對(duì)系統(tǒng)柔性的影響。為實(shí)現(xiàn)換熱網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)節(jié)能優(yōu)化,有必要在工藝設(shè)計(jì)階段權(quán)衡換熱網(wǎng)絡(luò)的柔性及其控制性能兩方面要求,提出一種基于柔性換熱網(wǎng)絡(luò)的旁路優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先,通過穩(wěn)態(tài)流程模擬,定性分析換熱網(wǎng)絡(luò)柔性、控制性能與經(jīng)濟(jì)性能的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上建立了面積裕量、柔性和控制性能的多目標(biāo)優(yōu)化模型,針對(duì)這一多目標(biāo)優(yōu)化問題,提出采用ε-約束法求解多目標(biāo)優(yōu)化的非劣解集合,并得出換熱網(wǎng)絡(luò)的面積裕量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果,為柔性換熱網(wǎng)絡(luò)的旁路優(yōu)化控制奠定基礎(chǔ)。然后,根據(jù)旁路設(shè)置對(duì)柔性的影響進(jìn)行定量分析求解,判斷旁路的位置,在此基礎(chǔ)上,通過非方相關(guān)增益陣進(jìn)行控制變量配對(duì)構(gòu)成控制回路,并通過在線優(yōu)化實(shí)現(xiàn)換熱網(wǎng)絡(luò)持續(xù)節(jié)能。最后,利用工藝設(shè)計(jì)與控制的集成優(yōu)化思想,采用非線性規(guī)劃方法,同時(shí)求解換熱網(wǎng)絡(luò)的旁路位置、面積裕量和控制器參數(shù),得到兼顧過程系統(tǒng)的控制性能與經(jīng)濟(jì)性的柔性換熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK124;TK32

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