电熔镁炉新型控制系统研究与开发

论文摘要

电熔镁砂是一种纯度高,耐高温,结构致密的高级耐火材料,被广泛地应用于冶金航天工业,核工业,光学和电子工业,超导材料,高温窥视镜等诸多领域。目前,电熔镁砂生产行业中应用最广泛的是三相交流电熔镁炉。电熔镁熔炼是以轻烧氧化镁粉或菱镁矿为原料,利用电流通过炉料时炉料电阻产生的热量,以及电弧产生的热量使炉料熔化,从而得到较高纯度的电熔镁砂结晶体。在电熔镁炉熔炼过程中,主要利用由人工手动控制熔炼电流,由于熔炼过程复杂具有较强非线性、时变性和强耦合性以及外界扰动使熔炼电流不停地变动,造成产品能耗高、高品位产品含量低,所以实现电熔镁炉熔炼电流自动控制具有重要意义。本文以国家科技支撑计划项目“镁产业综合节能技术创新工程”为依托,以降低能耗和提高产品高品位率为目标,设计与开发了电熔镁炉新型控制系统,并成功应用于现场,实现电熔镁炉熔炼过程三相电极自动控制。本文主要研究工作如下:(1)在分析电熔镁炉熔炼过程特性的和控制目标基础上,针对交流电熔镁炉熔炼过程具有非线性、强耦合、随机干扰频繁的特性,电极电流稳定性差,产品能耗高,传统控制方法无法达到满意的控制效果的问题,提出了基于正常工况、异常工况、排气处理三个不同工况辨识的电熔镁炉过程控制策略。(2)基于上述控制策略设计开发了电熔镁炉新型控制系统。新型控制系统对电极升降控制策略进行了改进,人机交互接口方面新增了触摸屏的设计与开发,网络通讯方面新扩展了网络信息发布功能等。实现现场过程控制、过程数据归档、熔炼过程分析、实时和历史曲线显示、电流设定等功能。(3)将电熔镁炉新型控制系统应用与工业现场,提高了产品高品位率,节约了吨耗电量,取得了一定的社会效益和经济效益,实现了预期的控制目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 电熔镁生产现状
• 1.3 电熔镁炉控制系统概况
• 1.3.1 电熔镁炉控制系统发展现状
• 1.3.2 现有电熔镁炉控制方法存在的问题
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 电熔镁炉熔炼过程及控制难点分析
• 2.1 电熔镁炉熔炼工艺与过程分析
• 2.1.1 电熔镁炉熔炼工艺描述
• 2.1.2 电熔镁炉熔炼过程分析
• 2.2 电熔镁炉人工操作现状
• 2.3 电熔镁炉控制的难点
• 2.4 本章小结
• 第3章 电熔镁炉新型控制系统控制策略研究
• 3.1 电熔镁炉控制系统控制方法研究
• 3.2 电熔镁炉熔炼电流特性分析
• 3.2.1 电熔镁炉电极升降控制描述
• 3.2.2 电熔镁炉三相电流耦合关系分析
• 3.3 电熔镁炉新型控制器控制策略研究
• 3.3.1 控制策略总体概述
• 3.3.2 工况辩识控制策略
• 3.3.3 正常工况控制策略
• 3.3.4 异常工况控制策略
• 3.3.5 排气处理控制策略
• 3.4 本章小结
• 第4章 电熔镁炉新型控制系统设计
• 4.1 电熔镁炉新型控制系统整体功能设计
• 4.2 电熔镁炉新型控制系统硬件设计
• 4.2.1 CPU及其扩展模块选型
• 4.2.2 触摸屏选型及组态
• 4.2.3 控制系统远程通讯
• 4.3 电熔镁炉新型控制系统软件设计
• 4.3.1 电极升降控制器设计
• 4.3.2 触摸屏组态设计
• 4.3.3 网络远程监控设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 电熔镁炉新型控制系统开发与应用
• 5.1 电熔镁炉新型控制系统的开发
• 5.1.1 电极控制器软件开发
• 5.1.2 触摸屏组态开发
• 5.1.3 系统通讯发布与远程监控系统
• 5.2 工业现场简介
• 5.3 效果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要工作