重油轻质化化学添加剂计算机优化仿真系统

信息技术2009年第9期mation Ioholoy中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1009 - 252009)09- 0136- 03重油轻质化化学添加剂计算机优化仿真系统曾庆莹，王阿川(东北林业大学,哈尔滨150040)摘要:为了以尽可能少的试验得到尽可能好的配方，开发了一种重油轻质化化学添加剂计算机优化仿真系统。该软件便于进行试验设计和试验数据的分析处理，并通过建立的数学模型,揭示各因素与变量之间的关系，从而荻得最佳的工艺条件或配方。介绍了此系统的结构和各功能模块，并对系统进行了配方的验证，结论证明此系统对化学添加剂的配方性能具有较好的模拟性。关键词:仿真系统;均匀设计;重油轻质化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引言方法安排试验，结合回归分析法进行数学建模,最后全世界常规石油资源的可供利用量在日益减利用网格、复形调优和单纯形等优化方法优化试验少,而重质原油资源量超过6Tt,因而重质原油将成配方,开发一个重油轻质化化学添加剂计算机优化为21世纪的重要能源。我国原油普遍偏重,一般石.仿真系统，实现化学添加剂的配方优化能在计算机脑油和直馏轻柴油的产率仅为1/3 左右,因此开展上进行仿真实验。实现了用较少的试验点、用较少的实验次数获得最多信息,建立数学模型,有效地进重油轻质化的研究,在我国更为迫切。近年来,很多石化企业科研开发和工程设计单行最优配方的预测。此系统不但有效减少了试验次位联合,以探索有效利用重油的商业政策和致力于数,避免实验的盲目性,并且简化了试验结果的数学分析,同时可提高配方设计人员的工作效率及配方开发与完善各种重油转化工艺,而重油催化裂化是质量,并能寻求一种更为合理的优化方法。本世纪内发展的重点,因此重油轻质化化学添加剂1系统结构设计的配方优化研究就成为亟待解决的关键问题。1.1在化学添加剂研究中,其制备通常要经过多个中国煤化工步骤,反应复杂,影响因素较多,经常要通过大量的MHCNMHG实验确定较好的工艺路线和配方,工作量较大。为收稿日期: 2009-03- 23作者简介:曾庆莹(1984-),女. 毕业于东北林业大学,研究方向为了更好地解决化学添加剂配方问题,使用均匀设计人工.，智能。一136一计算机优化仿真系统|因例车|数关助变系化|线型临对美形|多十对性线多造回回回归回归￥1系统功能结构图1.2系统功能简介数据,也称为用户数据库,与系统数据库分离。模型(1)试验设计数据库中的数据是直接参与配方优化计算的数据，用户可逐个输人因数值,也可输人因数的上下用户也可通过人机接口对该数据库进行编辑、维护,限,系统根据所需的试验次数,自动平均分配因数其中数据的修改与系统数据库无关。值。系统根据用户输人的试验数据(因素数级水平(7)文件操作数)安排试验,用户也可根据试验因数是否有约束条系统生成的各种模型和配方可以文件形式存件,选择有约束配方还是无约束配方进行设计。储,也可对配方文件进行打开浏览、换名存储或打印(2)模型分析输出等操作。用户可根据试验的结果集,选择适当的回归对(8)系统帮助应关系。根据以往的经验选择回归模型分析方法和为用户提供有关系统使用的各种帮助信息。回归计算方法,分析出回归模型后,进行显著性检2重油 轻质化化学添加剂试验验,如果此模型不显著,重新选择回归模型分析方法要使重油轻质化,就要打破传统重油乳化技术，和回归计算方法,直至模型显著为止。研究一种化学添加剂，使它降低粘度、脱硫、提高热(3)试验优化系统为用户提供了三种优化方法:单纯形,网格值,使其燃料油能充分燃烧。针对重油具有粘度高、法,复形调优法。用户可根据优化结果配置试验数流动性差、闪点高、可燃性差等特点,以增加(H/C)a值为主攻方向,使其接近柴油(H/C)a值1.72"。据,进行试验。HS-A柴油机燃料油技术的关键是化学添加剂,(4)绘制因数变化曲线绘制目标与各因素之间的关系曲线,各因素之在化学添加剂中,以加氢剂为主进行反复试验,寻找间的影响曲线。帮助用户进-步分析因数和指标的适合重油的加氢剂，做化学添加剂的主要元素。在试验中对几十种化学元素及化合物进行分析、比较,信息,提高试验的精确度。又对近百个化学方程式分析、计算,最后优选了主要(5)反比例关系模型分析因数与指标间成反比关系,并建立模型和化学成分有:A、B、C.D作为加氢剂的主要成分”。绘图。2.1试验方案生成(6)数据库管理试验方案生成的运行示意图如图2所示。①系统数据库管理子系统:有原料数据库及标模刑生成的示音图加图3所示。中国煤化工、准数据库。系统数据库又称公用数据库,仅供建立配方模型用,不参与配方的优化计算。用户可以通MHCNMH G型为Y=1.266+6过人机接口对系统数据库进行编辑、维护。0.3106X3 - 0.0473X1X2,得A, B,C,D最优值为:A=②模型数据库管理子系统:用于存放配方模型1.4,B=1.2,C=1.8,D=0.9。一137一:自文发持成，图2试验方案图5 C成分在重油中的作用6向网品和无化网图:图3模型生成图6 A与B之间的变化一幸油打盛化9学配为计题 凯使化而生自交量情度。品黄化量H:图4配方优化图7 A与C之间的变化关系2.2 数据分析根据模型可看出,C对模型影响大,所以测试C成分在重油中的作用。即对(H/C)a 值的影响如图5所示。自安量E从坐标图可看出,随着C比例的增加,(H/C)a国家奥化酸面:值随着增加,所以,重油加C成分后对氢碳比的提高有好处。各因数之间的变化关系如图6-8所示。将A,B,C,D最优值为:A=1.4,B=1.2,C=中国煤化工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,此系统优化配方较理想,同时摸清了各因素之图8 B与C之间的变化关系间的影响关系。(下转第148页)一138--特性,FPGA在嵌人式系统中的应用也面临一系列件并在寄存器传送级进行例化,并实现一定的逻的挑战。辑,最终在FPGA平台上运行,需要具备相当的FPCA首先,嵌入式处理器及其主要的外设元件大部设计能力。分在FPCA可编程范畴之外,且与微控制器单元最后,系统设计的功能也是制约FPCA成为主(MCU)相比,大型的足以为处理器应用提供平台的流嵌入式系统平台的一个重要因素。因为FPGA支FPGA要昂贵得多,这限制了FPCA 在嵌人式系统中持的功能毕竟有限。如果正在设计多个不同类型的的应用范围。系统,可能通用硬件设计工具最为适合。其欺,如何根据FPGA的可重配置性的特点,合总之,尽管FPCA具有得天独厚的优越性,但是理的评估设计过程,寻求最佳设计方案。设计一个在嵌入式系统中的应用依然面临上述一系列的挑以FPGA为开发平台的嵌入式系统,首先要规划系.战。应当通过工艺上的不断创新,尽可能提高FPGA统算法的资源分配及实施方案。如果将整个应用都的性能,不断完善I/0、DSP 和存储器等功能,开发出在FPCA.上运行,则无须键盘、显示器等用户交互方更加完善的FPGA的设计平台,同时尽量降低FPCA式。如果将应用嵌人到FPCA中去同时希望在PC设计学习的门槛。这样才更加有利于FPCA在更宽上运行Windows 用户界面,则需要开发在Windows广 的领域内得到更加广泛的应用。下运行的程序来和FPGA进行通信。这就需要考虑5结束语系统配置的问题。有的FPCA开发工具要求开发由于FPGA支持技术的迅速发展以及本身无与FPGA周边所有硬件,另一些则要求使用一种特殊伦比的优势特点,不仅推动了FPGA在嵌人式系统的内嵌有FPGA的电路板。如果系统需要与PC连中的应用,也推动了整个嵌人式系统设计技术的发接,则应选择能够跨平台的设计工具,否则设计的效展。尽管FPGA在嵌人式系统的应用中遇到了一系率就要受到影响。列的挑战,但是随着FPCA嵌人式设计平台的不断再次,即使确定了系统方案,可能还是无法将整完善,随着FPGA工艺的不断进步和开发工具的不个应用程序嵌人到FPCA中去,毕竟FPCA的逻辑数断增强,FPCA在嵌入式系统中的应用将更加广泛。.量有限,并且最终放人FPGA中的代码因设计人员有理由相信FPCA在嵌人式系统中应用的美好前景,一个崭新的FPGA和嵌人式系统和谐发展的新以及综合工具不同而导致效率也不同。另外,在FPGA集成到嵌入式系统的过程中,如时代必将到来。何配置FPCA的逻辑也是嵌人式工程师所面临的一.参考文献:[1] Virtex I Pro FPGA User' s Mamual[2] . Xilinx lne, 2004.个重要挑战。许多嵌人式工程师对实时系统下的微[2] Micro Blae Development Kit User's Marmal[Z].Xilix Ine, 2004.处理器编程非常熟练,但未必具备芯片级设计工具[3] Noe nI Proceser Rerece Handbook[2]. Altera, 2006.和设计语言如VHDL方面的知识。如果以FPGA作[4] 昌京建,金佳.嵌入式系统设计即将进人软核时代[M].中国单片机公共实验室,004.为系统开发平台,在HDL范围内找到需要的系统元责任编辑:肖滨(上接第138页)提供了一种可供借鉴的重要方法,大大缩短了新产3结束语品的开发周期。经实践表明,设计中采用的算法完本文成功地将均匀试验设计方法、最优化技术全满足重油轻质化化学添加剂配方优化的设计目和计算机技术结合起来,应用到重油轻质化配方中，标 ,达到使用者的配方要求,其设计思想完全可以借并设计此优化系统。使得从选取原料和配方优化，鉴 到其他领域的配方优化中去。到分析调整等-系列过程全由计算机来自动完成、参考文献:这样既大大减少了试验次数,又减轻了人工配方的[1] 王志成，曹志德,张洪歧. HS_A柴油机燃料油技术研究[J].热工作量和配方结果的误差程度,降低了试验成本,提中国煤化工。最方向([].石油炼制与高了计算精度和配方质量,方便高效地进行新配方TYHCNMHG研究,同时得到了比较理想的试验结论。此系统为[3]方开素.均匀设计与均勾设计表[M].北京:科学出版补,1994.实际工程中重油轻质化化学添加剂的最优配方设计责任编辑:么丽革一148一