双冷却CSTR温度控制方法研究

发布时间：2021-01-24 12:44

　　连续搅拌釜式反应器是化工生产过程中使用非常广泛的反应装置,其中反应温度是连续搅拌釜式反应器内发生放热反应时最重要的工艺参数,其控制精度和动态品质与反应产物的质量和生产安全密切相关。随着连续搅拌釜式反应器的容积不断增大,双冷却连续搅拌釜式反应器的数量越来越多,现有的温度控制方案并没有充分发挥夹套冷却与盘管冷却系统的控制潜力。因此,设计一种温度冷却协调控制策略对进一步提高产品质量和生产效率具有重要理论意义与工业应用价值。本文首先针对连续搅拌釜式反应器中夹套与盘管冷却系统的特性差异与互补优势,提出了CSTR温度双重控制方案。为充分发挥盘管与夹套冷却系统的互补优势,进一步提出了双冷却CSTR温度协调控制策略,该策略一方面利用盘管冷却系统的优良动态特性,实现快速消除温度偏差的目的;另一方面,根据连续搅拌釜式反应器冷却负荷的最优分配,当盘管冷却系统将温度控制到设定值附近时,由冷却效率高的夹套冷却系统来承担稳态时的主要冷却负荷,达到冷剂消耗最少的目标。其中,温度控制器采用模糊PID控制算法,夹套冷却的阀位控制器采用仿人PID算法。其次,针对CSTR温度双重控制系统的冷却余量及操作能力冗余,研究了夹套... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1双冷却CSTR结构示意图

从而提高控制系统的性能。因此，设计的夹套单冷却 CSTR 温度控制系统如下图3.1 所示。图 3.1 夹套单回路冷却 CSTR 反应温度控制系统由图 3.1 所示的温度控制系统可知，当检测到釜内温度偏离温度设定值时，偏差出现，温度控制器开始动作，并对偏差进行处理，然后通过控制夹套冷剂流量调节阀来控制夹套冷却水的流量，最终实现对温度的调节。根据第二章建立的夹套冷却模型可知，CSTR 反应温度与夹套冷却水流量之间的传递函数如式（3.1）所示： 5 1.8s1 7 .22s1 2 .1s1 19.3Fssjc （3.1）其中温度控制器采用常规 PID 控制，则开环传递函数如式（3.2）所示，该控制器对偏差的处理如式（3.3）所示：

KSSKKRSPID tDIPdtdetetdtTTtKet01u.2）、（3.3）可知，比例环节作用通过调节 KP来实现，常规进行处理，它的效果在系统响应中的体现是系统快速性的差高控制器的比例值，系统的响应速度会加快并且控制迅速。制时，这种情况适用于扰动较小，允许一定稳态误差的系统 KI来实现。当偏差存在，积分调节就进行，它会消除比例环，通过式（3.3）可知，积分环节即对偏差进行积分，误差存的时间。微分环节作用通过调节 KD来实现。微分在常规 PI常会与比例一起作用，在控制系统中加入微分环节，系统会有预见性。由式（3.3）可知，微分起到处理偏差变化率的作小实现预计下一步将会出现的情况，从而采取相应的措施。示为常规 PID 控制作用于系统时的控制框图。

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本文编号：2997269