【技术实现步骤摘要】
制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法
[0001]本专利技术涉及在线监控系统
,具体为制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法。
技术介绍
[0002]氢能利用具有清洁无污染、能量密度高及能量转化高等特点,全球主要国家都在不断推出氢能政策,尤其是作为氢能最大应用场景的交通领域,氢能的发展更是迅猛。甲醇水蒸气重整制氢的重整温度低、制氢率高、成本低,目前是一种比较热门和成熟的制氢技术,在甲醇重整制氢技术中,对于制氢反应系统的自热控制是其中的重要一环。近年来,制氢反应系统得到了较快的发展,中国专利技术专利(申请号202222137962.4)、中国专利技术专利(申请号202110398655.9)公开了制氢反应系统及相关装置,其中系统的装置过少,无法面对复杂的工作环境。并且在近年来的专利中对制氢反应温度控制方法所提甚少。目前来说PID是温度控制的主流,尽管PID控制器有诸多的优点,但是它也具有天然的缺陷——P、I、D三者之间是线性组合关系,导致系统总是会出现“超调”、“震荡”等问题,而现有的数学工具还是不足以支撑我们找到一个“通解”。体现在实际的应用中,由于被控过程往往机理复杂,具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点,过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化,并且控制系统智能化程度低,人机交互模块涉及少,最终导致系统无法满足控制需求。
[0003]因此为了提高制氢自热重整反应的温度控制精度,应对各种复杂的工作环境,提升控制系统的智能性,更好的进行人机交互,就有必
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法,包括在线监控系统,其特征在于:其特征在于:所述的监控系统由设备层、网络层和应用层组成,整个在线监测系统基于labview语言开发,设备层由制氢反应系统、中央控制器、数据采集模块和执行模块组成;中央控制器由数据采集卡和现场控制终端组成。2.根据权利要求1所述的制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法,设备层的详细连接情况如下:空气压缩机(1)与截止阀(2)相连、然后与质量流量控制器(3)相连,再与混合器(4)相连,最后与重整制氢反应器(15)的催化燃烧室相连;甲醇溶液贮瓶(10)与截止阀(9)相连,然后与蠕动泵(8)相连,再与蒸发器(7)相连;最后与混合器(4)相连;甲醇水溶液贮瓶(11)与截止阀(12)相连,然后与蠕动泵(13)相连,再与蒸发器(14)相连,最后与重整制氢反应器(15)的甲醇水蒸气重整室相连;压力变送器(5)插在混合器(4)和重整制氢反应器(15)的管道之间,用于测量管道间的压力;压力变送器(6)插在蒸发器(14)与重整制氢反应器(15)的管道之间,用于测量管道间的压力;重整制氢反应器(15)的甲醇水蒸气重整室的另一端与热交换器(17)相连,然后与冷凝器(18)相连;再与气液分离装置(19)相连,再与干燥管(20)相连,再与涡流流量计(21)相连,最后由涡流流量计(21)分出两个通道,一个与储气瓶(22)相连,另一个与先与截止阀(30)相连,再与样品检测袋(23)相连;重整制氢反应器(15)的催化燃烧室的另一端先与热交换器(24)相连,然后与冷凝器(25)相连,最后与气液分离装置(26)相连;压力变送器(16)插在热交换器(17)和重整制氢反应器(15)的管道之间,用于测量管道间的压力;压力变送器(30)插在热交换器(24)和重整制氢反应器(15)的管道之间,用于测量管道间的压力;重整制氢反应器(15)中插有J型热电偶(29),J型热电压偶(29)与温度变送器(33)相连,温度变送器(33)与数据采集卡(27)相连,数据采集卡(27)与现场控制终端(28)相连;重整制氢反应器(15)中插有加热棒(32),加热棒(32)与固态继电器(31)相连,固态继电器(31)与数据采集卡(27)相连。3.根据权利要求1所述的制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法,采集制氢反应系统的参数包括空气压缩机(1)、甲醇溶液贮瓶(2)、甲醇水溶液贮瓶(11)通道的瞬时流量,通过涡流流量计(21)的瞬时流量,进入重整制氢反应器(15)和流出重整制氢反应器(15)的四个通道的瞬时压力,蒸发器(7)、蒸发器(14)、混合器(4)、重整制氢反应器(15)、热交换器(17)、热交换器(24)、泠凝器(18)、泠凝器(25)的瞬时温度,储气瓶(22)当前储气量,J型热电偶(29)所测温度。4.根据权利要求1所述的制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法,输出的控制指令包括控制固态继电器(31)开关的电信号,质量流量控制器(3)开口大小的电信号,所有截止阀开关的电信号,报警信号。5.根据权利要求1所述的制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法,现场控制终端(28)显示的状态量包括权利要求3中所测各个参数,当前神经网络模糊PID算法输出的Ki、Ti、Td值和PID的整体输出值。6.根据权利要求1所述的制氢反应在线监控系统及其神经网络模糊PID自热控制方法,其特征再于:所述在线监控系统的开发语言为labview,质量流量控制器(3)能够输出和接受模拟信号,受现场控制终端(28)控制,蠕动泵(8)为甲醇溶液提供流动的动力,蒸发器(7)将甲醇溶液蒸发为气态,在混合器(4)中与空气混合。截止阀(9)控制甲醇溶液通道的通断,截止阀(9)、蠕动泵(8)和蒸发器(7)都受到现场控制终端(28)控制,混合器(4)和蒸发器(7)
实时温度采集并显示在labview上。蠕动泵(13)为甲醇水溶液提供流动的动力,蒸发器(14)将甲醇水溶液蒸发为气态,截止阀(12)控制甲醇水溶液通道的通断,截止阀(12)、蠕动泵(13)和蒸发器(14)都受到现场控制终端(28)控制,蒸发器(14)实时温度采集并显示在labview上,热交换器(17)为一级降温装置,可以降低重整反应后生成物的温度,冷凝器(18)为二级降温装置,把水蒸气甲醇等变为液态,再通过气液分离装置(19)把气体与液体分离,得到气体,气体通过干燥管(20)干燥,然后通过涡流流量计(21),涡流流量计(21)可以输出模拟信号,在现场控制终端(28)上显示流量大小,最后通到储气瓶(22)或样品检测袋(23)中,各级降温装置的温度都采集到labview上并显示。热交换器(24)为一级降温装置,可以降低催化燃烧反应后生成物的温度,冷凝器(25)为二级降温装置,进一步降低催化燃烧反应后...
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