海上平台移动式制氮系统温度控制算法研究.pdf

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1、第52卷第5期石油化工自动化V01．52，No．52016年10月AUTOMATIONINPETRO-CHEMICALINDUSTRYOctober，2016海上平台移动式制氮系统温度控制算法研究曹鹏，李明涛，朱轩君，杨(中国石油天然气管道局国际事业部，河北小博廊坊065000)摘要：海上平台设备日常维护保养以及维修改造时，需要频繁使用氮气。采用移动式膜分离制氮系统具有使用效率高的特点，但需要分析入膜压力和入膜温度对中空纤维膜分离性能的影响。针对膜分离制氮对温度控制的要求，通过能量守恒定律和实验方法建立空气加热器的数学模型，在Matlab的Si

2、mulink中搭建常规PID温度控制器模型并对常规PID温度控制器进行改进，分析常规PID和模糊P1D控制器的仿真曲线，模糊PID具有超调量小，调节时间短、稳定性好等优点，完全满足了膜分离制氮系统的要求。关键词：膜分离制氮模糊PID空气加热器模型中图分类号：TP273文献标志码：B文章编号：1007—7324(2016)05—0041—03ResearchonMobileNitrogenProducingSystemTemperatureControlAlgorithmforOffshorePlatformCaoPeng，LiMingtao，Z

3、huXuan]un，YangXiaobo(PetroChinaPipelineBureau，Langfang，065000，China)Abstracts：Nitrogenneedstobefrequentlyusedinoffshoreplatformroutinemaintenanceaswellasrenovation．Mobilemembraneseparationsystemfornitrogenproductioniswithcharacteristicofhighefficiency．Impactoffilmpressureand

4、temperatureonseparationperformanceofhollowfibermembranesneedtobestudied．Focusingontemperaturecontrolrequirementsformembraneseparationofnitrogenproduction，mathematicalmodelofairheaterthroughenergyconservationlawandexperimentalmethodsisconstructed．ConventionalPIDtemperaturecon

5、trollermodeliSbuiltinSimulinkofMATLAB-TheconventionalPIDtemperaturecontrolleriSimproved．SimulationcurveofconventionalandfuzzyPIDcontrollerareanalyzed．FuzzyPIDiswithadvantagesofsmallovershoot，shortsettlingtimeandgoodstability．RequirementofmembraneseparationsystemsforNitrogenp

6、roductioniscompletelymet．Keywords：membraneseparationfornitrogenproduction；fuzzyPID；airheater；modle制氮系统的核心部件是分离膜，分离膜的性能好坏会直接影响整套设备的性能好坏，研究并分析影响膜分离性能的参数具有重要作用。研究温度和压力对中空纤维膜分离性能的影响，恒定入膜温度能提高膜分离性能，延长整套设备的使用寿命。温度对中空纤维膜分离效率至关重要，恒定的迸气温度能稳定氮气质量，延长中空纤维膜组的使用寿命uj。因此，空气加热器控制目标是为膜组工作提供恒定

7、的进气温度，根据选用膜组的技术指标和各种膜推荐的工作温度可知最佳进气温度为45℃。温度加热器的温度控制由温度检测部分、控制处理部分、控制输出部分组成，是一个包含温度信号采样、控制计算、控制信号输出的复杂系统，温度控制系统如图1所示。图1温度控制系统示意输出温度图1中，温度控制系统采用闭环控制方式，工作原理：通过触摸屏输入膜组工作的最佳温度值，收稿日期：2016—06—23，修改稿收到日期：2016—08—20。作者简介：曹鹏，男，毕业于西南石油大学仪器仪表工程专业，获硕士学位，目前从事海洋及码头施工技术管理工作。石油化工自动化第52卷同时温度传

8、感器测量空气加热器内部的温度并转化为电信号，空气加热器内部温度值与触摸屏给定值比较，当加热器内部温度高于膜组工作的最佳温度，加热器进行温度调节，当加热