一种模糊动态修正的双闭环比值控制在硝酸生产中的应用研究

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硝酸作为一种重要的原料,广泛应用于化学生产、医药行业、冶金、军事等领域。早在2007年,中国的硝酸年产量已经超过美国,跃居世界第一,但是只注重产量的过快增长,而忽略了生产过程控制水平的提高和产品质量的保证。硝酸工业生产控制系统中,氧化炉温度(简称炉温)的稳定程度关系到硝酸生产系统的安全生产、产品质量和尾气处理等问题。氧化炉是NH3与O2(来源于空气)进行催化氧化的场所,由于氨气的催化氧化是强放热反应,所以影响氧化炉温度不稳定的因素主要是氨空混合气体的总量以及混合气体中氨气的含量,采取比值控制是达到稳定氧化炉温度的有效手段。论文的对传统常用比值控制方法应用于硝酸生产氧化炉控制系统做相关分析,指出其不足之处,并提出了一种动态模糊修正氨空比的炉温控制方案,并进行了控制系统设计、实现和仿真。论文的主要内容包括:①综述了比值控制的发展及其在硝酸生产氧化炉温度控制中的应用,分析了常用的氨空比炉温控制系统的缺陷。②概述了硝酸生产工艺过程,同时阐明氧化炉控制系统的关键点和生产过程中需达到的工艺指标及其实质原由。分析了实际硝酸生产过程氨空比控制存在的关键问题,进一步总结了传统比值控制方式在氧化炉温度控制中难以达到好的控制效果的原因。为论文后面新控制方案的提出奠定了理论和实际基础。③根据一系列的相关分析结果,结合实际硝酸生产氧化炉系统的特点,提出了氨空比模糊动态修正的双闭环比值炉温控制方案。根据实际具体工程,对该炉温控制方案进行了详细的系统设计和实现方法。以重庆市某化工厂硝酸生产氧化炉控制系统的改造为背景,对相关对象模型进行分析确定或辨识其参数。设计氨空比模糊修正器。④simulink仿真中,采用ziegler-nichols参数整定法分别确定氨气流量PI控制器、空气流量PI控制器、炉温PID控制器的各参数。仿真实验主要对系统的抗干扰能力以及炉温的精确性经行了分析,并与传统的氨空比双闭环炉温控制系统和变氨空比炉温控制进行了比较。对比结果显示,氨空比模糊动态修正的炉温控制方法,系统抗干扰能力明显高于传统控制方式,稳定后炉温的偏差也小于常用的两种传统控制。论证了该控制方案的有效性。最后是全文的总结和展望
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