试析蒸馏装置分馏塔软测量技术及建模研究

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1、大连理工大学硕士学位论文蒸馏装置分馏塔软测量技术及建模研究姓名：杨永刚申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：潘艳秋;赵建国20060525大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要蒸馏装置分馏塔是石油化工生产过程中最常见的生产单元之一，但一些重要变量难以直接测得，给装置潜力的挖掘增加了困难。由于软测量技术能够测量目前由于技术或经济原因无法或难以直接测量而又十分重要的过程参数，能够对被测对象做出状态估计、诊断和趋势分析等，在应用中可以使企业获得巨大的经济效益和社会效益，因此受到了人们的普遍重视。从二十世纪五十年代开始，很多学者开始通过各种途径利用软测量技术通过可测量变量对不可测变量进行计

2、算。由于蒸馏装嚣分馏塔是一个高阶非线性系统，因而设计观测器时会遇到所有非线性系统存在的问题。因此本文提出两种观测器设计方法，一种利用李亚普诺夫稳定原理，另一种是线性化方法。研究表明，如果系统结构矩阵存在零元素或块，则观测器可通过一些合适阶数的子系统进行重构，局部状态观测器的实现使得整个观测器的设计变得简单可行。本文通过在实际蒸馏装置分馏塔上的模拟证明了所提出的观测具有可行性、有效性和研究的实用性。本文以蒸馏装置初馏塔为例，进行观测器计算，每10一30秒提供一次软测量结果。观测指标主要包括产品质量指标，如干点、初馏点、凝点、闪点等。为了适应原料性质和过程动态变化，对石油组分的物理性质进

3、行了在线计算，同时引入了操作的状态。在实际装置上的应用表明了本文所提出方法的可行性。关键词：软测量；蒸馏装置分馏塔；在线计算蒸馏装置分馏塔软测量技术及建模研究TheTechnologyofSoftSensortoCrudeDistillationUnitandTheResearchonModelingkbstractCDUfCrudeDistillationUnit)fractionatorisoneofthemostcommonoperationunitinpetrochemicalprocesses．However，theunavailabilityofsomeimportant

4、variableshadpreventedusfromgettingtothetruepotentialoftheunit．Softmeasurementtechnologycanbeusedtomeasurethoseveryimportantvailableswhicharenotableordi伍culttohemeasuredduetotechnicalandeconomicalreasonsatpresenttimeandcanbeusedtomakestatusestimation，diagnose，trendanalysisandetcformeasuredobject

5、s．Enterprisescangainhugeeconomicalandsocialbenefitsbyusingthistechnology．Sincethe1950’s．a10tofresearchershasbeencarriedouttocalculatetheunrneasurablevariablesfromthemeasurableonesbywayofonlinecalculation，whichiscalledsoftsensor．ACDUfractionatorisahi【曲一ordernonlinearsystem，therebyinobserverdesig

6、nithasthecommonproblemsthatanonlinearsysternencounters．Twomethodsinobserverdesignareintroducedinthispaper，onethrou曲Lyapunovstabilitytheoryandtheotheristhelinearizationmethod．Thisdissertationindicated：ifthesystemstructuralmarxhassomeelementsorblocksbeingzero，theobservercanbeconstructedbywayofsub

7、systemsinsomeappropriateorder．andapartialstateobservercanbeachievedaswell，whichrendersthedesignmuchsimplicityandflexibility．Thefeasibilityandeffectivenessofproposedobserverhavebeenprovenbysimulation．aswellastheapplicationinCDUfrac