基于频域稳定性分析的换热网络旁路控制

发布时间：2021-09-24 16:06

　　在换热网络的运行过程中,其操作条件时常变化。针对过程系统安全平稳运行的基本要求,基于频域稳定性分析方法,得出影响过程系统动态性能与稳定性的关键点,提出一种换热网络旁路控制系统的设计方法。从频域的角度分析潜在旁路与被控变量之间的耦合关系,采用频域相对增益阵方法实现换热网络的旁路设计。并在此基础上,对设计的控制系统进行控制器参数设计,使换热网络控制系统满足一定的稳定裕度要求。结果表明,基于频域稳定性分析设计的换热网络旁路控制系统满足稳定裕度要求,其阶跃响应的绝对误差积分值较小,系统的动态性能更好。 

【文章来源】：高校化学工程学报. 2020,34(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

换热网络结构图Fig.2ThestructureofHENs(heatexchangernetworks)

176高校化学工程学报2020年2月图7原油换热网络结构图Fig.7Structureofthecrudeoilheatexchangernetwork因此，由式(14)以及幅频特性Am的范围可确定一个KP、KI参数区域，由式(15)以及相频特性φm的范围可确定一个KP、KI参数区域，两个区域相互重叠的地方即为稳定裕度所要求的PI控制器参数区域。只有满足稳定性要求的潜在旁路才能是成功的配对结果，图6为基于频域稳定性分析的换热网络控制结构设计方法。图6中的策略是基于频域配对原则及满足稳定裕度要求的换热网络控制系统设计方法。首先，根据频域相对增益阵计算出换热网络的耦合系数矩阵，去除元素为1的潜在旁路，依据频域相对增益阵计算出平均频域动态RGA，在复平面上表示出余下的潜在旁路，选择接近(1,0j)点的旁路为最优旁路，再对旁路设计控制器参数，使控制系统的稳定裕度在合适的区间，若没有出现负数，则为最优旁路，若出现负数，则在复平面上重新选择潜在旁路。4示例分析以某常减压蒸馏装置脱盐前换热网络为例[40]，换热网络结构如图7所示，原油换热网络包括9个物流输入，9个物流输出，15个换热器，该换热网络的物流数据见表2。由文献[29]中对复杂换热网络的分析可知，旁路的设置一般在冷流。则此原油换热网络有潜在旁路15个，控制目标为原油以及LVCO的输出温度。4.1控制结构设计y5为换热网络中减一中的出口温度，原油在入口处分流，分为两股，则输出温度分别表示为y10和y11。由式(1)中的动态模型，y5、y10和y11的耦合衡量系数如

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3408047