论文摘要
氧化铝生产方法主要包括烧结法、拜尔法和拜尔烧结联合法。由于我国铝土矿铝硅比低,氧化铝生产主要采用烧结法和联合法。在烧结法氧化铝生产过程中,溶出过程的作用是将回转窑烧成熟料中的Al2O3和Na2O尽可能完全转入溶液中,该过程是处于烧结法工艺干法与湿法的交会处,是整个烧结法生产技术经济指标的核心控制环节。该过程具有非线性、大时滞、慢时变、关键工艺参数无法在线测量等综合复杂特性,其控制和优化技术的研究具有重要意义和相当难度。如何设计溶出过程控制系统成为具有重要实用价值的研究课题。本文依托国家863高技术发展计划,开展了氧化铝溶出过程控制系统的设计与开发。本文的主要研究内容如下：(1)结合氧化铝溶出过程的特点和控制要求,提出了包括过程控制层与过程监控层的氧化铝生产溶出过程计算机控制系统结构,进行了系统的功能设计与硬件设计。该系统具体物理实现框架由以太网、控制网两层网络结构组成,以实现控制系统的信息集成和功能集成。其中,在过程控制层中,设计了溶出优化控制系统,通过在线调整底层基础回路的设定值以保证关键工艺指标铝酸钠浓度在目标范围内。(2)开展了氧化铝溶出过程的智能控制策略的研究,提出了基于专家推理技术的铝酸钠指标智能优化控制策略,研究了基于黄金分割法基础控制回路的PID控制器参数整定策略以及包括过程回路控制和设备联锁逻辑控制策略。过程回路控制包括熟料下料量控制回路、赤泥洗液流量控制回路和碳分母液流量控制回路。提出溶出回路下料量优化控制方案,根据经验数据建立被控对象控制器的设计模型,并基于黄金分割法对控制器参数进行整定,并对整定参数进行了实验仿真。此外,还探讨了球磨机负荷故障诊断报警策略。(3)在上述工作基础上进一步以山西铝厂熟料溶出工程项目为背景,基于Honeywell公司的PKS DCS进行了溶出过程计算机控制系统的开发。主要包括现场生产工艺流程画面组态、环境组态、历史库组态、趋势组态、报警组态以及报表打印等。油站、球磨机、分级机、板式机、皮带秤、溶出泵等设备启停的本地与远程控制,完成了球磨机、分级机、板式机的启停与故障联锁控制程序的设计开发,和赤泥洗液、碳分母液下料量控制回路的设计与开发,为了消除现场的干扰信号,开发了针对现场特定干扰信号的滤波程序。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景及研究意义1.2 复杂工业过程控制技术的发展及现状1.3 氧化铝溶出过程自动控制的研究现状与发展趋势1.3.1 我国氧化铝工业介绍1.3.2 国内外氧化铝溶出过程自动控制研究现状与发展趋势1.4 氧化铝溶出过程控制现存问题1.5 本文的主要工作第2章 氧化铝溶出生产过程描述2.1 氧化铝溶出过程工艺流程描述2.1.1 烧结法生产氧化铝工艺流程描述2.1.2 氧化铝溶出过程工艺描述2.1.3 氧化铝溶出过程的主要化学反应2.2 各因素对溶出过程产品质量的影响2.3 氧化铝溶出过程控制难点分析及控制目标2.4 本章小结第3章 氧化铝溶出过程计算机控制系统设计3.1 氧化铝溶出过程计算机控制系统的体系结构设计3.2 计算机控制系统的结构与功能3.2.1 过程监控系统的结构及功能3.2.2 过程控制系统的结构及功能3.3 计算机控制系统的硬件结构设计3.3.1 计算机控制系统硬件的设计3.3.2 计算机控制系统硬件的功能3.4 计算机控制系统的软件结构设计3.4.1 计算机控制系统软件的设计3.4.2 计算机控制系统软件的功能3.5 本章小结第4章 氧化铝溶出过程智能控制策略4.1 基础回路控制策略研究4.1.1 熟料下料量控制回路4.1.2 赤泥洗液流量控制回路4.1.3 碳分母液流量控制回路4.1.4 球磨机负荷故障诊断报警4.1.5 系统控制方式的划分4.2 设备联锁控制策略研究4.2.1 设备启动停止过程4.2.2 油站启停故障联锁控制4.2.3 球磨机启停故障联锁控制4.2.4 分级机启停故障联锁控制4.3 智能优化控制策略研究4.4 控制器参数整定方法及仿真试验研究4.4.1 基于黄金分割法的PID控制器参数整定4.4.2 控制器整定参数的仿真研究4.5 本章小结第5章 氧化铝溶出过程控制系统的开发5.1 氧化铝溶出过程工程背景介绍5.2 氧化铝溶出过程控制系统的开发5.2.1 硬件系统的实现5.2.2 过程控制软件的开发及实现5.2.3 过程监控软件的开发及实现5.3 本章小结第6章 本文结论及工作展望6.1 本文的结论6.2 下一步的工作参考文献致谢攻读硕士期间发表的论文作者从事科学研究和学习经历的简历
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标签：氧化铝论文; 溶出论文; 控制系统论文; 联锁控制论文; 过程控制论文;
