氨空比自动设定值在硝酸氧化炉温度控制系统中的应用研究

发布时间：2017-09-14 09:30

  本文关键词：氨空比自动设定值在硝酸氧化炉温度控制系统中的应用研究

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【摘要】：硝酸作为一种重要的工业原料,在化工、军事、冶金、医药等各个领域都有广泛的应用。硝酸在国民经济发展中具有很重要的作用,目前我国硝酸产能世界第一,但与发达国家相比,我国硝酸生产方法相对落后,在重视产量增加的同时,对控制工艺的优化研究略显不足,使硝酸生产效率不高,不仅浪费了生产原料,而且对环境造成极大的污染,所以,对硝酸生产的研究意义十分重大。硝酸生产过程中最重要是对氧化炉温度的控制,氧化炉温度的高低直接影响到硝酸的生产效率。氧化炉的温度主要受到氨空比值和负荷的影响,同时会受到压力和氨空混合气预热温度变化的干扰,如何通过调节氨空比值和氨气流量来稳定氧化炉温度成为本文研究的主要内容。本文结合目前比值控制方案的优点,将模糊控制应用到硝酸生产氧化炉温度的控制,提出一种基于Smith预估-模糊氨空比自动设定值的控制方式,并进行控制系统的设计和仿真,论文的主要研究内容有以下几点:(1)对硝酸生产方法进行总结,综述了比值控制方法的发展以及在硝酸工业上的应用研究,发现目前比值控制的不足,提出硝酸生产氧化炉温度控制的要点。(2)介绍硝酸生产的工艺流程特性以及主要发生的化学反应,分析有利于反应进行的条件,优化工艺生产参数。(3)针对双闭环比值控制系统和变比值控制系统的缺陷,结合两种控制方式的优点,将模糊控制应用到氨空比的动态修正中。利用人类专家的经验制定规则,设计出模糊氨空比修正单元,对氨空比实时修正;同时将Smith预估控制应用到温度的滞后补偿,减小时滞带来的影响,提出基于Smith-模糊氨空比自动设定值的控制方式。(4)对酸吸收塔的含氧量进行前馈控制,将氨气流量的变化作为二次风的前馈信号,保证酸吸收塔内含氧量处于最佳范围。(5)总结归纳氨空比调节的规则,对模糊氨空比修正单元和Smith预估器进行设计,通过模型搭建和综合实验仿真,得到本文提出控制方案的动态及稳态性能参数;对比目前控制方案的仿真结果,证明本文提出的控制方案具有更好的动态和稳态性能。
【关键词】：硝酸氧化炉 温度控制 氨空比自动设定值 Smith预估控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ111.26;TP273
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 硝酸生产的意义及生产方法的介绍8-9
• 1.2 氨空比控制在硝酸氧化炉温度控制系统中的研究现状9-13
• 1.3 论文主要研究任务和研究内容13-14
• 2 硝酸生产工艺介绍及分析14-25
• 2.1 硝酸生产的工艺过程及特性分析14-16
• 2.1.1 硝酸生产的工艺流程14-15
• 2.1.2 硝酸生产的特性分析15-16
• 2.2 硝酸生产过程中的主要反应分析16-24
• 2.2.1 氨的氧化反应16-21
• 2.2.2 一氧化氮的氧化21-23
• 2.2.3 氮氧化物的吸收成酸23-24
• 2.3 硝酸生产的尾气处理24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 硝酸氧化炉中氨空比自动设定值控制系统及方案25-36
• 3.1 多参量输入下氧化炉温度控制要点25
• 3.2 目前比值控制方法在氧化炉温度控制系统中的应用分析25-28
• 3.2.1 硝酸生产主从动量的选择25-26
• 3.2.2 双闭环比值控制在硝酸氧化炉温度控制系统中的应用分析26-27
• 3.2.3 变比值控制在硝酸氧化炉温度控制系统中的应用分析27-28
• 3.3 硝酸生产氧化炉氨空比自动设定值控制方案的提出28-35
• 3.3.1 目前比值控制方法的缺点分析28-29
• 3.3.2 氨空比自动设定值控制方案的提出29-30
• 3.3.3 氨空比自动设定值控制方案和目前比值控制方法的比较30-31
• 3.3.4 氨空比自动设定值控制方案的系统稳定性和可靠性分析31-32
• 3.3.5 氨空比的计算与实现32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 模糊氨空比动态修正单元及Smith预估器的设计36-53
• 4.1 模糊氨空比动态修正单元的特性分析36-37
• 4.2 模糊氨空比动态修正单元的设计37-47
• 4.2.1 模糊氨空比动态修正单元的组成37
• 4.2.2 模糊氨空比动态修正单元的设计37-47
• 4.3 Smith预估器设计47-51
• 4.3.1 常规Smith预估器48-49
• 4.3.2 Smith增益自适应补偿控制器49-51
• 4.4 前馈补偿控制器设计51
• 4.5 本章小结51-53
• 5 系统仿真53-67
• 5.1 硝酸生产氧化炉过程控制模型53-54
• 5.1.1 硝酸氧化炉建模的目的53
• 5.1.2 硝酸氧化炉的过程模型53-54
• 5.2 常规比值控制的仿真分析54-66
• 5.2.1 双闭环比值控制系统的仿真54-57
• 5.2.2 变比值控制系统的仿真57-60
• 5.2.3 氨空比自动设定值控制系统的仿真60-65
• 5.2.4 不同比值控制方式的性能比较及分析65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67
• 6.2 工作展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 附录73
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录73
• B. 作者在攻读硕士学位期间所申请的专利73

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本文编号：849238