| 作者： | 郝磊 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 关守平;王建东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 关键词： | 制氧机组;控制系统;设计理念;自动变负荷功能 |
| 摘要： | 本文以首钢京唐公司2×75000Nm3/h制氧机组为背景，以其中一套制氧机组为例，设计和开发了一套基于日本横河公司DCS（YAKOGAWA CENTUM CS3000）系统的过程控制系统，实现带自动变负荷功能制氧工艺过程的实时监测和控制。 首先，介绍了空分技术现状，回顾空分技术发展历程。然后详细地介绍75000Nm3/h制氧机组的空气压缩系统、预冷系统、空气纯化系统、膨胀制冷系统、空气分离系统及液体贮槽后备系统工艺流程和相应的主要设备组成，并且阐述了空分工艺过程的控制要求。结合这些控制要求，设计和完成了制氧机组控制系统硬件和软件平台的选型工作。 同时为降低放散率，空分产品产能需要追踪用户需求的变化，实现制氧机组生产负荷的自动调节，针对现代制氧工业规模扩大，系统越来越复杂，过程限制或约束的存在可能使系统达不到期望的设定值，系统操作者新的输入信息以及干扰的影响，可能改变最优稳态的位置，研究如何进行系统的优化与控制，使系统在最经济的状态下运行。 针对以上问题，采用MPC稳态目标计算和动态优化控制，在每个采样时刻，考虑可测干扰的影响下，重新进行稳态目标的计算。稳态目标计算时保证稳态目标与动态MPC计算中的输入速率约束兼容，并根据当前预测输出和测量输出之间偏差的反馈信息校正稳态模型。研究和设计了预测控制算法，实现了制氧机组的自动变负荷。 最后，依托日本横河CS3000 DCS控制系统，完成了制氧机组控制系统的设计实现。该系统自从投入使用以来，生产运行稳定可靠，自动化控制效果良好，提高生产效率、降低运行成本和劳动强度，取得了显著的经济效益和社会效益。 |