重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑計算機優(yōu)化仿真系統

信息技術(shù)2009年第9期mation Ioholoy中圖分類(lèi)號:TP391.9文獻標識碼:A文章編號:1009 - 252009)09- 0136- 03重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑計算機優(yōu)化仿真系統曾慶瑩，王阿川(東北林業(yè)大學(xué),哈爾濱150040)摘要:為了以盡可能少的試驗得到盡可能好的配方，開(kāi)發(fā)了一種重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑計算機優(yōu)化仿真系統。該軟件便于進(jìn)行試驗設計和試驗數據的分析處理，并通過(guò)建立的數學(xué)模型,揭示各因素與變量之間的關(guān)系，從而荻得最佳的工藝條件或配方。介紹了此系統的結構和各功能模塊，并對系統進(jìn)行了配方的驗證，結論證明此系統對化學(xué)添加劑的配方性能具有較好的模擬性。關(guān)鍵詞:仿真系統;均勻設計;重油輕質(zhì)化Computer simulation system of heavy oil light of chemical additivesZENG Qing ying, WANG A-chuan(Northeast Forestry University , Harbin 150040,China)Abstract: To reduce experiments and obtain the good formula, this paper developes one kind of the computersimulation system of heavy oil light of chemical additives. The software is easy to test the design and analysisof experimental data treatment, sets up a mathematical model, and reveals the relationship of the factors andvariables and obtains the best process conditions or formulations . it introduces the system structure and functionmodules, and system validation formula, the conclusion proves the system of chemical additives on theperformance of the formulations has good characteristic analog.Key words: simulation system; uniform design; heavy oil light of chemical additives0引言方法安排試驗，結合回歸分析法進(jìn)行數學(xué)建模,最后全世界常規石油資源的可供利用量在日益減利用網(wǎng)格、復形調優(yōu)和單純形等優(yōu)化方法優(yōu)化試驗少,而重質(zhì)原油資源量超過(guò)6Tt,因而重質(zhì)原油將成配方,開(kāi)發(fā)一個(gè)重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑計算機優(yōu)化為21世紀的重要能源。我國原油普遍偏重,一般石.仿真系統，實(shí)現化學(xué)添加劑的配方優(yōu)化能在計算機腦油和直餾輕柴油的產(chǎn)率僅為1/3 左右,因此開(kāi)展上進(jìn)行仿真實(shí)驗。實(shí)現了用較少的試驗點(diǎn)、用較少的實(shí)驗次數獲得最多信息,建立數學(xué)模型,有效地進(jìn)重油輕質(zhì)化的研究,在我國更為迫切。近年來(lái),很多石化企業(yè)科研開(kāi)發(fā)和工程設計單行最優(yōu)配方的預測。此系統不但有效減少了試驗次位聯(lián)合,以探索有效利用重油的商業(yè)政策和致力于數,避免實(shí)驗的盲目性,并且簡(jiǎn)化了試驗結果的數學(xué)分析,同時(shí)可提高配方設計人員的工作效率及配方開(kāi)發(fā)與完善各種重油轉化工藝,而重油催化裂化是質(zhì)量,并能尋求一種更為合理的優(yōu)化方法。本世紀內發(fā)展的重點(diǎn),因此重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑1系統結構設計的配方優(yōu)化研究就成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。1.1在化學(xué)添加劑研究中,其制備通常要經(jīng)過(guò)多個(gè)中國煤化工步驟,反應復雜,影響因素較多,經(jīng)常要通過(guò)大量的MHCNMHG實(shí)驗確定較好的工藝路線(xiàn)和配方,工作量較大。為收稿日期: 2009-03- 23作者簡(jiǎn)介:曾慶瑩(1984-),女. 畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué),研究方向為了更好地解決化學(xué)添加劑配方問(wèn)題,使用均勻設計人工.，智能。一136一計算機優(yōu)化仿真系統|因例車(chē)|數關(guān)助變系化|線(xiàn)型臨對美形|多十對性線(xiàn)多造回回回歸回歸￥1系統功能結構圖1.2系統功能簡(jiǎn)介數據,也稱(chēng)為用戶(hù)數據庫,與系統數據庫分離。模型(1)試驗設計數據庫中的數據是直接參與配方優(yōu)化計算的數據，用戶(hù)可逐個(gè)輸人因數值,也可輸人因數的上下用戶(hù)也可通過(guò)人機接口對該數據庫進(jìn)行編輯、維護,限,系統根據所需的試驗次數,自動(dòng)平均分配因數其中數據的修改與系統數據庫無(wú)關(guān)。值。系統根據用戶(hù)輸人的試驗數據(因素數級水平(7)文件操作數)安排試驗,用戶(hù)也可根據試驗因數是否有約束條系統生成的各種模型和配方可以文件形式存件,選擇有約束配方還是無(wú)約束配方進(jìn)行設計。儲,也可對配方文件進(jìn)行打開(kāi)瀏覽、換名存儲或打印(2)模型分析輸出等操作。用戶(hù)可根據試驗的結果集,選擇適當的回歸對(8)系統幫助應關(guān)系。根據以往的經(jīng)驗選擇回歸模型分析方法和為用戶(hù)提供有關(guān)系統使用的各種幫助信息?；貧w計算方法,分析出回歸模型后,進(jìn)行顯著(zhù)性檢2重油 輕質(zhì)化化學(xué)添加劑試驗驗,如果此模型不顯著(zhù),重新選擇回歸模型分析方法要使重油輕質(zhì)化,就要打破傳統重油乳化技術(shù)，和回歸計算方法,直至模型顯著(zhù)為止。研究一種化學(xué)添加劑，使它降低粘度、脫硫、提高熱(3)試驗優(yōu)化系統為用戶(hù)提供了三種優(yōu)化方法:單純形,網(wǎng)格值,使其燃料油能充分燃燒。針對重油具有粘度高、法,復形調優(yōu)法。用戶(hù)可根據優(yōu)化結果配置試驗數流動(dòng)性差、閃點(diǎn)高、可燃性差等特點(diǎn),以增加(H/C)a值為主攻方向,使其接近柴油(H/C)a值1.72"。據,進(jìn)行試驗。HS-A柴油機燃料油技術(shù)的關(guān)鍵是化學(xué)添加劑,(4)繪制因數變化曲線(xiàn)繪制目標與各因素之間的關(guān)系曲線(xiàn),各因素之在化學(xué)添加劑中,以加氫劑為主進(jìn)行反復試驗,尋找間的影響曲線(xiàn)。幫助用戶(hù)進(jìn)-步分析因數和指標的適合重油的加氫劑，做化學(xué)添加劑的主要元素。在試驗中對幾十種化學(xué)元素及化合物進(jìn)行分析、比較,信息,提高試驗的精確度。又對近百個(gè)化學(xué)方程式分析、計算,最后優(yōu)選了主要(5)反比例關(guān)系模型分析因數與指標間成反比關(guān)系,并建立模型和化學(xué)成分有:A、B、C.D作為加氫劑的主要成分”。繪圖。2.1試驗方案生成(6)數據庫管理試驗方案生成的運行示意圖如圖2所示。①系統數據庫管理子系統:有原料數據庫及標模刑生成的示音圖加圖3所示。中國煤化工、準數據庫。系統數據庫又稱(chēng)公用數據庫,僅供建立配方模型用,不參與配方的優(yōu)化計算。用戶(hù)可以通MHCNMH G型為Y=1.266+6過(guò)人機接口對系統數據庫進(jìn)行編輯、維護。0.3106X3 - 0.0473X1X2,得A, B,C,D最優(yōu)值為:A=②模型數據庫管理子系統:用于存放配方模型1.4,B=1.2,C=1.8,D=0.9。一137一:自文發(fā)持成，圖2試驗方案圖5 C成分在重油中的作用6向網(wǎng)品和無(wú)化網(wǎng)圖:圖3模型生成圖6 A與B之間的變化一幸油打盛化9學(xué)配為計題 凱使化而生自交量情度。品黃化量H:圖4配方優(yōu)化圖7 A與C之間的變化關(guān)系2.2 數據分析根據模型可看出,C對模型影響大,所以測試C成分在重油中的作用。即對(H/C)a 值的影響如圖5所示。自安量E從坐標圖可看出,隨著(zhù)C比例的增加,(H/C)a國家?jiàn)W化酸面:值隨著(zhù)增加,所以,重油加C成分后對氫碳比的提高有好處。各因數之間的變化關(guān)系如圖6-8所示。將A,B,C,D最優(yōu)值為:A=1.4,B=1.2,C=中國煤化工1.8,D=0.9代人Y=1.2366+0.3106X3-0.0473X1X2,得Y= 1.716216。接近柴油(H/C)a值YHCNMHG1.72,此系統優(yōu)化配方較理想,同時(shí)摸清了各因素之圖8 B與C之間的變化關(guān)系間的影響關(guān)系。(下轉第148頁(yè))一138--特性,FPGA在嵌人式系統中的應用也面臨一系列件并在寄存器傳送級進(jìn)行例化,并實(shí)現一定的邏的挑戰。輯,最終在FPGA平臺上運行,需要具備相當的FPCA首先,嵌入式處理器及其主要的外設元件大部設計能力。分在FPCA可編程范疇之外,且與微控制器單元最后,系統設計的功能也是制約FPCA成為主(MCU)相比,大型的足以為處理器應用提供平臺的流嵌入式系統平臺的一個(gè)重要因素。因為FPGA支FPGA要昂貴得多,這限制了FPCA 在嵌人式系統中持的功能畢竟有限。如果正在設計多個(gè)不同類(lèi)型的的應用范圍。系統,可能通用硬件設計工具最為適合。其欺,如何根據FPGA的可重配置性的特點(diǎn),合總之,盡管FPCA具有得天獨厚的優(yōu)越性,但是理的評估設計過(guò)程,尋求最佳設計方案。設計一個(gè)在嵌入式系統中的應用依然面臨上述一系列的挑以FPGA為開(kāi)發(fā)平臺的嵌入式系統,首先要規劃系.戰。應當通過(guò)工藝上的不斷創(chuàng )新,盡可能提高FPGA統算法的資源分配及實(shí)施方案。如果將整個(gè)應用都的性能,不斷完善I/0、DSP 和存儲器等功能,開(kāi)發(fā)出在FPCA.上運行,則無(wú)須鍵盤(pán)、顯示器等用戶(hù)交互方更加完善的FPGA的設計平臺,同時(shí)盡量降低FPCA式。如果將應用嵌人到FPCA中去同時(shí)希望在PC設計學(xué)習的門(mén)檻。這樣才更加有利于FPCA在更寬上運行Windows 用戶(hù)界面,則需要開(kāi)發(fā)在Windows廣 的領(lǐng)域內得到更加廣泛的應用。下運行的程序來(lái)和FPGA進(jìn)行通信。這就需要考慮5結束語(yǔ)系統配置的問(wèn)題。有的FPCA開(kāi)發(fā)工具要求開(kāi)發(fā)由于FPGA支持技術(shù)的迅速發(fā)展以及本身無(wú)與FPGA周邊所有硬件,另一些則要求使用一種特殊倫比的優(yōu)勢特點(diǎn),不僅推動(dòng)了FPGA在嵌人式系統的內嵌有FPGA的電路板。如果系統需要與PC連中的應用,也推動(dòng)了整個(gè)嵌人式系統設計技術(shù)的發(fā)接,則應選擇能夠跨平臺的設計工具,否則設計的效展。盡管FPGA在嵌人式系統的應用中遇到了一系率就要受到影響。列的挑戰,但是隨著(zhù)FPCA嵌人式設計平臺的不斷再次,即使確定了系統方案,可能還是無(wú)法將整完善,隨著(zhù)FPGA工藝的不斷進(jìn)步和開(kāi)發(fā)工具的不個(gè)應用程序嵌人到FPCA中去,畢竟FPCA的邏輯數斷增強,FPCA在嵌入式系統中的應用將更加廣泛。.量有限,并且最終放人FPGA中的代碼因設計人員有理由相信FPCA在嵌人式系統中應用的美好前景,一個(gè)嶄新的FPGA和嵌人式系統和諧發(fā)展的新以及綜合工具不同而導致效率也不同。另外,在FPGA集成到嵌入式系統的過(guò)程中,如時(shí)代必將到來(lái)。何配置FPCA的邏輯也是嵌人式工程師所面臨的一.參考文獻:[1] Virtex I Pro FPGA User' s Mamual[2] . Xilinx lne, 2004.個(gè)重要挑戰。許多嵌人式工程師對實(shí)時(shí)系統下的微[2] Micro Blae Development Kit User's Marmal[Z].Xilix Ine, 2004.處理器編程非常熟練,但未必具備芯片級設計工具[3] Noe nI Proceser Rerece Handbook[2]. Altera, 2006.和設計語(yǔ)言如VHDL方面的知識。如果以FPGA作[4] 昌京建,金佳.嵌入式系統設計即將進(jìn)人軟核時(shí)代[M].中國單片機公共實(shí)驗室,004.為系統開(kāi)發(fā)平臺,在HDL范圍內找到需要的系統元責任編輯:肖濱(上接第138頁(yè))提供了一種可供借鑒的重要方法,大大縮短了新產(chǎn)3結束語(yǔ)品的開(kāi)發(fā)周期。經(jīng)實(shí)踐表明,設計中采用的算法完本文成功地將均勻試驗設計方法、最優(yōu)化技術(shù)全滿(mǎn)足重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑配方優(yōu)化的設計目和計算機技術(shù)結合起來(lái),應用到重油輕質(zhì)化配方中，標 ,達到使用者的配方要求,其設計思想完全可以借并設計此優(yōu)化系統。使得從選取原料和配方優(yōu)化，鑒 到其他領(lǐng)域的配方優(yōu)化中去。到分析調整等-系列過(guò)程全由計算機來(lái)自動(dòng)完成、參考文獻:這樣既大大減少了試驗次數,又減輕了人工配方的[1] 王志成，曹志德,張洪歧. HS_A柴油機燃料油技術(shù)研究[J].熱工作量和配方結果的誤差程度,降低了試驗成本,提中國煤化工。最方向([].石油煉制與高了計算精度和配方質(zhì)量,方便高效地進(jìn)行新配方TYHCNMHG研究,同時(shí)得到了比較理想的試驗結論。此系統為[3]方開(kāi)素.均勻設計與均勾設計表[M].北京:科學(xué)出版補,1994.實(shí)際工程中重油輕質(zhì)化化學(xué)添加劑的最優(yōu)配方設計責任編輯:么麗革一148一