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化工自动化及仪表

化工自动化及仪表

2025年01期

《化工自动化及仪表》创刊于1965年，是中国化工科学研究院主管，天华化工机械及自动化研究设计院有限公司主办的工业应用性科技期刊。

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| 油田注水系统智能化关键技术研究进展

| 油田注水系统智能化关键技术研究进展

摘要从油田注水地面系统、注水水质、井下分层注水和注水能耗这4个方面分别总结了国内外最新关键技术研究进展。在今后的油田注水系统智能化开发过程中，可考虑将各注水子系统的数据传输和计算模型结合成整体性的智能化处理平台，并结合油藏开发模型，形成油藏-地面工程-注水-油藏的闭环多目标智能化动态优化和诊断系统。关键词注水系统智能化技术数据传输计算模型多目标中图分类号 TE938 文献
过程控制 | 基于模型预测控制的水浴锅温度控制策略

过程控制 | 基于模型预测控制的水浴锅温度控制策略

摘要针对水浴锅加热具有的复杂时间特性、控制物料温度难度大、部分物料达到稳定温度需要较长时间的问题，提出基于物理模型的模型预测控制策略，首先建立系统模型，考虑系统的加热功率，通过加权操作调整输出功率，动态控制系统；然后通过监测物料温度与设定温度的偏差，调整加热管功率的增量，迅速改变加热功率，从而缩短达到设定温度所需的时间。仿真结果显示：该策略能够有效跟踪设定温度，提升水浴锅加热效率，降低能源消耗
过程控制 | 基于自适应混合策略鲸鱼优化算法的分数阶PID控制器在液位控制中的研究

过程控制 | 基于自适应混合策略鲸鱼优化算法的分数阶PID控制器在液位控制中的研究

摘要为了进一步提高液位控制系统的控制精度和稳定性，采用分数阶PID控制器（FOPID）对液位进行控制。由于分数阶PID控制器存在整定参数多、整定困难等问题，提出了一种自适应混合策略鲸鱼优化算法（AMSWOA）对分数阶PID参数进行整定。采用实验用单容和双容水箱模拟工业中的液位控制。利用MATLAB工具对分数阶PID控制器和液位控制系统进行仿真建模，并与整数阶PID控制算法进行仿真比较。结果表明
过程控制 | 并联副回路串级控制系统的稳态分析

过程控制 | 并联副回路串级控制系统的稳态分析

摘要分析了过程控制实际应用中，并联副回路串级控制系统能否经过主、副控制器的调节实现主对象的精确跟踪。通过对并联串级控制系统建模，计算其余差从而分析稳态性质，并由此给出了一些工程应用中的建议。理论计算、仿真验证及工程实例均表明该控制方案能达到预期的控制要求，为流程工业过程控制中的同类问题提供解决方案。关键词并联副回路串级控制稳态分析仿真中图分类号 TP273 文献标志码 A
检测与仪表 | 基于比色测温的爆炸火球内窥式温度测量技术

检测与仪表 | 基于比色测温的爆炸火球内窥式温度测量技术

摘要为了测量爆炸场火球内部温度的动态变化，设计了一种基于比色测温的内窥式温度测量系统。通过搭建机械准直光学系统，精确采集火球内部确定位置的光谱辐射能量。结合辐射光谱强度曲线，通过分析探测器波长灵敏度与辐射光谱强度的关系，选取多组双波段进行仿真，最后选择810 nm与940 nm波段的曲线。爆炸过程迅速，辐射能量急剧增大，为了保证测量系统信号不饱和，借助动态增益模块实现宽动态范围的温度测量。测温
检测与仪表 | 延长油田井下分层注水流量计误差补偿方法

检测与仪表 | 延长油田井下分层注水流量计误差补偿方法

摘要提出一种针对延长油田井下分层注水的流量计误差补偿方法。根据流量计测量原理获取流量计测量值，并在此基础上完成流量计示值校正；针对由温度和流体状态引起的流量计误差，开展温度与流体状态的解耦处理。设计一种多元线性回归模型，分析多个温度因变量与测量值的关系，得到最优补偿系数估计值，将求取的系数向量代入根据多元线性回归模型得到的输出信号多元线性回归方程，即可得到温度补偿后的流量值。通过雷诺数获取注水
检测与仪表 | 石化行业循环水质氨氮浓度自动检测系统

检测与仪表 | 石化行业循环水质氨氮浓度自动检测系统

摘要换热器中胺类物料泄漏是导致换热器内漏的重要原因之一，除采取前置措施外，检测换热器出、入口处的氨氮量尤为重要。针对胺类物料的泄漏问题，基于改进的水杨酸分光光度法开发氨氮自动检测系统，并进行试验验证，结果表明：系统的检测量程0～10 mg/L，线性度0.999 0，显色时间5 min，重复性实验分析相对标准偏差1.97384%，检测精度控制在±2%。关键词氨氮浓度检测换热器胺水杨酸
研究与应用 | 面向流程工业复杂生产过程经济运行的区域优化方法

研究与应用 | 面向流程工业复杂生产过程经济运行的区域优化方法

摘要面向流程工业产品制造过程全流程优化运行需求，提出一种区域优化方法，能够打通生产调度和多单元先进控制系统的有机联系，建立目标产品区域优化控制系统，协同区域内各单元先进控制系统的运行，实现调度指令与先进控制系统关键设定值的动态协调优化，提升全厂经济效益。案例仿真结果表明：所提区域优化方法能够一定程度地降低能耗物耗，提升经济效益。关键词区域优化流程工业分馏单元先进控制动态协调优化
研究与应用 | 小直径一体化涂覆机器人控制系统设计

研究与应用 | 小直径一体化涂覆机器人控制系统设计

摘要就管道内涂层破坏引起的管道腐蚀、石油天然气泄漏等问题，以一款小直径管道一体化涂覆机器人为研究对象，针对一般机器人控制系统不稳定、控制误差大等缺陷，建立了一种新的控制系统和PID控制算法，分析硬件电路、控制系统和软件运行程序的逻辑，建立控制系统的仿真模型进行实验，结果表明：机器人控制系统的稳定性高、鲁棒性好、控制误差小，可以更加高效准确地完成管道内的喷涂作业，并具有材料利用率高、环境友好性、
研究与应用 | 基于视觉纠偏的原油储罐浮船板焊接机器人研究

研究与应用 | 基于视觉纠偏的原油储罐浮船板焊接机器人研究

摘要为提高原油储罐浮船板焊接质量，采用基于视觉纠偏的方法对原油储罐浮船板焊接机器人进行了研究。首先搭建并标定了焊接机器人视觉系统，设计了一套焊缝图像处理与特征点提取方法；然后建立了三维焊接机器人模型、焊枪模型和线结构光视觉传感器仿真模型，并采用基于迭代最近点配准算法进行了焊接视觉纠偏，获得了真实的焊缝位置；最后进行了焊缝轨迹离线纠偏实验，通过离线焊缝纠偏解决了浮船板工件定位不精确导致传统示教模
研究与应用 | 基于自适应虚拟阻抗的多VSG并联控制策略

研究与应用 | 基于自适应虚拟阻抗的多VSG并联控制策略

摘要微电网中很多逆变器采用虚拟同步发电机（VSG）并联的控制方式，各逆变器线路阻抗间存在差异和负载变化都会导致各VSG功率分配不均甚至产生环流损害系统器件。因此，提出一种适用于多VSG并联的自适应虚拟阻抗控制策略，实现虚拟阻抗的动态调节，并通过无功电压调节环对线路阻抗差异产生的偏差进行补偿，从而达到VSG输出无功功率合理均分和减小环流的效果。Matlab/Simulink仿真结果验证了该控制策
研究与应用 | 基于预测PI的电极面密度控制系统

研究与应用 | 基于预测PI的电极面密度控制系统

摘要为解决锂离子电池极片面密度在复杂工业环境下变参数、大干扰、超大时滞的控制难题，设计基于预测PI的面密度控制系统。首先基于电极涂覆工作原理建立其数学模型并设计控制方案，然后在传统粒子群算法的基础上引入交叉变异因子实现预测PI算法的参数整定。实际应用表明：该控制系统能够实现横向（TD）面密度和纵向（MD）面密度双闭环控制，面密度变异系数CV由0.192%降至0.115%，面密度过程能力指数CP
研究与应用 | 基于改进灰狼优化算法的区间二型TSK FLS方法在化工过程软测量中的应用

研究与应用 | 基于改进灰狼优化算法的区间二型TSK FLS方法在化工过程软测量中的应用

摘要针对具有强非线性、复杂性的化工过程软测量建模问题，在区间二型TSK模糊系统（IT2 TSK FLS）的基础上，结合改进灰狼优化（IGWO）算法策略，提出IGWO IT2 TSK FLS方法。与一型TSK模糊逻辑系统方法相比，IT2 TSK FLS方法可以同时建模个体内不确定性和个体间的不确定性，在现有误差反向传播（BP）算法训练的基础上，将IGWO算法用于模型前件参数和后件参数的设计，以进
研究与应用 | 基于点云数据的改进型焊缝骨架提取算法

研究与应用 | 基于点云数据的改进型焊缝骨架提取算法

摘要为了满足机器人焊缝磨削的要求，提出了一种基于点云数据的改进型焊缝骨架提取算法。该方法首先采用基于八叉树的体素滤波对焊缝原始点云进行降采样，然后使用随机采样和WLOP算子获取初始骨架点，接着通过迭代收缩提取焊缝骨架，引入斥力函数避免错误分支的生成，最后通过拟合曲线连接骨架线。实验结果表明：该算法能够适应多种不同类型的焊缝，提取出质量良好的焊缝骨架，并正确地表达焊缝的主体特征。关键词点云
研究与应用 | 雾天环境下的指针式仪表检测与读数识别

研究与应用 | 雾天环境下的指针式仪表检测与读数识别

摘要针对雾天油田巡检机器人对指针式仪表漏检及读数识别准确率低的问题，提出一种结合FFA Net去雾算法和Yolov5检测网络的方法。首先，对于雾天图像，改进了FFA Net算法，通过多尺度结构、特征融合残差块和优化模块，有效地提升了算法在去雾任务中的性能表现。其次，对于仪表检测与读数识别，采用较小的检测头来提升Yolov5对小目标的检测能力，并引入空间转换模块将检测到的表盘图像转换为更符合人眼
研究与应用 | 基于LGRSAE算法的非线性化工过程故障检测

研究与应用 | 基于LGRSAE算法的非线性化工过程故障检测

摘要针对常规线性降维方法不能有效提取实际复杂非线性工业数据局部和全局结构特征的问题，提出一种局部和全局保持堆栈自编码器（LGRSAE）以及基于LGRSAE的过程故障检测方法。在自编码器（AE）的目标函数中引入局部保持投影（LPP）算法和主成分分析（PCA）算法的目标约束构造局部和全局结构保持自编码器（LGRAE），以提取数据局部和全局结构相关的特征。为了提取过程数据深层局部和全局结构相关的特征
研究与应用 | 阵列磁吸式钢介质智能补加系统的研制

研究与应用 | 阵列磁吸式钢介质智能补加系统的研制

摘要针对球磨机钢介质补加提出一种阵列磁吸式钢介质智能补加技术，并进行了系统的设计开发。系统主要由阵列磁吸装置、三维运动装置、可变道输送带及控制柜等组成，适用于钢球、钢段及其他不规则钢介质的补加，一套设备可以为多台球磨机补加钢介质。该系统具有控制精度高、适应性强及稳定性好等特点，在实际应用中展现出极高的现实意义和实用价值。关键词钢介质阵列磁吸测量装置三维运动装置可变道输送带智能补加
研究与应用 | 具有双陷波的超宽带滤波器设计

研究与应用 | 具有双陷波的超宽带滤波器设计

摘要为提高超宽带滤波器的选择性，同时减小其他无线通信系统对超宽带系统的干扰，设计出一种具有双陷波且高选择特性的超宽带滤波器。该滤波器采用圆环型多模谐振器与输入输出馈线进行耦合实现高选择特性的超宽带滤波器，在此基础上加载级联的C型谐振器产生两个陷波点。利用HFSS进行优化仿真，可知该滤波器通带为3.1～9.7 GHz，相对带宽为103.0%，选择因子为0.89，有效提高了滤波器的选择特性，并且在
研究与应用 | 安全芯片多模块随机组合验证方法的设计与实现

研究与应用 | 安全芯片多模块随机组合验证方法的设计与实现

摘要安全芯片的功能隐患可能造成重大事故。安全芯片的内部功能模块很多，运行过程中是多个模块并行随机工作，采用顺序执行方式很难发现芯片的潜在问题。因此，提出一种多模块随机组合验证方法，在多款芯片上的验证结果表明：所提方法能够高效率、高概率地发现芯片的多模块组合问题，提高了发现和解决安全芯片问题的效率。关键词安全芯片多模块随机组合密钥加密解密可编程逻辑阵列中图分类号 TN06
技改与创新 | 新型光栅阵列感温火灾报警系统在油库工程的研究及应用

技改与创新 | 新型光栅阵列感温火灾报警系统在油库工程的研究及应用

摘要针对王家沟油库储油罐已建传统光纤光栅感温火灾报警系统出现的各类故障及误报率高等问题，提出运用新型光栅阵列感温火灾探测器将其进行替换，利用先进的拉丝光刻、一次成缆工艺、波分/时分混合复用等技术，提升储油罐火灾报警系统的整体稳定性与准确率，对储油罐火灾监测及安全运作起到了举足轻重的效果。关键词储油罐火灾监测光栅阵列波分/时分混合复用拉丝光刻一次成缆中图分类号 TH862+.7
技改与创新 | 无人井口平台井口盘氮驱装置远程控制

技改与创新 | 无人井口平台井口盘氮驱装置远程控制

摘要目前海上油气生产装置的井口控制盘大多是模块化设计，虽然部分关键参数及紧急关断功能可以实现远程管理，但在无人井口平台井口盘系统设计上，其关键的氮气驱动装置却主要依赖人工维护。因此，在原方案基础上重新设计无人井口平台井口盘氮驱装置远程控制逻辑。实际应用表明：应用该系统后大幅提高了无人平台井口盘的稳定性。关键词远程监控无人平台井口控制盘自主切换中图分类号 TP273 文献标志
技改与创新 | 高含硫酸性气田关键自截阀门故障原因分析与优化

技改与创新 | 高含硫酸性气田关键自截阀门故障原因分析与优化

摘要元坝气田各集输场站上下游气源截断处设置了关键自截紧急切断阀（ESDV），在运行过程中，各采气场站、各供应厂家气控ESDV阀先后发生了如执行机构密封失效漏气、仪表风进气压力超压、远传就地状态显示不一致、电磁阀故障等多种异常。基于气控管线连接方式和电磁阀控制原理深入分析故障原因，结合生产运行工况，提出进气压力优化、新增关键阀门关阀声光报警、执行机构上方增设挡棚、定期保养关键部件等优化措施，确保

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