阳极焙烧中温度的软测量

论文摘要

我国大型铝厂的阳极焙烧炉一般采用敞开式焙烧炉，基本上仍处于日轻焙烧炉的技术水平上。目前影响阳极焙烧质量问题的主要因素是温度，如果达不到指定的温度，会出现断裂、爆块、氧化掉渣，使用周期短等不良现象，从而造成了阳极消耗的和制造成本居高不下。因此如何在不停机的情况下，根据现有的历史数据样本，对阳极焙烧中料箱的温度进行预估，由此评价温度值是否符合工艺要求，已成为势在必行的一项任务。在实际工程中，料箱中的温度通常是通过少量热电偶进行测量和监视，由于流场分布的复杂性，料箱温室的开放性，以及大量灰尘等扰动因素，使温度的全面精确测量非常困难；而此温度又是阳极碳块焙烧过程中的核心参数，对于提高产品质量又起到了关键性作用；本文在前期研究工作的基础上，主要进行了以下工作：首先，通过流体学、热力学及其相关知识，初步建立以重油压力为输入阳极焙烧火道温度为输出的数学模型。其次，从火道温度的标准样本库中，可靠提取反映火道温度的若干指标及参数，即重油温度和重油压力。利用置信规则库中的证据推理方法以重油温度和重油压力为先前值对火道温度进行预测，从而建立能够正确反映火道温度特征的置信规则库。再次，由于依据流体学、热力学建立的数学模型并不能准确的反映火道的温度，因此利用遗传算法的最优方法，以置信规则库中训练出的数据为依据对初步建立的数学模型进行遗传算法的参数辩识。从而达到提高阳极碳块质量的最终目标。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 阳极焙烧原理
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究主要内容
• 第2章 数学建模
• 2.1 数学模型基本概念
• 2.2 数学模型的一般方法
• 2.3 数学建模的一般步骤
• 2.4 数学模型的可行性
• 第3章 基于主要环节的数学模型
• 3.1 阳极焙烧重油系统简介
• 3.1.1 质量守恒定律
• 3.1.2 动量守恒定律
• 3.1.3 输油管道动态特性
• 3.2 动量、热量与质量传输过程模型的表述
• 3.2.1 一维传递机理
• 3.2.2 通用微分方程组
• 3.3 阳极焙烧温度模型
• 第4章 置信规则库
• 4.1 基于专家系统的置信规则库概述
• 4.1.1 置信规则库
• 4.1.2 利用证据推理方法的规则推断
• 4.1.3 利用 RIMER最优学习方法训练置信规则库
• 4.2 专家系统置信规则库在阳极焙烧温度测量的应用
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 规则库中的先前值和结果值属性
• 4.2.3 先前值和结果值的参考点
• 4.2.4 规则
• 4.2.5 训练和测试规则库
• 4.2.5.1 挑选训练数据
• 4.2.5.2 训练
• 4.2.5.3 测试
• 4.2.6 利用任意选择的初始规则进行训练
• 4.3 本章小结
• 第5章 遗传算法应用于系统辨识
• 5.1 引言
• 5.2 遗传算法概述
• 5.3 遗传算法的原理与方法
• 5.3.1 编码
• 5.3.2 选择
• 5.3.3 交叉
• 5.3.4 变异
• 5.3.5 适应度函数
• 5.3.6 控制参数选择
• 5.4 GA在系统辨识和模型降阶中的应用
• 5.5 基于遗传算法的系统参数辨识仿真
• 5.6 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文