兰炭规模化清洁化生产控制系统设计及炭化炉预测模型研究

【摘要】：陕北地区储有丰富的低变质煤，产量较大，低温干馏制备兰炭（半焦）是常见的利用方向。随着焦化产业的技术升级，兰炭的规模化清洁化生产已成为兰炭制备技术发展与改进的方向，这不仅将提高低温干馏产业的经济效益，同时更加有利于资源的合理利用。 以陕北某大型焦化生产企业的兰炭综合生产利用项目为对象，选择横河CS3000作为控制系统。以控制站、节点单元和组态为重点学习CS3000的软硬件系统。 分析系统工艺，将整个系统分为六个工段和一个工区。按照区段工艺设计控制工位，统计数字量和模拟量的输入输出单元以进行硬件设备选型，按照硬件设计规则提出完整可行的控制系统构架方案。按照工艺分析、工区设计以及硬件方案完成系统组态，模拟七个区段的运行。 参照现阶段对于焦化设备的主流研究成果，对兰炭制备的核心设备炭化炉进行建模研究。分析模糊系统与神经网络融合后的优势，提出模糊神经网络炭化炉产量预测模型。利用自组织算法对模型改进，以克服模糊神经网络模型难以处理多输入和大量数据的弊病。利用MATLAB进行仿真实验，将两种模型的的收敛速度与准确性进行对比，得到基于自组织模糊神经网络的炭化炉产量模型优于模糊神经网络模型的结论，为今后炭化炉的控制与升级改造提供了理论支持。 【关键词】：CS3000系统 控制系统 炭化炉 模糊神经网络 自组织算法
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ054
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 兰炭生产技术研究现状9-10
• 1.2.2 炭化炉建模研究现状10
• 1.3 研究目标与论文结构10-11
• 1.3.1 本文的研究目标10-11
• 1.3.2 本文结构安排11
• 1.4 本章小结11-12
• 2 工艺流程分析与控制系统设计12-20
• 2.1 需求分析12-13
• 2.2 工艺分析与要求13-17
• 2.2.1 炭化炉工段工艺分析14
• 2.2.2 煤荒气净化工段工艺分析14-15
• 2.2.3 脱氨脱水、变换注硫工段工艺分析15
• 2.2.4 预处理工段工艺分析15-16
• 2.2.5 变换工段工艺分析16
• 2.2.6 PSA 变压吸附制氢工段工艺分析16-17
• 2.3 控制系统选用分析17-18
• 2.4 本章小结18-20
• 3 控制系统实现20-42
• 3.1 CS 3000 系统20-24
• 3.1.1 系统控制站20-21
• 3.1.2 系统节点单元与 I/O 模件21-23
• 3.1.3 系统操作站23
• 3.1.4 系统软件23-24
• 3.1.5 系统组态24
• 3.2 I/O 控制点的分区设置24-26
• 3.3 系统硬件构架设计26-32
• 3.3.1 硬件设备选型26-27
• 3.3.2 系统硬件装配设计27-32
• 3.4 系统组态32-40
• 3.4.1 工程师站功能32-33
• 3.4.2 项目生成与公用数据组态33-34
• 3.4.3 控制站组态34-36
• 3.4.4 操作站组态36-38
• 3.4.5 顺序控制38-40
• 3.4.6 报警、报表与下载40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 炭化炉预测模型研究42-56
• 4.1 窑炉类系统建模的现状42-44
• 4.2 神经网络与模糊逻辑推理的融合44-46
• 4.3 基于模糊神经网络的炭化炉产量预测模型46-49
• 4.4 利用自组织算法对模型的改进49-51
• 4.5 两种模型的仿真与对比51-55
• 4.6 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 总结56
• 5.2 展望56-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-64
• 附录 1 硕士期间研究成果64-66
• 附录 2 系统各区段 I/O 控制单元设置方案66-74
• 附录 3 系统各区段组态界面74-77

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