工业加热炉控制方法的研究

论文摘要

随着科学技术的迅猛发展和DCS技术的成熟,工业上对复杂系统实行自动控制的要求也随之提高,我国的工业加热炉大多处于常规控制和简单控制,当前的常规控制或简单控制已经无法满足工业生产的需要,为了进一步提高控制精度从而提高经济效益并增加系统的稳定性,以DCS为基础采用先进控制方法是有效的途径。在石化工业中,加热炉是能源消耗的大户,而各企业内部的节能增效也为工业加热炉先进控制系统的推广提供了良好的机遇。不管采用哪种先进控制器,控制器的设计都是基于过程对象的动态特性,无论采用哪种控制方案,我都要求控制器是鲁棒的。本文以大庆石化公司炼油厂常减压车间加热炉的出口温度控制为研究背景,对常减压生产过程的工艺特性进行了深入的分析,简要的介绍了加热炉的工作机理和一套常减压车间的TDC-3000 DCS系统。并且在对常规的控制器和相关理论深入了解的基础上,结合实际生产中存在的问题,针对厂方原有的控制方案提出了相应的改进设计,引入自适应方法来获得更好的控制效果,提出了用针对燃料流量的控制取代厂方针对燃料阀门的控制方案,并尝试把内模结构应用在现场的控制系统中。最后进行了现场模拟实验,实践表明,所应用的控制器性能令人满意,具有很好的鲁棒性和抗干扰能力,先进控制一定会具有更广阔的发展前景。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题的目的和意义
• 1.2 先进控制方法
• 1.2.1 先进控制方法的概念
• 1.2.2 先进控制方法的特点
• 1.2.3 先进控制技术的发展与现状
• 1.3 工业加热炉控制技术国内外应用现状
• 1.3.1 国外加热炉控制系统的发展概况
• 1.3.2 国内加热炉控制系统的发展概况
• 1.4 论文的研究内容和任务
• 第2章 基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 PID 控制原理
• 2.3 SMITH 预估控制
• 2.3.1 Smith 预估控制的结构
• 2.3.2 Smith 预估控制的缺点
• 2.4 内模控制原理
• 2.4.1 内模控制系统的结构
• 2.4.2 内模控制系统的性质
• 2.4.3 内模控制系统的设计方法
• 2.4.4 内模控制与Smith 预估控制的关系
• 2.5 本章小节
• 第3章 大庆石化公司常压加热炉系统
• 3.1 大庆石化公司常压加热炉
• 3.1.1 加热炉系统概述
• 3.1.2 加热炉的过程控制
• 3.2 大庆石化公司常减压工艺简介
• 3.3 控制系统及现场仪表
• 3.4 本章小节
• 第4章 加热炉出口温度的控制方案
• 4.1 现场情况概述
• 4.2.1 模型结构
• 4.2.2 辨识算法
• 4.2.3 辨识结果
• 4.3 内模控制（方案1）
• 4.3.1 控制框图
• 4.3.2 控制器的设计
• 4.4 自适应控制（方案2）
• 4.4.1 系统模型的建立与仿真
• 4.4.2 实际控制效果
• 4.5 自适应内模控制（方案3）
• 4.5.1 控制框图
• 4.5.2 辨识监督级
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢