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1、804化工自动化及仪表精馏塔最优控制的探讨北京化工学院龚剑平I提要】,本文探讨了实现精馏塔最优控制的途径建议在精馏塔静态最优以,控制的基础上附必要的动态补偿而静态最优往往可用常规模拟式仪表实。J兄在通常设置精馏塔的控制方案时,主要而得出最优控制作用的数值或函数关系(最。。出发点是使产品质量符合一定的纯度要求优控制规律)至于精馏塔中实现最优控制,,然而精馏塔的控制目标应当在产品质量(纯的调节参数可以采用物料平衡参数(即产度、)产品回收率(或产量)及能量消耗三品产量)或能量平衡参数(即再沸器加热量。,,
2、个方面综合考虑也就是说应当在保证一或回流量)有时也需同时采用这两种参,。定产品质量规格的同时使产品回收率(或数.,产量)尽可能大一些能量消耗尽可能低一1目标函数。,些因此为了充分提高精馏塔的控制效果最优控制的目标函数在某种程度上取决和发,,挥精馏塔的操作潜力显然有必要在产于最优化水平也就是通常所指的最优化等。品质量,而最优化等级一般常按实现援优控制的保证一定规格的前提下综合某些要级,,。,求规定一种明确的指标并使之达到最优范围来划分首先如果是使一个精馏塔的。,这就是精馏塔最优控制的课题操作最优而并不
3、考虑这个塔与其它设备间一,对,,,般精馏塔实施最优控制是指在的关系那末这是最低一级的最优化通常:、。,一定的约束条件下(例如液泛加热和冷称之为局部最优化或单塔最优化其次并却等限制,产品质量规格等限值,参数之间联或串联的多塔系统可作为一个装置(或机的相,,互依赖关系)选取一个表征精馏塔某组)来考虑并使之控制在最优的操作条件种,,操作要求的目标函数并决定控制作用的之下这可以防止因一个塔的局部最优而使数值,,或函数关系(如对调节器的给定值或别的塔或整个装置处于不利的操作状况这是直,,接到调节阀的讯号)按照
4、这个数值或是较高一级的最优化通常称之为装置最优函数关系所提供的最优控制规律去改变调节。,化最后整个工厂(或车间)的最优化是,。参以使目标函数达到最大或最小,(或车间)数如果指协调所有设备以使整个工厂目标函数的最优值只能在精馏塔约束之外存。在最优条件下操作使整个工厂或装置实现,。在实际可以达到的最优值将在到达约束限最优控制当然是期望的但是最优化范围内,。时实现这属于约束控制范畴〔3〕,,包含的环节愈多间题就愈复杂达到稳定、,一目标函数和最优控制方法的最优状况的可能性就愈小延长了到达最为了实,,现精馏塔
5、的最优控制首先要确优操作状况的时间在干扰相当频繁的条件,,,。定目标函数其次应决定最优控制的方法数下甚至也可能永远达不到最优控制的目标805。,因此实现局部最优或单塔最优的可能性较成分的某种函数为简化起见我们在此仅,。,大而且往往是更高一级最优控制的基础考虑凡是合格的产品和进料其单价取一定,。由于所选取的表征最优操作的具体指标值没有考虑市塌价格的变化,(不同最优控制的目标函效也就有不同的形从式)]和式(劝及下文的讨论中可以看。,,,式在多数情况下最优化的目标函数主要出成本函数与处理量无关而利润函数则
6、,。从经济上考虑它可以是经济收益(利润)依赖于处理量(或产品量)在一个工厂或,,,;或亏损也可以是操作成本在某些情况装置中得到最终产品之前原料必须经过,,下可以是使被调参数达到其给定值的时间一系列的设备加工处理其中任意一个设备,,,最短这就是时间最优控制也可以是产品的进料不能随意变化局部最优的目标函数,。,。的回收率等等然而非经济指标的目标必然与进料量无关因此式(2)的成本函数通。,(函数只有对局部最优是适用的这是因为只常总是应用于局部最优控制而式1)的利,。有经济指标的目标函数才能用来作为不同润函
7、数对装置或工厂的最优控制更为适合。,,设备的共同比较标准这也是大多数应用中有时在能量供应短缺的情况下需要,。选取利润函数亏损函数或成本函数作为目在各精馏塔之间合理分配有限的能量供应,_。在这种情况下应当对有限的能量进行最优标函数的妞要原因,,在具体应用中利制函数作为目标函数分配采用考虑产品价值损失的亏损函数或,。最有意义因为生产的目的是为了得到经济利润函数作为目标函数.。2收益如果令进料F和产品P的单位价值实现最优控制的方法,v,,:,(或单价)分别为和Q为进行分离从本质上说米为使目标函数最优的方,
8、:,所要求的能量法可以分为两大类一类是采用反馈的方而加热和冷却的单位成本,、:。,,(或单价)为C和C则利润函数称可以法通常称之为搜索法爬山法或试差法最,:;用下式表示优控制另一类是采用前馈的方法通常称、,=vPvF`+。容艺P三F艺Q(CC)(1)之为予估法解析法或数学模型法最优控一一,。在许多情况下表示生产成本和亏损的制。,(成本函数更为直接就二元精馏塔而言如1)搜索法,果顶部产品D比底部产品B更有价值即D搜索法并不需要所研究的对象的数学模,,的单价高于B的单价令
