面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法及其應用技術

本發明專利技術是一種面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法及其應用。本發明專利技術的控制方法包括有如下步驟：１）通過分析流程工業的生產工藝機理，針對能源消耗和影響產品質量的關鍵工藝參數進行面向節能降耗的模型建立；２）實時數據庫記錄工業流程，并實時采集生產數據及關鍵工藝參數；３）通過數據訪問接口從生產工藝過程中獲取實時數據，并經模型庫存儲的生產工藝過程模型由模型辨識工具包進行能效優化運算得到最優控制輸出；４）最優控制輸出通過控制器輸出，以對生產過程進行流程和工藝控制，達到節能降耗和能效的優化控制。本發明專利技術可應用于熱風對流式紙漿模塑烘干線及應用于純堿生產過程碳化塔控制系統。本發明專利技術的控制方法使設備運行在最低能耗，使工藝過程達到最優，達到節能降耗的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法及其 應用，屬于面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法及其應用的創 新技術。
技術介紹
目前，流程工業生產環境苛刻，生產過程包含復雜的物理、化學過程，也包含各種突變和不確定因素，因此，流程工業中MES的決 策具有混雜性，不僅包括連續過程變量，而且包含離散過程變量。為 了對生產過程及產品質量進行控制，必須建立反映連續過程主要物 理、化學變化過程模擬模型，并將過程模型與優化模型結合起來。特 別是對能耗大、自動化程度低的關鍵工藝過程，必須進行面向節能降 耗的數學模型的建立，通過基于網絡、計算機等先進技術的生產數據 實時釆集平臺，對生產過程的能耗數據進行采集、存儲、處理、統計、 查詢和分析，在數學模型的基礎上對生產過程進行實時監控，使設備 運行在最低能耗，使工藝過程達到最優，以達到節能降耗的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于考慮上述問題而提供一種使設備運行在最低 能耗，使工藝過程達到最優的面向節能降耗的工藝過程效能優化控制 方法。本專利技術的另一目的在于提供一種面向節能降耗的工藝過程效能 優化控制方法的應用。本專利技術的技術方案是本專利技術面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法，其包括有如下步驟1) 通過分析流程工業的生產工藝機理，針對能源消耗和影響產品質量的關鍵工藝參數進行面向節能降耗的模型建立；2) 實時數據庫記錄工業流程，并實時采集生產數據及關鍵工藝參數；3) 通過數據訪問接口從生產工藝過程中獲取實時數據，并經模 型庫存儲的生產工藝過程模型由模型辨識工具包進行能效優化運算得到最優控制輸出；4) 最優控制輸出通過控制器輸出，以對生產過程進行流程和工藝控制，達到節能降耗和能效的優化控制。上述數據訪問接口用于讀取生產過程實時過程數據。上述模型庫存儲的是由模型辨識工具包建立的針對各種流程工 業的生產工藝過程模型。上述模型辨識工具包通過數據訪問接口獲取生產過程數據，并進 行各種流程工業生產過程模型的參數辨識。上述參數辨識對Smith預估器的模型參數進行動態修正。 上述Smith預估器預估用于對未來一段時域的過程值進行預測； 預估校正對預測的過程值進行校正交由系統求取最優工藝參數。本專利技術面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法的應用，其應 用于熱風對流式紙漿模塑烘干線，根據濕毛坯的干燥特性建立數學模 型，PID控制器獲取生產過程數據輸入，并求出最優運行工藝參數對執行風機進行控制輸出。本專利技術面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法的應用，其應 用于純堿生產過程碳化塔控制系統，根據碳化塔的碳化工藝過程建立 數學模型，PID控制器獲取生產過程數據輸入，并求出最優運行工藝 參數對執行風機進行控制輸出。本專利技術通過分析流程工業的生產工藝機理，針對能源消耗和影響 產品質量的關鍵工藝參數進行面向節能降耗的模型建立，通過數據訪 問接口從生產工藝過程中獲取實時數據并進行能效優化運算得到最 優控制輸出，并通過控制器輸出對生產過程進行流程和工藝控制，達 到降低能耗，提高產品質量的效果，實現最好的經濟效益和社會效益。 附圖說明圖i是本控制系統的原理圖2是本控制系統應用于紙漿模塑烘干線的系統框圖3是本控制系統應用于純堿生產過程碳化塔控制系統的系統框圖4是本控制系統應用于純堿生產過程碳化塔控制系統的運行界面。具體實施例方式實施例本專利技術的控制原理圖如圖1所示，本專利技術面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法，其包括有如下步驟1) 通過分析流程工業的生產工藝機理，針對能源消耗和影響產品質量的關鍵工藝參數進行面向節能降耗的模型建立；2) 實時數據庫記錄工業流程，并實時釆集生產數據及關鍵工藝參數；63) 通過數據訪問接口從生產工藝過程中獲取實時數據，并經模 型庫存儲的生產工藝過程模型由模型辨識工具包進行能效優化運算 得到最優控制輸出；4) 最優控制輸出通過控制器輸出，以對生產過程進行流程和工 藝控制，達到節能降耗和能效的優化控制。上述數據訪問接口用于讀取生產過程實時過程數據。上述模型庫存儲的是由模型辨識工具包建立的針對各種流程工 業的生產工藝過程模型。上述模型辨識工具包通過數據訪問接口獲取生產過程數據，并進 行各種流程工業生產過程模型的參數辨識。本實施例中，上述參數辨識對Smith預估器的模型參數進行動 態修正。上述Smith預估器預估用于對未來一段時域的過程值進行預測； 預估校正對預測的過程值進行校正交由系統求取最優工藝參數。本專利技術控制系統模型庫內部存儲的是用辨識工具包建立的各種流 程工業的工藝過程模型。經過對各種工藝過程模型的合理計算，確定 優化參數；同時，由數據訪問接口獲取生產過程中的實際運行參數， 利用Smith預估器預測下一個時刻釆樣點的過程輸出值，并用基于設定值與預測值的預估校正計算當前以及未來一定時域控制器的最優工 藝參數值，控制器輸出控制量，作為執行機構的設定值，動態調節生 產過程的工藝參數。每次計算后，僅輸出當前的控制量并施加給實際 過程。至下一個時刻，根據新的測量數據重新計算控制量。另外，釆 用遞推最小二乘法，在一定時間域，實時更新Smith預估器模型參數。 實時數據庫記錄工業流程實時釆集的生產數據及關鍵工藝參數，系統 模型對其進行分析計算，求取目標函數的最優值(能效最優)，并對工藝過程的設備進行實時的監控，達到能效的優化控制。圖2是本專利技術應用于紙漿模塑烘干線時的控制系統框圖，其根據濕毛坯的干燥特性建立數學模型，PID控制器獲取生產過程數據輸入，根據建立的面向節能降耗的模型求出最優運行工藝參數，對執行風機 進行控制輸出，控制烘道內的濕度，溫度及熱風風速按工藝要求的曲 線運行在最佳值，達到能效的優化控制和產品質量的控制。本專利技術面向節能降耗的流程工業關鍵工藝過程效能優化控制系統 應用于紙漿模塑熱風對流式烘干過程時，通過分析紙漿制品的干燥機 理和生產工藝后，進行面向節能降耗模型建立，效能優化控制系統控 制紙漿制品在干燥過程中處于最佳的工藝條件下，降低能耗，提高產品合格率。紙漿模塑制品在成型后含有較高的水分(70%左右)，需要經 過烘干工序除去，干燥后成品的含水量約在10%-15%。水在濕態紙纖維 中存在形式有三種結合水，吸附水和游離水，而紙漿模塑制品的干燥目的就是要除去其中的結合水和吸附水。紙漿模塑產品屬于含濕多孔 介質，其干燥特性比較復雜，總的干燥過程可以分為三個階段預熱 干燥，恒速干燥，降速干燥。通常預熱干燥階段維持時間比較短，可 以忽略。而在恒速干燥階段，濕紙坯從干燥介質(熱空氣)吸收熱量， 使內部水份在壓力梯度下向外擴散，而表面水分就蒸發成水蒸氣，由 干燥介質帶走.這時濕紙坯的含水量還是比較多，濕紙坯表面蒸發了多 少水分，內部就補充多少水分，干燥速率相等于水在自由表面的蒸發 速度，基本上干燥速率是一常數，從濕紙坯抽走的水分與時間成線性 關系，當蒸發過程慢慢深入到物料內部，濕紙坯內部水分擴散速度開 始小于表面擴散速度，進入降速干燥階段，物料表面開始有干斑出現， 干躁過程在物料內部進行，整個物料可分為干區，蒸發區，和濕區三 部分。這時，物料內部水分向外移動速度遠少于表面水分向外蒸發速度，紙漿模塑制品的干燥速率不在是一常數,其干燥速率取決于物料內 部性質，其干燥曲線的斜率隨著時間的遞增而逐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種面向節能降耗的工藝過程效能優化控制方法，其特征在于包括有如下步驟：　１）通過分析流程工業的生產工藝機理，針對能源消耗和影響產品質量的關鍵工藝參數進行面向節能降耗的模型建立；　２）實時數據庫記錄工業流程，并實時采集生產數據及關 鍵工藝參數；　３）通過數據訪問接口從生產工藝過程中獲取實時數據，并經模型庫存儲的生產工藝過程模型由模型辨識工具包進行能效優化運算得到最優控制輸出；　４）最優控制輸出通過控制器輸出，以對生產過程進行流程和工藝控制，達到節能降耗和能 效的優化控制。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：程良倫，黎大鵬，劉洪濤，謝曉松，許亮，曾瑩，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]