换热网络控制与经济优化的协调设计方法研究

发布时间：2020-09-07 09:36

　　 在换热网络的全生命周期中,换热器结垢、设备老化等原因会使得换热效果随运行时间不断下降,从而工作点会逐渐偏离原本的设计点。而一般采用调节公用工程的策略虽然可以实现有效控制,但会使操作费用随时间逐渐增加,经济效益变差。旁路控制作为已经广泛应用于换热网络的控制方案,能够增加系统可控性和降低操作费用。但是换热网络的设计与最优综合一般不涉及其旁路控制系统的设计与要求,导致在其运行过程中,旁路控制难以持续有效的实现。为了避免出现此种情况,在换热网络运行之前将会进行面积裕量设计。裕量设计可以增加操作空间,但是投资费用将会升高从而导致经济效益下降。在换热网络运行过程中,目前的优化控制方案大多以提高控制效果为目标,不涉及面积裕量设计及其在操作过程中的合理利用,因此需要综合考虑控制与经济性两者的关系对换热网络实现操作优化,确保满足有效控制的同时提高经济效益。本文以提出的换热网络控制与经济优化协调原理为基础,分别以分流比和旁路开度为优化变量,提出换热网络旁路控制与经济优化的协调设计方法。首先,分析换热网络旁路控制、裕量与经济效益三者之间的关系。基于单个换热器的动态数学模型,对本文提出的控制与经济优化协调原理进行验证。然后,针对有分流的换热网络指出以分流比作为经济优化变量,确定分流比与操作变量旁路的配对方法,提出一种旁路控制与基于分流比调节的经济优化协调设计方法。在多旁路的换热网络中,将旁路分为用于控制的调节旁路和用于经济优化的优化旁路,确定调节旁路与优化旁路配对的方法,完善控制与经济优化的协调设计框架,提出换热网络旁路控制与基于旁路调节的经济优化协调设计方法。最后,分别以文献中的换热网络及原油换热网络为例,通过对原油换热网络的全周期仿真验证了提出的协调设计方法实现了持续可控和经济效益的优化。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK124

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本文编号：2813168