hypol聚丙烯工艺先进控制系统的设计与实施

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1、北京化工大学硕士学位论文HYPOL聚丙烯工艺先进控制系统的设计与实施姓名：董凯申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王健红;魏国志20060612HYPOL聚丙烯工艺先进控制系统的设计与实施摘要本论文回顾了工艺过程先进控制技术的发展及聚丙烯工艺技术的发展，总结国内现有的聚丙烯工艺技术APC(Advancedprocesscontr01)特点，针对前郭石化公司HYPOL聚丙烯工艺的生产实际，设计实施了该装置的先进控制系统。文中介绍了HYPOL聚丙烯工艺过程，分析了该系统的常规控制回路，总结了设计过程中必要

2、的工艺计算等一系列应用先进控制的基础工作，提出了针对现场实践的APC的设计想法，完成了对于主要工段多变量约束控制。优化聚合反应配方，探讨影响聚合反应的因素，实现对聚合反应转化速率、转化率的软测量。并为优化操作、优化控制奠定基础。通过对于APC投用效果的分析，对于HYPOL聚丙烯工艺装置、结合自身特点采用以软仪表技术和多变量模型预测约束控制技术为核心的先进过程控制(APC)，使聚合釜系统得到了优化控制，为生产调优提供了理论基础并得到实际应用，为聚丙烯的稳产、优产起到积极的推动作用。关键字：丙烯，聚合，先进控制

3、，优化操作aB塞丝工盍堂工程亟±堂僮途塞符号说明物理意义组分的摩尔质量组分的常压沸点常压沸点下的液相摩尔体积临界温度临界压力临界摩尔体积偏心因子Ⅺapetron方程中参数组分液相热容计算公式参数组分液相焓计算公式参数组分汽相热容计算公式参数组分汽相焓计算公式参数汽相焓液相焓符号物理意义单位kg／kmolKm’／km01Kkpam。／kmol对KJ单位IIIjE夔艮Ed翟目薪丽习疆寐葡莆jE立焦王盔堂王猩亟±堂僮论塞VjE塞他王盔堂王猩亟±堂僮迨塞文献综述1．1工业过程先进控制技术发展简介【仆【7】在现实世界

4、中，随着工业过程日益走向大型化、连续化、复杂化，很多系统极其复杂，具有高度的非线形、强耦合性、不确定性、信息不完全性和大时滞等特性，并存在苛刻的约束条件，使常规控制无法得到满意的控制效果，由此先进的工业控制技术就应运而生，先进控制的目标就是为了解决那些采用常规控制效果不佳甚至无法对付的复杂工业过程控制问题。先进控制的实现通常需要足够的计算能力作为支持。其主要技术内容有：过程辨实技术，过程变量的采集、处理和软测量技术，先进控制算法，如：传统的串级、比值、前馈控制等和发展中的鲁棒控制、神经网络控制、模糊控制等以

5、及过程的故障检验、预报、诊断和处理。1．1．1工业过程控制的发展回顾对于过程控制的发展阶段，不同的专家和学者有着不同的见解，但大多数学者认为过程控制大约经历了以下三个发展阶段(见表1)。表1：工业控制发展的三个阶段阶段第一阶段(70年代以前)第二阶段(70~80年代)第三阶段(90年代)控制理论经典控制理论现代控制理论多学科交叉控制1二具常规仪表DCS计算机网络控制要求安全、平稳优质、高产、低耗市场预测、柔性生产、综合管理控制水平简单先进控制系统CIPS在七十年代以前，由于受到控制理论和控制工具的限制，过程

6、工业的自动化水平相对来讲比较。当时的控制理论主要是经典控制理论；所用到的控制工jE塞丝王太堂工程亟±堂僮论塞具主要是常规仪表。在控制系统方面，绝大多数是单变量的简单控制系统，但对于复杂的对象，即对于高维，大时滞、严重非线行、耦合及严重不确定性现象，上述的简单控制系统往往无能为力。从七十年代到八十年代，基于现代控制理论的先进过程控制应运而生。出现先进过程控制的基础有：一是市场上先进的控制工具如分散式控制系统(DCS)的出现与完善；二是现代控制理论的不断发展与提高。近年来，随着控制技术、计算机技术和通信技术的快

7、速发展，出现了一种新的控制系统，称之为现场总线系统(FieldBusSystem)它的特点是全数字化、全分散式、全开放、可互操作性和开放式互联网络，它克服了DCS的一些缺点，对自动控制系统的体系结构、设计方法、安装调试方法和产品结构方面产生了身远的影响。许多专家进一步研究发现，将控制、优化、调度、管理等集于一体的新的控制模式并将信号处理技术、数据库技术、通信技术以及计算机网络技术进行有机结合而发展起来的高级自动化具有更重要的意义，因此也就出现了所谓综合自动化系统。这种系统成为计算机集成过程控制系统(Comp

8、uterIntegratedProcessSystem，简称CIPS)，可以认为是过程控制发展中的第三阶段。1．1．2先进控制所涉及的各学科简介1)自适应控制自适应控制可以看作是一个能根据环境变化智能调节自身特性的反馈控制系统以使系统能按照一些设定的标准工作在最优状态。目前所研究的自适应控制系统最基本的有两大类，即参考模型自适应控制系统和具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统一般地说，自控制系统在航空、导弹