0 تا 100 پروژه دانشجویی

طراحی مبتنی بر مدل با MATLAB® و Simulink® روشی مقرون به صرفه برای ساده سازی و خودکارسازی روند کار طراحی ما با فعال کردن مهندسان فرآیند شیمیایی و کنترل مهندسان برای کار در یک محیط ارائه کرده است. در حالی که مهندسان فرآیند شیمیایی برهم کنش های پیچیده ترمودینامیکی و جنبشی درون کارخانه را مدل می کنند ، مهندسان کنترل الگوریتم های کنترلی را مدل سازی می کنند. سپس نیروگاه و سیستم کنترل آن را می توان در شبیه سازی حلقه بسته پویا و حالت پایدار آزمایش کرد.

روش جدید 5 تا 10 برابر سریعتر از روش مبتنی بر صفحه گسترده است و بسیار کمتر مستعد خطای انسانی است.

برای صفحات گسترده بسیار پیچیده است
یک گیاه معمولی اسید سولفوریک شامل زیر سیستم های متعددی مانند راکتورهای شیمیایی ، مبدل های حرارتی و برج های جذب است. محاسبه فعل و انفعالات ترمودینامیکی و جنبشی در هر زیرسیستم ذاتاً مشکل است. ثبت این فرآیندها در صفحات گسترده این چالش را تشدید کرد. بسیاری از مراحل دستی مورد نیاز بود: خروجی های یک زیر سیستم باید در یک صفحه گسترده جدید کپی شود تا بعنوان ورودی در مرحله بعدی فرآیند استفاده شود و غیره. یک خطای واحد در یک مرحله می تواند نتایج را برای کل فرایند حذف کند. با وجود صفحات گسترده گسترده به هم پیوسته ، شناسایی و رفع چنین خطاهایی دشوار بود.

ایجاد کتابخانه از مدلهای زیر سیستم
اولین گام در گردش کار جدید ایجاد کتابخانه ای از ماژول های قابل استفاده مجدد بود ، یکی برای هر زیر سیستم ، که مهندسان فرآیند شیمیایی می توانستند آن را در مدل های سیستم Simulink ترکیب کنند. برای مدیریت پیچیدگی کلی طرح های خود ، ما هر ماژول را به عنوان یک کلاس MATLAB تعریف کردیم ، و ما را قادر ساخت تا الگوهای طراحی شی گرا را در توسعه کل کتابخانه اعمال کنیم.

به عنوان مثال ، یک برج جذب به عنوان یک کلاس MATLAB تعریف می شود ، همچنین جریانهای سیال و گاز که به عنوان ورودی می گیرد. در برج واقعی ، گاز در انتهای یک ستون وارد شده و تا حدی جذب مایع می شود ، که از بالای برج وارد شده و از طریق ستون به پایین می رود. ما فرآیندهای ترمودینامیکی و جنبشی را در MATLAB با استفاده از کلاس هایی که توسعه داده بودیم مدل کردیم.

این کلاسها تمام عملیاتی را که قبلاً در صفحات گسترده انجام شده بود ، و همچنین چندین محاسبه جدید را که با تغییر به MATLAB فعال شده بودند انجام می دهند - برای مثال ، محاسبه گرمای تولید شده توسط جذب SO3 در غلظت های مختلف اسید سولفوریک. خروجی های مدل برج جذب ، یک جسم گازی و یک شیء مایع ، نتایج را ثبت کرده و به عنوان ورودی به زیر سیستم بعدی در نیروگاه استفاده می شود. مهندسان فرآیند ما می توانند بلاک ها را به سادگی با کشیدن و رها کردن آنها در محیط Simulink استفاده کنند ، اما می توانند کد زیر MATLAB را مطالعه کرده و کلاس های جدید MATLAB را توسعه دهند و همچنین کتابخانه های جدیدی در Simulink ایجاد کنند.

شبیه سازی فرآیندهای شیمیایی
با استفاده از کتابخانه ای از مدل های MATLAB برای زیرسیستم های گیاهی کلیدی ، مهندسان فرآیند شیمیایی ما می توانند به سرعت طرح های بزرگتر گیاهان را در Simulink بسازند و آنها را شبیه سازی کنند. به عنوان مثال ، چندین برج جذب می توانند در Simulink متصل شوند تا یک واحد جذب بزرگتر ایجاد شود (شکل 1).

hpeterson_fig1_w.jpg
شکل 1. یک واحد جذب برای گیاه اسید سولفوریک مدل شده در Simulink.
با استفاده از بلوک های زیرسیستم موجود در کتابخانه ، مهندسان می توانند به سرعت گیاهان جدید پیچیده را طراحی و شبیه سازی کنند ، تغییرات گیاهان موجود را ارزیابی کرده یا فرآیندهای جدید را ارزیابی کنند. به عنوان مثال ، آنها ممکن است دو راکتور شیمیایی و یک میکسر استاتیک را برای خاموش کردن گاز متصل کنند (شکل 2). سنسورها را می توان برای نظارت بر دما ، فشار ، جریان و سایر متغیرها در طول شبیه سازی وارد کرد.

hpeterson_fig2_w.jpg
شکل 2. مبدل شامل دو راکتور شیمیایی و یک میکسر استاتیک برای خاموش کردن گاز.
شبیه سازی ها مهندسان را قادر می سازد تا جنبه های کلیدی فرایند را تجسم کنند (شکل 3) و از مطابقت آن با مقررات زیست محیطی اطمینان حاصل کنند. به عنوان مثال ، اگر هوا به اندازه کافی برای رعایت استانداردهای نظارتی تصفیه نشده باشد ، این وضعیت با نشانگر قرمز مشخص شده است ، که نشان می دهد ممکن است به درمان بیشتر یا تغییرات دیگر در فرآیند نیاز باشد.

hpeterson_fig3_w.jpg
شکل 3. تجسم نمونه: نمودار اکسیداسیون در مقابل دما برای پردازش دی اکسید گوگرد.
یکبار فرآیند شیمیایی