慢时变化工过程裕量释放机制分析

• 作者: 谢府命 许锋 罗雄麟
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 过程系统 操作优化 设计裕量 慢时变系统 乙炔加氢反应器
• 年，卷（期）: 2021,（S2）
• 所属期刊栏目: 过程系统工程
• 页码范围: 216-224
• 页数: 8页
• 分类号: TQ021.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200440

摘要

化工过程普遍存在慢时变特性，在一个运行周期内慢时变参数的变化造成化工装置性能逐渐下降。为此，过程设计时需要按照慢时变参数可能的“最坏”影响对设计变量留出足够的设计裕量，在一个运行周期内通过操作逐渐释放，补偿慢时变参数的不利影响，且理想操作是保证到运行周期结束时化工装置性能恰好达到过程约束边界。本文对慢时变过程设计裕量的释放机制进行了分析，考虑含慢时变参数的全周期操作优化通用动态模型，通过最优控制的极小值原理求解该优化问题，建立了最优裕量释放轨迹和慢时变参数变化曲线之间的联系，从而证明最优裕量释放只与慢时变化工过程的运行周期有关。以乙炔加氢反应器为例验证了该裕量释放机制，对于慢时变化工过程，设定的运行周期越短，设计裕量释放越快，仅能获得较高的短期经济效益；反之，设定较长的运行周期，设计裕量缓慢释放，能获得更高的长期经济效益。