在換熱網(wǎng)絡(luò)的運行過程中,其操作條件時常變化。針對過程系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的基本要求,基于頻域穩(wěn)定性分析方法,得出影響過程系統(tǒng)動態(tài)性能與穩(wěn)定性的關(guān)鍵點,提出一種換熱網(wǎng)絡(luò)旁路控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。從頻域的角度分析潛在旁路與被控變量之間的耦合關(guān)系,采用頻域相對增益陣方法實現(xiàn)換熱網(wǎng)絡(luò)的旁路設(shè)計。并在此基礎(chǔ)上,對設(shè)計的控制系統(tǒng)進行控制器參數(shù)設(shè)計,使換熱網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)滿足一定的穩(wěn)定裕度要求。結(jié)果表明,基于頻域穩(wěn)定性分析設(shè)計的換熱網(wǎng)絡(luò)旁路控制系統(tǒng)滿足穩(wěn)定裕度要求,其階躍響應(yīng)的絕對誤差積分值較小,系統(tǒng)的動態(tài)性能更好。 

【文章來源】：高�；瘜W(xué)工程學(xué)報. 2020,34(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.2ThestructureofHENs(heatexchangernetworks)

176高校化學(xué)工程學(xué)報2020年2月圖7原油換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.7Structureofthecrudeoilheatexchangernetwork因此，由式(14)以及幅頻特性Am的范圍可確定一個KP、KI參數(shù)區(qū)域，由式(15)以及相頻特性φm的范圍可確定一個KP、KI參數(shù)區(qū)域，兩個區(qū)域相互重疊的地方即為穩(wěn)定裕度所要求的PI控制器參數(shù)區(qū)域。只有滿足穩(wěn)定性要求的潛在旁路才能是成功的配對結(jié)果，圖6為基于頻域穩(wěn)定性分析的換熱網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。圖6中的策略是基于頻域配對原則及滿足穩(wěn)定裕度要求的換熱網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計方法。首先，根據(jù)頻域相對增益陣計算出換熱網(wǎng)絡(luò)的耦合系數(shù)矩陣，去除元素為1的潛在旁路，依據(jù)頻域相對增益陣計算出平均頻域動態(tài)RGA，在復(fù)平面上表示出余下的潛在旁路，選擇接近(1,0j)點的旁路為最優(yōu)旁路，再對旁路設(shè)計控制器參數(shù)，使控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度在合適的區(qū)間，若沒有出現(xiàn)負數(shù)，則為最優(yōu)旁路，若出現(xiàn)負數(shù)，則在復(fù)平面上重新選擇潛在旁路。4示例分析以某常減壓蒸餾裝置脫鹽前換熱網(wǎng)絡(luò)為例[40]，換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7所示，原油換熱網(wǎng)絡(luò)包括9個物流輸入，9個物流輸出，15個換熱器，該換熱網(wǎng)絡(luò)的物流數(shù)據(jù)見表2。由文獻[29]中對復(fù)雜換熱網(wǎng)絡(luò)的分析可知，旁路的設(shè)置一般在冷流。則此原油換熱網(wǎng)絡(luò)有潛在旁路15個，控制目標為原油以及LVCO的輸出溫度。4.1控制結(jié)構(gòu)設(shè)計y5為換熱網(wǎng)絡(luò)中減一中的出口溫度，原油在入口處分流，分為兩股，則輸出溫度分別表示為y10和y11。由式(1)中的動態(tài)模型，y5、y10和y11的耦合衡量系數(shù)如

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮污垢生長的柔性換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合[J]. 白一媛,劉琳琳,顧偲雯,都健.  高校化學(xué)工程學(xué)報. 2018(04)
[2]Design of heat exchanger network based on entransy theory[J]. Li Xia,Yuanli Feng,Xiaoyan Sun,Shuguang Xiang.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(08)
[3]化工過程穩(wěn)定性分析研究進展[J]. 蔣浩,陳丙珍.  化工學(xué)報. 2018(01)
[4]工業(yè)過程多變量系統(tǒng)常規(guī)控制結(jié)構(gòu)的頻域設(shè)計[J]. 許鋒,潘琦,王一嵐,羅雄麟.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[5]多輸入多輸出線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的分析與改進[J]. 李信棟,茍興宇.  控制理論與應(yīng)用. 2014(01)
[6]基于相對增益分析的換熱網(wǎng)絡(luò)旁路設(shè)計[J]. 羅雄麟,白玉杰,侯本權(quán),孫琳.  化工學(xué)報. 2011(05)
[7]換熱網(wǎng)絡(luò)操作夾點分析與旁路優(yōu)化控制[J]. 羅雄麟,孫琳,王傳芳,張俊峰,解增忠.  化工學(xué)報. 2008(05)

博士論文
[1]增益、相位裕度計算與控制器設(shè)計研究[D]. 聶卓赟.中南大學(xué) 2012



本文編號：3408047