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基于专家控制与热泵技术的低能耗多效蒸馏水机的研究

作　者: 史文树
导　师: 尤文
学　校: 长春工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 蒸馏水机蒸发器专家控制系统引射器专家PID
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文主要介绍的是吉林省科技支撑计划项目《基于多效和低温蒸发工艺的低能耗蒸馏装置研究》中的一部分。由于蒸馏水机的运行过程特别复杂,原料水的流量、压力与主蒸汽压力、温度之间呈非线性关系、且具有较强的藕和特性,此外还存在一些热交换回路强烈的干扰源。因此要对多效蒸馏水机建立一个精确的数学模型十分困难。本文主要是根据热交换原理,在单效蒸发器的基础上推导出双效蒸发器的动态方程,并对双效蒸发器的数学模型进行模拟优化与降价处理,最终推导出六效蒸发器的蒸馏水机的数学模型。在蒸馏水生产过程中需要控制蒸馏水在出口处的电导率与出口温度两个重要的参数。电导率一般是通过调节原料水的流量来控制,出口温度是通过调节主蒸汽的流量来控制。这是一个具有较强耦合特性的双输入双输出控制系统。本文通过建立专家控制器来实现对蒸馏水电导率和出口温度的自动控制,将双输出变成了单输出。在满足了蒸馏水出口温度的调节需求的同时,又保证了蒸馏水电导率的恒定,并能够在一定偏差范围内自动校正,使得蒸馏水机能够安全稳定运行。蒸发器水位是整个蒸馏水机安全、稳定运行的重要指标,水位不宜过高或过低。并且蒸发器水位变化还存在着“虚假液位”的现象,同时还严重地受到给水压力和蒸汽压力等外界因素的干扰。本文主要采用了一种基于专家控制规则的PID控制算法,它通过把专家控制系统和PID控制器结合起来,根据专家知识和经验来实时地调整PID参数,改变PID控制方式以达到最佳PID控制效果,从而使得控制系统具有较好的鲁棒性、控制精度及动态性能。在蒸馏水生产过程中,二次蒸汽的压力和温度往往相对较低,为使二次蒸汽能够得到反复利用,使热能得到充分的发挥。本文通过采用热泵技术,在一效蒸发器蒸汽进口和一效分离器二次蒸汽出口处设计一个引射器,利用射流的紊动扩散作用,引发能量的交换,使得二次蒸汽的压力和温度得到了较大的提高,从而有效地提高热能利用的经济性,起到了较好的节能效果。根据蒸馏水机生产控制系统的实际过程,构造了蒸馏水机生产控制系统的总体框图,设计了蒸馏水机的生产工艺流程,并做出了程序流程图。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
主要符号表  7-8
第一章绪论  8-12
  1.1 论文选题的背景  8
  1.2 蒸馏技术发展现状  8-9
  1.3 论文主要研究的内容  9-11
  1.4 本章小结  11-12
第二章蒸馏水机系统建模与仿真  12-22
  2.1 建立动态数学模型的方法与步骤  12-14
  2.2 蒸馏水机的系统建模  14-17
  2.3 仿真分析  17-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章专家控制系统与热泵技术在蒸馏水机中的应用  22-32
  3.1 专家控制系统的概述  22-24
  3.2 专家控制系统的设计原则  24-25
  3.3 专家控制系统在蒸馏水电导率中的应用  25-29
  3.4 热泵技术在蒸馏水机中的应用  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章基于水位控制的传热系数时变性解决方法  32-46
  4.1 蒸发器水位模型及其动态特性  32-35
  4.2 蒸发器水位控制策略  35-38
  4.3 蒸发器水位专家PID控制系统  38-44
  4.4 专家PID控制系统的仿真分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章蒸馏水机控制系统组成与软件设计  46-54
  5.1 蒸馏水机控制系统的总体构成  46-49
  5.2 蒸馏水机系统工艺流程  49
  5.3 控制系统软件设计  49-53
  5.4 本章小结  53-54
结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
作者简介  58
攻读学位期间的研究成果  58-59

基于专家控制与热泵技术的低能耗多效蒸馏水机的研究

内容摘要

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