串接石墨化顶推装置的设计与研究

论文摘要

内热串接炉石墨化工艺是一种不用电阻料,电流直接通过由数根焙烧品纵向串接的电极柱,从而产生高温使焙烧品石墨化的生产工艺过程。目前国外大规格高功率、超高功率石墨电极以及铝电解槽用石墨化阴极炭块大部分为内热串接石墨化炉生产。国外该种技术对中国进行封锁。而在串接石墨化炉中一个很重要的装置就是液压顶推装置。液压顶推装置的性能好坏决定了石墨化产品的质量,所以设计一个能稳定性好、响应快速、精度高的液压顶推装置是非常必要的。由于串接柱在石墨化过程中有一定膨胀和收缩,而在结束通电后的冷却过程中,电极柱又会有快速的收缩的过程,都会影响压力的变化,这时顶推装置能够在规定的压力变化范围内自动调整加压压力。具有良好性能的顶推装置是串接石墨化炉中不可缺少的设备。因此,本顶推装置的研制成功不但具有很高的经济效益,而且对我国石墨化炉的研制开发也会起到巨大的作用。本文对顶推装置的阀控压力系统进行了细致、深入的研究；通过对伺服阀的动、静态特性分析,推导出驱动力控制系统的传递函数,并用Matlab进行仿真分析。同时本文介绍了传统PID控制器的控制原理和特点,分析了其算法及其存在的优点,提出了充分利用软件伺服的优势,对系统进行动态PID校正,从而提高了系统的快速性和控制性能。本文以实际项目为背景。作为石墨化炉中的重要组成部分顶推装置的好坏直接关系到整个石墨化过程的成败。所以说本文有较高的理论价值和实用价值。在设计上,本文采用了伺服阀控制液压缸,这样使石墨化过程中压力调整更加快速、准确和稳定。所以说,本系统将和整个石墨化炉一起,在炉石墨化领域里发挥重要的作用。仿真结果表明,所设计的顶推装置系统稳态精度高、超调量小,自趋稳定性好,运行速度快,且极大地简化了程序设计,很好地满足了设计要求,具有潜在的推广应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 内热串接石墨化技术现状
• 1.2 研究顶推装置的目的和意义
• 1.3 本课题设计的具体任务
• 第二章 顶推装置的设计与液压系统的组成
• 2.1 炉尾顶推装置的结构设计
• 2.1.1 内热内串石墨化炉结构
• 2.1.2 炉尾顶推装置的结构设计
• 2.2 炉尾顶推装置液压系统的组成
• 2.2.1 电液伺服控制的概念及系统组成
• 2.2.2 顶推装置的技术性能与液压控制的技术参数
• 2.2.3 液压系统原理图的拟定
• 2.2.4 液压系统主要元件的选型与计算
• 2.2.5 其它辅助元件的选择
• 第三章 电液伺服系统的建模
• 3.1 控制系统的工作原理
• 3.2 基本方程
• 3.3 方框图
• 3.4 简化传递函数
• 3.5 简化传递函数方框图
• 3.6 控制系统具体参数的确定
• 3.7 顶推装置的开环传递函数
• 3.8 本章小结
• 第四章 顶推装置系统的仿真与分析
• 4.1 未校正系统闭环传递函数的零极点分布和根轨迹
• 4.2 未校正系统开环传递函数的Bode图
• 4.3 未校正系统闭环传递函数的单位阶跃响应
• 4.4 顶推装置的系统PID校正
• 4.4.1 PID控制原理
• 4.4.2 系统PID校正后仿真与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 液压系统的维护
• 5.1 确保液压油和液压系统的清洁
• 5.2 防止油温过高
• 5.3 防止液压系统进入空气
• 5.4 加强液压系统的日常维护和保养
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利