【摘要】：作為化工產(chǎn)品的主要原料,合成氨具有各類無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品中最高的需求量和產(chǎn)量,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。我國(guó)合成氨廠通常采用常規(guī)PID控制方法來(lái)對(duì)氨合成工藝進(jìn)行控制,主要存在兩大控制難點(diǎn):氫氮比環(huán)節(jié)是一個(gè)復(fù)雜難控的大時(shí)滯環(huán)節(jié),而對(duì)氫氮比的控制要求嚴(yán)格,常規(guī)PID對(duì)于大時(shí)滯強(qiáng)干擾環(huán)節(jié)的控制能力很差;合成塔內(nèi)部各段催化劑床層溫度控制上存在強(qiáng)耦合性,而氨的合成反應(yīng)對(duì)塔內(nèi)溫度控制精度要求高,這大大影響了氨的合成效率。本文首先分析了以上難控原因,簡(jiǎn)單介紹了氨的合成工藝及其難控工段,針對(duì)兩大問(wèn)題提出合理的解決方案。針對(duì)多干擾性的大滯后環(huán)節(jié),提出基于加權(quán)模糊規(guī)則的混合控制的方法,既發(fā)揮了模糊控制的優(yōu)點(diǎn),又具有PID控制器的特點(diǎn),加權(quán)模糊規(guī)則又能減少擾動(dòng),其控制效果滿意,實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單。鑒于控制技術(shù)要求的先進(jìn)性以及氫氮比要求的嚴(yán)格性,又提出了PSO(粒子群優(yōu)化算法)優(yōu)化的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法,該方法彌補(bǔ)了RBF只能局部尋優(yōu)的缺點(diǎn),對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的控制表現(xiàn)較優(yōu)越。針對(duì)氨合成塔內(nèi)部各段溫度控制的耦合性,設(shè)計(jì)了基于QDRNN網(wǎng)絡(luò)的合成塔溫度系統(tǒng)多變量解耦控制方法,較好的解決了控制系統(tǒng)雙變量之間的耦合問(wèn)題,同時(shí)保證了系統(tǒng)良好的穩(wěn)態(tài)性能。隨后,本文詳細(xì)介紹上述算法流程,并在MATLAB環(huán)境中針對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的被控對(duì)象模型采用各種方法進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn),對(duì)比驗(yàn)證了其控制效果。最后,對(duì)控制算法進(jìn)行了DCS實(shí)現(xiàn),選用西門子軟件下的WINCC制作了組態(tài)監(jiān)控界面。
【圖文】：

廢熱鍋爐液位 1/2~2/3絕緣電阻值＞0.2MΩ裝置及其工作原理生產(chǎn)工藝流程的簡(jiǎn)單介紹可以看出，氨的合成需要?dú)�，最后�?jīng)處理過(guò)的合格氫氮?dú)庥中枰诤铣晒ざ沃饕b置就是造氣爐，，合成工段的主要設(shè)備就是合。其工作原理料有氣、液、固很多種，但我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量較多，石，我國(guó)氮肥生產(chǎn)以煤為主要原料。氣發(fā)生爐，就是以煤或焦炭為原料生產(chǎn)煤氣，供設(shè)備首先間歇的將煤或焦炭送入造氣爐內(nèi)，先鼓入空氣，充入含氮空氣讓其充分反應(yīng)，最后生成含有大部分 是半水煤氣[34]。圖 2-2 為固定層煤氣發(fā)生爐的內(nèi)部焦炭

Smith預(yù)估器雖然具有魯棒性強(qiáng)以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)。但是最后得到的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)存在不小的誤差,最后的控制精度也不夠高。于是本文提出基于模糊規(guī)則來(lái)切換模糊控制器和PID的控制器，這樣綜合了三者的優(yōu)點(diǎn),該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示：圖3-1 基于加權(quán)模糊規(guī)則的混合控制框圖該控制方案將造氣脫硫與變換、脫碳、精煉及合成環(huán)節(jié)組成一個(gè)廣義被控對(duì)象，被控變量是進(jìn)入合成塔氫氣和氮?dú)獾哪柋壤�，操縱變量是造氣工段充入造氣爐的加氮空氣量，調(diào)節(jié)的是加氮閥門的開度，并通過(guò)Smith預(yù)估控制對(duì)滯后進(jìn)行補(bǔ)償。氫氮比輸出值15
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ113.26

【參考文獻(xiàn)】

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1 韓志剛,徐明新;無(wú)模型控制律的一般形式及其在石化工業(yè)中的應(yīng)用[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2001年03期

2 舒懷林;PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)對(duì)強(qiáng)耦合帶時(shí)延多變量系統(tǒng)的解耦控制[J];控制理論與應(yīng)用;1998年06期

3 韓志剛;無(wú)模型控制方法在化肥生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];控制理論與應(yīng)用;2004年06期

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1 魏小雷;氨合成系統(tǒng)的控制策略研究與實(shí)現(xiàn)[D];河北科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2526613