【摘要】：液泛氣速是填料塔操作的上限氣速,若為避免液泛而采用過低的操作氣速又會(huì)造成氣液分布不均及投資浪費(fèi)。實(shí)時(shí)監(jiān)測填料塔運(yùn)行狀態(tài),不僅能夠保證其運(yùn)行于正常工況下,也有利于提高設(shè)備效率,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義及工業(yè)應(yīng)用前景。本文首先綜述了液泛監(jiān)測的研究現(xiàn)狀,提出將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法應(yīng)用于填料塔液泛在線監(jiān)測過程中。針對單一主元分析(PCA,Principal Component Analysis)監(jiān)測模型難以滿足復(fù)雜工況的監(jiān)測要求,結(jié)合集成學(xué)習(xí)的策略,提出改進(jìn)的動(dòng)態(tài)主元分析方法(Enhanced-DPCA,Enhanced Dynamic Principal Component Analysis),并通過設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。最后,開發(fā)出基于改進(jìn)主元分析方法的液泛實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)填料塔運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)針對傳統(tǒng)液泛監(jiān)測模型難以獲得廣泛認(rèn)可的缺點(diǎn),同時(shí)考慮過程數(shù)據(jù)未得到充分利用的現(xiàn)狀,將PCA及其改進(jìn)方法應(yīng)用于填料塔液泛在線監(jiān)測中。通過對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析,針對建模數(shù)據(jù)的多樣性問題,及單一監(jiān)測模型難以滿足復(fù)雜操作工況的監(jiān)測要求,提出一種基于模糊C均值(FCM,Fuzzy c-Means)聚類的監(jiān)測方法,并通過貝葉斯加權(quán)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果的集成。文中以DPCA為例,建立Enhanced-DPCA監(jiān)測模型,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,集成監(jiān)測模型能夠更好地利用不同特征數(shù)據(jù)的信息,有利于提高監(jiān)測效果,能夠保證填料塔運(yùn)行于安全且高效的操作氣速之下。(2)結(jié)合數(shù)據(jù)采集軟件,開發(fā)出基于Enhanced-DPCA方法的填料塔實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。首先,根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征,對監(jiān)測模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使其更加適合實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)特征,之后,實(shí)現(xiàn)不同噴淋密度下填料塔運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。結(jié)果表明,通過該軟件能夠保證填料塔的操作氣速達(dá)到液泛氣速的80%,相對于傳統(tǒng)工業(yè)過程中所確定的60%有明顯提高,有利于提高設(shè)備運(yùn)行效率。最后,在監(jiān)測軟件中加入控制模塊,實(shí)現(xiàn)填料塔自動(dòng)操作,并且能夠在監(jiān)測到液泛后,自動(dòng)調(diào)整風(fēng)速,使其恢復(fù)至正常狀態(tài)。
[Abstract]:Liquid gas velocity is the upper limit of gas velocity in packed column operation. If the gas velocity is too low to avoid flooding, it will lead to uneven distribution of gas and liquid and waste of investment. The real-time monitoring of the running state of the packed tower can not only guarantee its operation under normal working conditions, but also improve the equipment efficiency. It has important practical significance and industrial application prospect. In this paper, the research status of liquid flooding monitoring is reviewed firstly, and a data-driven method is proposed to be used in the process of liquid flooding monitoring in packed column. Considering that the single principal component analysis (PCA-Principal Component Analysis) monitoring model is difficult to meet the monitoring requirements of complex working conditions, an improved dynamic principal component analysis (Dynamic Principal Component Analysis),) method is proposed and verified by designing different experiments in combination with the strategy of integrated learning. Finally, the software of liquid flooding real-time monitoring based on improved principal component analysis method is developed to realize the real-time monitoring of the running state of packed tower. The main innovations are as follows: (1) aiming at the shortcomings of traditional liquid flooding monitoring model which is difficult to obtain wide recognition and considering the current situation that process data are not fully utilized, PCA and its improved method are applied to the flooding monitoring of packed column. By analyzing the monitoring results, aiming at the diversity of modeling data and the difficulty of single monitoring model to meet the monitoring requirements of complex operating conditions, a monitoring method based on fuzzy C-means (FCM) fuzzy c-Means clustering is proposed. The integration of monitoring results is realized by Bayesian weighting. Taking DPCA as an example, a Enhanced-DPCA monitoring model is established. It is proved by experiments that the integrated monitoring model can make better use of the information of different characteristic data, which is helpful to improve the monitoring effect. It can ensure that the packed tower can operate safely and efficiently under the operating gas velocity. (2) combined with the data acquisition software, the real-time monitoring software of the packed tower based on Enhanced-DPCA method is developed. Firstly, according to the characteristics of real-time data, the parameters of the monitoring model are adjusted to make it more suitable for real-time process data features. Then, the real-time monitoring of the running state of packed tower under different spray density is realized. The results show that the operating gas velocity of the packed tower can reach 80% of the liquid gas flooding velocity by the software, which is obviously higher than the 60% determined in the traditional industrial process, which is beneficial to improve the operation efficiency of the equipment. Finally, the control module is added to the monitoring software to realize the automatic operation of the packed tower, and the wind speed can be automatically adjusted to normal state after the liquid flooding is monitored.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ053.5

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本文編號：2142986