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低灵敏度换热网络的旁路优化设计

发布时间:2018-03-26 22:01

  本文选题:过程系统 切入点:计算机模拟 出处:《西安交通大学学报》2017年04期


【摘要】:针对过程系统中低灵敏度换热网络设计与旁路优化控制的协调问题,提出了一种兼顾控制性能要求的低灵敏度换热网络旁路优化设计的低灵敏度与控制性能集成优化方法。首先通过计算机模拟,对换热网络旁路控制性能和换热网络柔性进行分析,发现系统柔性越好则控制性能越差,两者是竞争关系;然后,通过关系图分析给定换热网络柔性、控制性能与经济特性三者之间的关系,采用混合整数非线性优化方法进行旁路优化设计;进而利用工艺设计与控制的集成优化思想,根据动态仿真的约束破坏量来反馈修正稳态优化的约束,进行稳态优化设计;最后得到同时满足工艺设计要求和控制性能约束的换热网络经济最优方案。仿真实验结果表明:相比于换热网络旁路开度多次优化设计方法,采用低灵敏度与控制性能集成的优化方法,换热网络的柔性虽有降低但控制性能提升了约35%,总费用也显著下降,能够实现在满足系统柔性与控制性能要求的前提下,有效提升换热网络经济性能的目标。
[Abstract]:Aiming at the problem of coordination between the design of low sensitivity heat transfer network and bypass optimal control in process system, An integrated optimization method of low sensitivity and control performance for bypass optimization design of low sensitivity heat exchanger networks is proposed, which takes into account the requirements of control performance. By analyzing the bypass control performance of heat exchanger network and the flexibility of heat exchanger network, it is found that the better the system flexibility is, the worse the control performance is. Based on the relationship between control performance and economic performance, the mixed integer nonlinear optimization method is used for bypass optimization design, and then the integrated optimization idea of process planning and control is used. According to the constraint failure quantity of dynamic simulation, the constraints of steady-state optimization are modified by feedback, and the steady-state optimization design is carried out. Finally, the economic optimal scheme of heat transfer network is obtained, which meets the requirements of process design and control performance. The simulation results show that compared with the method of multiple optimization design of bypass opening of heat transfer network, By using the method of integrating low sensitivity and control performance, the flexibility of the heat transfer network is reduced, but the control performance is improved by about 35%, and the total cost is also reduced significantly, which can meet the requirements of system flexibility and control performance. The goal of effectively improving the economic performance of heat transfer network.
【作者单位】: 中国石油大学自动化研究所;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(21676295) 中国石油大学(北京)科研基金资助项目(2462015YQ0511)
【分类号】:TQ021.8

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