Cómo redactar informes y planes de optimización
Informe de selección de tema de tesis de maestría en ingeniería de la Universidad Xi'an Jiaotong
Título de la tesis: Nombre: Dirección de investigación: Instructor:
Propuesta Fecha de la propuesta: septiembre de 2003 Fecha del informe de selección del tema: mayo de 2006
1. La base científica y la importancia de este tema de investigación (incluida la importancia científica, la descripción general de la investigación nacional y extranjera, el nivel y las tendencias de desarrollo, los pensamientos académicos y la teoría). base, etc).
I. Razones, propósitos e importancia del proyecto
Hay muchos dispositivos de síntesis de amoníaco en mi país, pero el nivel de control de los dispositivos de síntesis de amoníaco es relativamente bajo. a nivel semiautomático, y hay muchos que dependen del control manual, los problemas comunes son: alto consumo de energía, alto costo, largo flujo de proceso y bajo nivel de control automático. Los productos producidos en esta situación de producción tienen altos costos y poca competitividad en el mercado, por lo que la mayor parte de la industria de fertilizantes se encuentra en un estado de bajas ganancias o incluso pérdidas. Cambiar este estado, además de cambiar el flujo del proceso relativamente hacia atrás, es un método eficaz para lograr un control óptimo del proceso de producción del dispositivo.
El equipo de producción de amoníaco sintético es la base de la producción de fertilizantes de mi país. Mejorar el nivel de control de automatización de todo el equipo de producción de amoníaco sintético en lo que respecta a la situación actual de la industria de fertilizantes de mi país, solo en mayor medida. estabilizar la producción y reducir el consumo de energía permite reducir los costos y aumentar la eficiencia. La optimización de los equipos de síntesis de amoniaco es una de las medidas efectivas con baja inversión y resultados rápidos.
La importancia del control optimizado de la unidad de síntesis de amoníaco es mejorar el nivel de automatización de toda la unidad de síntesis de amoníaco. Bajo las condiciones del proceso existentes, las ventajas del control optimizado se pueden utilizar para realizar toda la producción. funcionar en el mejor estado durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, la optimización del sistema también puede ahorrar el consumo de materia prima, reducir el consumo de energía, mejorar la tasa de calificación del producto y mejorar la competitividad del mercado de productos.
2. Descripción general y tendencias de desarrollo en el país y en el extranjero
La tecnología de automatización incluye dos aspectos: automatización del control de procesos de producción y automatización de la gestión de operaciones. Es una alta tecnología que se está desarrollando rápidamente y. madurando cada vez más en el mundo de hoy. El desarrollo continuo de la tecnología de automatización también ha enriquecido el desarrollo de diversos software de control, especialmente el desarrollo de la optimización del control desde la teoría hasta la práctica.
Con el rápido desarrollo de las computadoras microelectrónicas, la teoría de la automatización y la tecnología de la información, los sistemas DCS desarrollados por empresas extranjeras que utilizan la última tecnología de PC se han utilizado ampliamente en unidades de producción de nivel superior en diversas industrias, especialmente en la aplicación. de DCS Al mismo tiempo, se han desarrollado muchos software de optimización prácticos.
En países extranjeros, el desarrollo de la producción de amoníaco sintético se puede dividir aproximadamente en cinco etapas: Ⅰ etapa de invención y creación; Ⅱ etapa de promoción de tecnología; Ⅲ etapa de cambio de estructura de materia prima; Ⅳ etapa de ahorro de energía y a gran escala; etapa de reducción del consumo. La tecnología de automatización adaptada al proceso también está en constante desarrollo, especialmente en la etapa III. Los diferentes procesos plantearon diferentes requisitos para las tareas de control en función de las condiciones del instrumento en ese momento, se desarrolló la teoría de control, principalmente para establecer algunos parámetros importantes del proceso. Los bucles de control se desarrollaron gradualmente hasta convertirse en varios bucles de control serializados y basados en proporciones. Por ejemplo
Dado que la promoción de programas de control avanzados es inseparable del desarrollo de las computadoras, con el desarrollo de las computadoras, por un lado, se pueden implementar de manera efectiva algunos sistemas de control y, por otro lado, se pueden implementar de manera efectiva algunos sistemas de control. Por otro lado, también ofrecen posibilidades para un funcionamiento optimizado de la base del hardware. De acuerdo con las características de las unidades de síntesis de amoniaco, algunos controles de optimización asistidos por computadora mediante filtrado no lineal han tenido éxito, aportando mejoras significativas en la producción de síntesis de amoniaco. Actualmente, muchas plantas de amoníaco en todo el mundo emplean sistemas DCS o controlados por computadora. El nivel de control de las unidades de síntesis de amoníaco ha alcanzado un cierto nivel, y la investigación y aplicación de la optimización y la gestión informática han aumentado la producción, reducido los costos y mejorado la eficiencia hasta cierto punto.
2. Los métodos de investigación y rutas técnicas a adoptar (incluyendo la disposición general y el progreso del trabajo de investigación).
La disposición y el progreso, los cálculos, los métodos y pasos experimentales y su viabilidad. demostración, posibles problemas encontrados y soluciones.) El método de investigación adoptado es el siguiente: primero realizar una investigación teórica, a partir de los requisitos del proceso y el equipo de producción de síntesis de amoníaco, y analizar los dispositivos y circuitos clave que deben optimizarse.
A partir de los circuitos clave, analice más específicamente los parámetros asociados con cada parámetro de optimización, comprenda y analice el método de control antes de optimizar el parámetro, y formule nuevos métodos de control sobre esta base, y sea capaz de utilizar métodos de control avanzados para la optimización. Escribir programas de control y dibujar diagramas de bloques de control. Sobre esta base se elabora el programa de control. Ingrese el programa de control en el sistema DCS, realice la depuración fuera de línea y en línea y ponga en funcionamiento el programa optimizado. Registre la curva operativa del parámetro antes de que se ponga en funcionamiento el sistema de control de optimización y la curva operativa después de que se ponga en funcionamiento el sistema de control de optimización. Analizar y optimizar el funcionamiento del sistema y realizar sugerencias para futuras modificaciones. Repita el proceso anterior para el segundo experimento. hasta lograr resultados satisfactorios.
Plan de trabajo: Desarrollar un plan de implementación técnica detallado (1. Demostración del proyecto e investigación preliminar; 2. Diseño y demostración del esquema; 3. Preparación del plan de implementación detallado; 4. Elaboración de dibujos de diseño relevantes, etc.) preparación de software; depuración y operación de prueba; operación y evaluación de software; capacitación operativa e intercambio técnico de proyectos; Se necesitará aproximadamente 1 año para completar el trabajo anterior.
Dificultades y soluciones que se pueden encontrar: Las dificultades reales que se pueden encontrar son: los procesos de diferentes fabricantes son muy diferentes, por lo que el sistema de optimización no se puede generalizar y debe modificarse y complementarse aún más de acuerdo con La situación específica y las condiciones del sitio. Debido a la complejidad de las condiciones del proceso, la aparición de algunos factores incontrolables como cambios en las materias primas, el paso del tiempo, cambios en los ingredientes, etc., los mismos parámetros controlados no pueden optimizarse. En la medida de lo posible, todos los parámetros influyentes se introducen en el sistema de optimización. Cuantos menos factores incontrolables, mejor.
En tercer lugar, las características e innovación de este proyecto. Desde la década de 1980, los sistemas de control por computadora y los sistemas DCS se han introducido gradualmente en el control del proceso de producción de mi país, especialmente en la industria de fertilizantes. Más del 90% de las grandes empresas de fertilizantes han introducido sistemas DCS extranjeros y más del 80% de las medianas. Las empresas de fertilizantes también han aplicado sistemas DCS extranjeros, entre el 30% y el 40% de las pequeñas empresas de fertilizantes han introducido sistemas de control nacionales y extranjeros en algunos dispositivos. A juzgar por la introducción de los sistemas DCS, la mayoría de las empresas solo utilizan sistemas DCS para reemplazar los sistemas de instrumentos originales. Algunas empresas han realizado algunos trabajos de desarrollo en circuitos individuales. En general, la aplicación de DCS está lejos de aprovechar al máximo sus capacidades. ventajas funcionales. Para los equipos de síntesis de amoníaco, la característica más importante de este equipo es que el proceso es largo, la reacción se lleva a cabo a alta temperatura y alta presión, el diseño de automatización es relativamente simple y la tasa de operación manual es alta. Para controlar mejor el funcionamiento de toda la unidad de síntesis de amoníaco y permitir que toda la producción alcance los objetivos de ahorro de energía, reducción del consumo, estabilidad y alta producción, es necesario desarrollar y utilizar aún más el potente software del sistema DCS. Basado en el diseño preliminar original y de acuerdo con las necesidades de las operaciones del proceso, aplique algunos de los algoritmos de control más avanzados en la teoría de control moderna al dispositivo de síntesis de amoníaco.
4. Resultados esperados de la investigación. Dado que el equipo de producción de fertilizantes es un modelo de producción continuo, sintético y a gran escala, la estructura del proceso es compleja. La escala de los dispositivos de síntesis de amoníaco de mi país continúa expandiéndose. El hecho de que dichos dispositivos puedan lograr un diseño y un control óptimos tendrá un gran impacto en la inversión de capital, la producción segura y los costos del producto. El objetivo de optimizar el control de software y hardware de la planta de amoníaco sintético en la sección de síntesis, sección de conversión y sección de gasificación es utilizar medios informáticos para ahorrar energía y reducir el consumo del dispositivo, y mejorar la capacidad de supervivencia y competitividad del fertilizante. planta.
Dado que las plantas de fertilizantes nacionales pequeñas y medianas tienen diseños no optimizados, el equipo no se ha sometido a una simulación formal del proceso, la transformación de la fábrica ha estado en curso y las condiciones operativas (parámetros del proceso) se basan básicamente Depende de la experiencia, por lo que la optimización es más difícil, pero al mismo tiempo el potencial de optimización también es grande.
El control óptimo consiste en optimizar los parámetros operativos en línea, bajo las condiciones existentes del proceso y del equipo, utilizar computadoras para optimizar los parámetros operativos del dispositivo de producción, realizar operaciones de vanguardia, ahorrar energía y reducir el consumo, y reducir la producción. Coste por tonelada de amoniaco. Conseguir la máxima rentabilidad del dispositivo. Optimizar el control es un medio nuevo y eficaz para que las empresas aprovechen su potencial y aumenten la eficiencia. Utilizando modelos matemáticos y múltiples algoritmos de optimización, mediante el establecimiento de modelos matemáticos de generación de gas, sistemas de transformación y sistemas de síntesis, se logra el control de optimización en línea de la generación de gas, las posiciones de transformación y las posiciones de síntesis.
5. Bases de investigación existentes.
La fundación de investigación existente Tianhua Chemical Machinery Automation Research and Design Institute es una unidad de investigación profesional que se dedica desde hace mucho tiempo a la automatización e instrumentación química. Contamos con más de 30 años de experiencia en el control de procesos de fertilizantes. Hay un equipo de investigación profesional con una gran fuerza técnica. Desde la década de 1980, se ha centrado en el desarrollo y la aplicación de sistemas de control optimizados. Ha sido diseñado y aplicado en muchas plantas de amoníaco sintético, como la planta de fertilizantes Liujiaxia, la planta de fertilizantes Hebei Yixian, la planta de fertilizantes Anyang, la planta de fertilizantes Liuzhou y Shandong. Hongri Group. El sistema DCS comparativo logró resultados relativamente satisfactorios. También ha acumulado una experiencia considerable en el desarrollo de DCS y ha desarrollado y aplicado sucesivamente los sistemas YEWPARKMARK Ⅱ, μXL, CENTUM-XL, CS-1000 de Yokogawa y TDC-2000, TDC-3000, Micro-3000, GUS y otros de American Honeywell; RS3, PROVA.s RS3, PROVAX de American Rosemount Company PLC, PCS de German Siemens Company, etc.
Después de graduarme, me dediqué a la investigación y aplicación de la detección y control de fertilizantes químicos. He asumido sucesivamente el diseño, configuración, programación y aplicación de sistemas DCS para Anyang Fertilizer Factory, Liuzhou Fertilizer Factory, Shandong Hongri Group, Jinchang Chemical Group y otras unidades. Y en algunos circuitos de control se han aplicado con éxito métodos de control más avanzados. Obtuvo resultados relativamente ideales. Acumulé cierta experiencia y métodos en integración de sistemas y optimización de control. Además, con el apoyo y la ayuda de mis mentores y compañeros, creo que a través de mis propios esfuerzos podré hacer un buen trabajo en este proyecto. 6. Principales referencias. 1 "Preguntas y respuestas sobre la producción y operación de pequeñas plantas de amoníaco" Yang Chunsheng, Chemical Industry Press
2 "Tecnología de producción y operación de pequeñas plantas de amoníaco" Wang Shixiang, Yang Baohe, Chemical Industry Press; .
3 “Manual de Operación del Sistema TDC-3000” Honeywell Company, Chemical Industry Press.
4 "Diseño y aplicación de sistemas de control distribuido" Wang Changli, Liao Daowen, Tsinghua University Press.
5 "Nuevo sistema de control", Yu Jinshou, Chemical Industry Press.
6 "Conceptos básicos de la teoría del control moderno"; Wang Zhaolin, Prensa de la Industria de Defensa Nacional.
7 Actas de "Instrumentación y Automatización Química"; Departamento de Fertilizantes, Ministerio de Industria Química.
8 "Actas de la Quinta Conferencia Nacional de Intercambio de Tecnología de Automatización e Instrumentación de Fertilizantes"; Fertilizantes, Ministerio de Industria Química
9 Actas de "DCS, PLC y Fieldbus" escritas por Qi Hailin. 7. Opiniones del Tutor Asociado
Tutor Asistente (Firma): Año, Mes, Día 8. Opiniones del Tutor
Tutor (Firma): Año, Mes, Día