大型膜法反渗透海水淡化系统的模型预测控制研究
发布时间：2020-12-01 16:36
随着世界人口数量快速增加和工业化的快速发展,淡水资源短缺日益严重,成为制约社会发展的一大关键因素。为了获得干净的淡水资源,全世界将眼光瞄向海洋,发展海水淡化技术是解决全球水资源短缺的重要途径,已在全球科技界形成共识。随着低成本、高脱盐率膜工业技术的发展,以及高效能量回收装置的进步,膜法反渗透(Seawater Reverse Osmosis,SWRO)海水淡化技术依靠其经济性和方便性成为最受欢迎和关注的海水淡化技术。采用合适的控制策略是保证SWRO系统可靠性、提高产水品质、降低运行成本的关键。在国内反渗透海水淡化系统大多使用传统控制方法,然而SWRO系统具有耦合、时滞、非线性等特点,采用传统控制方案,如PID等难以达到理想的控制效果。因此,本文根据反渗透海水淡化的特点,分别提出了 PID控制、解耦控制和模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)三种控制策略,通过横向对比,可以发现采用先进控制策略可以明显提高系统的控制效果。为了在实际过程中应用先进控制策略,本文设计了专门的控制软件,可以同DCS或PLC通过OPC连接。本文主要工作有以下几点:(1)基于质量方...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a中空纤维膜组件
．ａ．反渗透膜应用较多的主要有卷式反渗透膜和中空纤维膜两种。中空纤维膜组件最早是陶氏化学公司研制的，如图１．２ａ所示，它由数十根乃至成百上千跟中空纤维束构成，端的一侧密封，另一端用特殊方式的聚氨酯粘结在一起。在１９６７年，杜邦公司研制出尼龙一６６为膜材料的中空纤维反渗透组件，并把它推广到了市场［２６１中空纤维膜在反域使用较为广泛，主要原因是它：由组，一
得到典型工作点附近的线性模型。这些工作将为后续的控制系统设计打下基础。??２．１反渗透海水淡化原理??本文研究的反渗透海水淡化结构如图２．１所示。三个控制指标就是渗透侧水的ｐ／／值、渗??透测流量ｔ和渗透测盐浓度（＾，三个控制量为泵压强尸ｙ、加酸阀开度Ｇ和浓盐水侧阀门开??度Ｇ，结合ＳＷＲＯ工艺流程与机理对整个反渗透过程进行建模。??４加酸阀鲁一??立式管道泵?浓盐水侧阀门??图２．１?ＳＷＲＯ反渗透过程模型结构??图２．１中的反渗透膜以高于溶液渗透压的压力为推动力，通过反渗透膜将溶液中的其他??物质和水分离开来。这种设备操作简单，而且能耗低。反渗透工作原理如图（２．２）所示：在??半渗透膜两侧的水和溶质液面水位一致时，根据溶解扩散原理，右侧的水将会向左侧移动，??达到平衡时，停止移动，形成渗透压。在液位较高的一侧加压，当压力高于反渗透压时，通??过半渗透膜的作用，将水和溶质分离开来。???Ｉｔ渗?夕卜压＞????溶质＋水水?八透?渗＿压???Ｉ?Ｉ?ｊ??＾Ｆ１?Ｉ?：＇－门同??图２．２反渗透原理示意图??２．２?ＳＷＲＯ?建模??在中空纤维的建模方面
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OPC通信技术实现以C#编写客户端与S7-1200PLC通讯[J]. 万丹,杨国兴. 信息记录材料. 2018(06)
[2]基于OPC技术的PLC和MATLAB的水箱液位控制系统[J]. 王美刚. 仪器仪表用户. 2017(12)
[3]上位机软件与S7-1200 PLC的OPC通信研究[J]. 段润群,谢云山. 自动化与仪器仪表. 2014(05)
[4]全流程卷式反渗透海水淡化系统操作优化[J]. 江爱朋,程文,王剑,邢长新,丁强,姜周曙. 化工学报. 2014(04)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[6]热膜耦合海水淡化系统的优化设计[J]. 伍联营,肖胜楠,胡仰栋,高从堦. 化工学报. 2012(11)
[7]PID控制算法在反渗透水处理系统中的应用[J]. 纪斌义,刘青峰,周江涛. 机电产品开发与创新. 2011(05)
[8]海水淡化过程优化设计的研究进展[J]. 夏艳,伍联营,卢彦越,胡仰栋,高从堦. 水处理技术. 2007(11)
[9]减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究[J]. 梁利华,刘强,赵琳琳. 中国机械工程. 2007(04)
[10]海水淡化与反渗透技术的发展形势[J]. 王世昌,周清,王志. 膜科学与技术. 2003(04)
[1]先进控制与优化软件的设计及在电站锅炉汽温预测控制中的应用[D]. 弓岱伟.中国科学技术大学 2008
[2]反渗透膜法海水淡化过程最优化设计的研究[D]. 卢彦越.中国海洋大学 2007
博士论文
[1]基于OPC通信技术实现以C#编写客户端与S7-1200PLC通讯[J]. 万丹,杨国兴. 信息记录材料. 2018(06)
[2]基于OPC技术的PLC和MATLAB的水箱液位控制系统[J]. 王美刚. 仪器仪表用户. 2017(12)
[3]上位机软件与S7-1200 PLC的OPC通信研究[J]. 段润群,谢云山. 自动化与仪器仪表. 2014(05)
[4]全流程卷式反渗透海水淡化系统操作优化[J]. 江爱朋,程文,王剑,邢长新,丁强,姜周曙. 化工学报. 2014(04)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[6]热膜耦合海水淡化系统的优化设计[J]. 伍联营,肖胜楠,胡仰栋,高从堦. 化工学报. 2012(11)
[7]PID控制算法在反渗透水处理系统中的应用[J]. 纪斌义,刘青峰,周江涛. 机电产品开发与创新. 2011(05)
[8]海水淡化过程优化设计的研究进展[J]. 夏艳,伍联营,卢彦越,胡仰栋,高从堦. 水处理技术. 2007(11)
[9]减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究[J]. 梁利华,刘强,赵琳琳. 中国机械工程. 2007(04)
[10]海水淡化与反渗透技术的发展形势[J]. 王世昌,周清,王志. 膜科学与技术. 2003(04)
[1]先进控制与优化软件的设计及在电站锅炉汽温预测控制中的应用[D]. 弓岱伟.中国科学技术大学 2008
[2]反渗透膜法海水淡化过程最优化设计的研究[D]. 卢彦越.中国海洋大学 2007
硕士论文
[1]反渗透海水淡化系统能量分析及优化[D]. 王崇武.天津大学 2008
[2]基于卡尔曼滤波的电力系统动态状态估计算法研究[D]. 贺觅知.西南交通大学 2006
本文编号：2894934
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a中空纤维膜组件
．ａ．反渗透膜应用较多的主要有卷式反渗透膜和中空纤维膜两种。中空纤维膜组件最早是陶氏化学公司研制的，如图１．２ａ所示，它由数十根乃至成百上千跟中空纤维束构成，端的一侧密封，另一端用特殊方式的聚氨酯粘结在一起。在１９６７年，杜邦公司研制出尼龙一６６为膜材料的中空纤维反渗透组件，并把它推广到了市场［２６１中空纤维膜在反域使用较为广泛，主要原因是它：由组，一
得到典型工作点附近的线性模型。这些工作将为后续的控制系统设计打下基础。??２．１反渗透海水淡化原理??本文研究的反渗透海水淡化结构如图２．１所示。三个控制指标就是渗透侧水的ｐ／／值、渗??透测流量ｔ和渗透测盐浓度（＾，三个控制量为泵压强尸ｙ、加酸阀开度Ｇ和浓盐水侧阀门开??度Ｇ，结合ＳＷＲＯ工艺流程与机理对整个反渗透过程进行建模。??４加酸阀鲁一??立式管道泵?浓盐水侧阀门??图２．１?ＳＷＲＯ反渗透过程模型结构??图２．１中的反渗透膜以高于溶液渗透压的压力为推动力，通过反渗透膜将溶液中的其他??物质和水分离开来。这种设备操作简单，而且能耗低。反渗透工作原理如图（２．２）所示：在??半渗透膜两侧的水和溶质液面水位一致时，根据溶解扩散原理，右侧的水将会向左侧移动，??达到平衡时，停止移动，形成渗透压。在液位较高的一侧加压，当压力高于反渗透压时，通??过半渗透膜的作用，将水和溶质分离开来。???Ｉｔ渗?夕卜压＞????溶质＋水水?八透?渗＿压???Ｉ?Ｉ?ｊ??＾Ｆ１?Ｉ?：＇－门同??图２．２反渗透原理示意图??２．２?ＳＷＲＯ?建模??在中空纤维的建模方面
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OPC通信技术实现以C#编写客户端与S7-1200PLC通讯[J]. 万丹,杨国兴. 信息记录材料. 2018(06)
[2]基于OPC技术的PLC和MATLAB的水箱液位控制系统[J]. 王美刚. 仪器仪表用户. 2017(12)
[3]上位机软件与S7-1200 PLC的OPC通信研究[J]. 段润群,谢云山. 自动化与仪器仪表. 2014(05)
[4]全流程卷式反渗透海水淡化系统操作优化[J]. 江爱朋,程文,王剑,邢长新,丁强,姜周曙. 化工学报. 2014(04)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[6]热膜耦合海水淡化系统的优化设计[J]. 伍联营,肖胜楠,胡仰栋,高从堦. 化工学报. 2012(11)
[7]PID控制算法在反渗透水处理系统中的应用[J]. 纪斌义,刘青峰,周江涛. 机电产品开发与创新. 2011(05)
[8]海水淡化过程优化设计的研究进展[J]. 夏艳,伍联营,卢彦越,胡仰栋,高从堦. 水处理技术. 2007(11)
[9]减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究[J]. 梁利华,刘强,赵琳琳. 中国机械工程. 2007(04)
[10]海水淡化与反渗透技术的发展形势[J]. 王世昌,周清,王志. 膜科学与技术. 2003(04)
[1]先进控制与优化软件的设计及在电站锅炉汽温预测控制中的应用[D]. 弓岱伟.中国科学技术大学 2008
[2]反渗透膜法海水淡化过程最优化设计的研究[D]. 卢彦越.中国海洋大学 2007
博士论文
[1]基于OPC通信技术实现以C#编写客户端与S7-1200PLC通讯[J]. 万丹,杨国兴. 信息记录材料. 2018(06)
[2]基于OPC技术的PLC和MATLAB的水箱液位控制系统[J]. 王美刚. 仪器仪表用户. 2017(12)
[3]上位机软件与S7-1200 PLC的OPC通信研究[J]. 段润群,谢云山. 自动化与仪器仪表. 2014(05)
[4]全流程卷式反渗透海水淡化系统操作优化[J]. 江爱朋,程文,王剑,邢长新,丁强,姜周曙. 化工学报. 2014(04)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[6]热膜耦合海水淡化系统的优化设计[J]. 伍联营,肖胜楠,胡仰栋,高从堦. 化工学报. 2012(11)
[7]PID控制算法在反渗透水处理系统中的应用[J]. 纪斌义,刘青峰,周江涛. 机电产品开发与创新. 2011(05)
[8]海水淡化过程优化设计的研究进展[J]. 夏艳,伍联营,卢彦越,胡仰栋,高从堦. 水处理技术. 2007(11)
[9]减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究[J]. 梁利华,刘强,赵琳琳. 中国机械工程. 2007(04)
[10]海水淡化与反渗透技术的发展形势[J]. 王世昌,周清,王志. 膜科学与技术. 2003(04)
[1]先进控制与优化软件的设计及在电站锅炉汽温预测控制中的应用[D]. 弓岱伟.中国科学技术大学 2008
[2]反渗透膜法海水淡化过程最优化设计的研究[D]. 卢彦越.中国海洋大学 2007
硕士论文
[1]反渗透海水淡化系统能量分析及优化[D]. 王崇武.天津大学 2008
[2]基于卡尔曼滤波的电力系统动态状态估计算法研究[D]. 贺觅知.西南交通大学 2006
本文编号：2894934
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