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ATP干馏炉温度控制系统研究

作　者: 梁岩
导　师: 钱晓龙
学　校: 东北大学
专　业: 控制工程
关键词: ATP干馏炉油页岩温度控制内模控制
分类号: TE968
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着油价的日益高涨,页岩炼油受到了越来越多的关注。在页岩炼油行业里,基于ATP炉的工艺是世界先进的页岩炼油干馏工艺。其ATP炉控制效果的优劣直接影响页岩油的产量,而温度控制又是ATP炉控制系统中的关键环节,因此有必要对页岩炼油过程中ATP炉的温度控制进行深入的研究。本文以某页岩炼油厂的页岩炼油生产线为研究背景,阐述了ATP炉的结构组成和工作原理,消化研究了ATP炉的温度控制系统。并提出了ATP炉温度控制的难点：当进料率由于某些原因发生变化而导致ATP炉热负荷发生改变时,如何调节燃烧空气的补给率才能使ATP炉干馏区料床的温度保持在最佳的工艺温度。通过对ATP炉温度控制过程的分析得出：温度对象具有惯性、滞后的特征。同时由于在干馏过程中影响温度的因素比较复杂,很难用准确的数学模型对温度对象进行描述。为解决温度对象的特性对控制系统的影响,利用了内模控制结构简单、调整方针明确和抗干扰能力强的特点,采用了内模控制的方法设计ATP炉温度控制系统。为了克服对象与内部模型匹配之间存在的误差,在反馈回路中加入了滤波器。最后利用了与所研究的ATP炉相同的控制系统——罗克韦尔公司的ControlLogix系列PLC,搭建实验台进行了仿真研究。同时利用了ControlLogix调试软件自带的趋势图功能,将本文设计的温度控制系统与传统PID控制进行比较,分析了滤波参数对系统性能的影响以及系统的扰动响应曲线。仿真结果表明,内模控制结构对ATP炉温度控制系统这一大惯性、纯滞后的系统具有良好的控制性能。

全文目录

摘要  5-6
英文摘要  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 油页岩干馏炉温度控制系统研究目的及意义  9-10
  1.2 油页岩的干馏方式  10-12
    1.2.1 地下干馏  10-11
    1.2.2 地上干馏  11-12
  1.3 国内外油页岩干馏工艺  12-15
  1.4 论文背景说明  15-16
  1.5 本文的主要工作  16-19
第2章 ATP干馏炉  19-31
  2.1 页岩炼油工艺  19-22
    2.1.1 进料部分  19-20
    2.1.2 干馏部分  20-21
    2.1.3 冷凝回收部分  21-22
  2.2 ATP干馏炉的工作过程  22-28
    2.2.1 ATP干馏炉的开发历程  23-24
    2.2.2 ATP干馏炉的结构组成及工作原理  24-27
    2.2.3 ATP干馏炉的转速与进料关系  27-28
  2.3 ATP干馏炉温度控制的难点  28-29
  2.4 本章小结  29-31
第3章 ATP干馏炉温度控制系统研究  31-41
  3.1 页岩料床温度对象及扰动分析  31-36
    3.1.1 影响干馏区料床温度的因素  31-33
    3.1.2 温度对象的特性  33-35
    3.1.3 页岩料床的温度模型  35
    3.1.4 系统扰动分析  35-36
  3.2 ATP干馏炉温度控制系统  36-40
    3.2.1 ATP干馏炉温度控制系统的结构  36-38
    3.2.2 干馏区料床温度控制系统的性能分析  38-40
  3.3 本章小结  40-41
第4章 ATP干馏炉温度控制方法改进研究  41-51
  4.1 ATP炉干馏区料床温度的内部模型建立  41-44
  4.2 ATP炉温度内模控制器的设计  44-49
    4.2.1 稳定控制器的设计  44-46
    4.2.2 反馈滤波器的设计  46-48
    4.2.3 ATP炉温度内模控制器  48-49
  4.3 本章小结  49-51
第5章 ATP炉温度控制系统的仿真  51-61
  5.1 仿真模型的搭建  51-57
    5.1.1 硬件组成  51-52
    5.1.2 软件组成  52-57
  5.2 仿真结果分析  57-60
  5.3 本章小结  60-61
第6章结论与展望  61-63
  6.1 研究工作总结  61
  6.2 未来工作展望  61-63
参考文献  63-67
致谢  67

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