西安交通大學
工程碩士學位論文選題報告
論文題目:
姓氏:
研究方向:
講師:
參賽時間:2003年9月
選題報告時間:2006年5月
壹、本研究課題的科學依據和意義(包括科學意義、國內外研究概況、水平和發展趨勢、學術思想和理論基礎。)。
壹、項目立項的原因、目的和意義
我國合成氨廠很多，但合成氨廠的控制水平相對較低。大部分廠家還停留在半自動水平，很多還是靠手動控制。普遍存在的問題是:能耗高、成本高、流程長、自動化控制水平低。這種生產情況下生產的產品成本高，市場競爭力差，因此大部分化肥行業處於微利甚至虧損狀態。要改變這種狀態，除了改變落後的工藝流程外，實現裝置生產過程的優化控制是壹種有效的方法。
合成氨生產裝置是我國化肥生產的基礎。提高整個合成氨生產裝置的自動控制水平，只有進壹步穩定生產，降低能耗，才能降本增效。實現合成氨裝置的優化是投資少、見效快的有效措施之壹。
合成氨裝置優化控制的意義在於提高整個合成氨裝置的自動化水平，充分發揮現有工藝條件下優化控制的優勢，使整個生產長期運行在最佳狀態。同時，優化系統的應用還可以節約原材料消耗，降低能耗，提高產品合格率，增強產品的市場競爭力。
二、國內外概況及發展趨勢
自動化技術包括生產過程控制自動化和事務管理自動化，屬於當今世界迅速發展和日益成熟的高技術。自動化技術的不斷發展也豐富了各種控制軟件的發展，尤其是最優控制已經從理論走向了實踐。
隨著微型計算機、自動化理論和信息技術的飛速發展，國外企業采用最新的PC技術開發的DCS系統已廣泛應用於各行業的生產裝置中，特別是在DCS的應用中，開發了許多實用的優化軟件。
在國外，合成氨生產的發展大致可分為五個階段:ⅰ。發明階段；Ⅱ.技術推廣階段；Ⅲ.原料結構的變化階段；ⅳ單系列大型舞臺；ⅴ節能降耗階段。與過程相適應的自動化技術也在不斷發展，特別是在第三階段，不同的過程對控制任務提出了不同的要求。鑒於當時的儀器條件和控制理論的發展，主要是對壹些重要的工藝參數設置壹些簡單的控制回路，逐漸發展為壹些串級和比例控制回路。諸如
作為壹種先進的控制方案，它的推廣離不開計算機的發展。隨著計算機的發展，壹方面可以有效地實現壹些控制系統，另壹方面也為優化運行提供了硬件基礎。根據合成氨裝置的特點，用計算機輔助優化成功地控制了壹些非線性過濾器，使合成氨生產有了明顯的改善。目前，世界上許多合成氨廠都采用了計算機控制或DCS系統。合成氨裝置的控制水平達到了壹定水平，優化和計算機管理的研究和應用達到了壹定水平，提高了產量，降低了成本，提高了效率。
二、擬采用的研究方法和技術路線(包括研究工作的整體安全性)
安排和進度，計算，實驗方法和步驟及其可行性論證，可能出現的問題和解決方案。)
采用的研究方法是:首先進行理論研究，從合成氨的工藝要求和生產設備入手，分析需要優化的設備和關鍵回路。從關鍵回路入手，詳細分析每個優化參數的相關參數，了解和分析本次參數優化前的控制方法。在此基礎上，提出了壹種新的控制方法，並用先進控制方法對其進行優化。寫控制方案，畫控制框圖。在此基礎上，編制了控制程序。將控制程序輸入DCS系統，進行離線調試和在線調試，並將優化後的程序投入運行。記錄最優控制系統投運前的參數運行曲線和最優控制系統投運後的運行曲線。分析優化系統的運行情況，並提出進壹步的改進建議。重復上述過程進行第二次實驗。直到取得令人滿意的結果。
工作計劃:制定詳細的技術實施方案(1項目論證和前期調研，2方案設計和論證，3詳細實施方案編制，4繪制相關設計圖紙等。);編譯軟件；軟件調試和試運行；軟件運行評估；操作培訓和技術交流；項目評估和歸檔資料。完成上述工作大約需要1年。
可能遇到的困難和解決方案:可能遇到的實際困難是:不同廠家的工藝差異使得優化系統不具有通用性，需要根據具體情況和現場條件進行進壹步的修正和補充。由於過程的復雜性，同樣壹個被控制的參數，由於原料的變化、時間的推進、成分的變化等壹些不可控因素，並不能達到優化的效果。盡可能將所有影響參數引入優化系統。讓不可控因素越少越好。
三。本項目的特點和創新點。
自20世紀80年代以來，計算機控制系統和DCS系統逐漸被引入到我國的生產過程控制中，尤其是在化肥行業。90%以上的大型化肥企業引進了國外的DCS系統，80%以上的中型化肥企業也應用了國外的DCS系統，30-40%的小型化肥企業也在部分裝置上引進了國內外的控制系統。從引進的DCS系統來看，大部分企業只是用DCS系統替代原有的儀表系統，少數企業在個別回路做了壹些開發工作。總的來說，DCS的應用遠遠沒有發揮其強大的功能優勢。對於合成氨廠來說，該廠最大的特點是工藝流程長，反應在高溫高壓下進行，自動化設計相對簡單，人工操作率高。為了更好地控制整個合成氨裝置的運行，使整個生產達到節能降耗、穩定高產的目的，需要在原有初步設計的基礎上，根據工藝運行的需要，進壹步開發利用DCS系統強大的軟件功能，將現代控制理論中的壹些先進控制算法應用到合成氨裝置中。
第四，預期的研究結果。
由於化肥生產裝置是綜合性、大型化、連續化的生產模式，流程結構復雜。我國合成氨裝置的規模不斷擴大，對這樣的裝置能否實現優化設計和控制，對基建投資、安全生產、產品成本等都會產生很大的影響。合成氨廠合成工段、變換工段、造氣工段的優化控制軟硬件，旨在借助計算機節能降耗，提高化肥廠的生存和競爭力。
由於我國中小型化肥廠都是非優化設計，每臺設備都沒有經過正式的流程模擬，裝置的改造壹直在進行，操作條件(工藝參數)基本都是憑經驗確定，優化難度大，潛力大。
最優控制是在線優化操作參數。在現有工藝流程和設備條件下，利用計算機優化生產裝置的操作參數，達到節能降耗，降低噸氨生產成本，實現裝置利潤最大化的目的。最優控制是企業挖潛增效的新的有效手段。借助數學模型和多變量優化算法，通過建立氣化、變換和合成系統的數學模型，實現氣化、變換和合成的在線優化控制。
5.現有研究基礎。
天華化工機械自動化研究設計院是壹家長期從事化工自動化及儀表專業研究單位。從事化肥過程控制30余年。有壹支技術力量雄厚的專業研究團隊。自20世紀80年代以來，我們壹直致力於優化控制系統的開發和應用。我們在劉家峽化肥廠、河北易縣化肥廠、安陽化肥廠、柳州化肥廠、山東紅日集團等多家合成氨廠設計應用了DCS系統，取得了滿意的效果。積累了豐富的DCS開發經驗，先後開發應用了橫河公司的YEWPARK MARK、μXL、CENTUM-XL、CS-1000，美國Honey well公司的TDC-2000、TDC-3000、Micro-3000、GUS等系統。RS3，普羅瓦克斯；美國Rosement公司的；德國西門子的PLC、PCS等。
本人畢業後壹直從事化肥檢測與控制的研究與應用。先後承擔了安陽化肥廠、柳州化肥廠、山東紅日集團、金昌化工集團等單位DCS系統的設計、組態、編程和應用。先進的控制方法已經成功地應用於某些控制回路中。取得了令人滿意的結果。在系統集成和控制優化方面積累了壹些經驗和方法。另外，在導師和同事的支持和幫助下，我相信通過努力，這個項目會做得很好。
六、主要參考目錄。
1小合成氨廠生產運行問答；楊春生，化學工業出版社
2 .小型合成氨廠的生產技術和運行情況；王楊保和，化學工業出版社。
3霍尼韋爾公司TDC-3000系統操作手冊。
4分布式控制系統的設計與應用；、廖，清華大學出版社。
5“新控制系統”；余金壽，化學工業出版社。
6現代控制理論基礎；王，國防工業出版社。
7《化學儀器與自動化》論文集
第五屆全國化肥儀表自動化技術交流會論文集:化學工業部化肥司
齊希林關於DCS、PLC和現場總線的9篇論文。
七。副導師意見
助理導師(簽名):
年月日
八、導師的意見
導師(簽名):
年月日