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氧化铝选矿过程计算机控制软件设计及开发

2020-12-11阅读(872)

氧化铝选矿过程计算机控制软件设计及开发

论文摘要

氧化铝生产主要采用拜耳法和烧结法,烧结法能耗高,铝硅比要求低,拜耳法能耗低,但要求铝硅比高。我国铝土矿丰富,但铝硅比普遍比较低,难以直接采用拜尔法生产。氧化铝选矿过程就是通过磨矿、浮选、浓缩等工序得到高铝硅比的精矿,用于后续的拜尔法生产。氧化铝选矿过程需要监控的设备和参数多、流程长,对自动化要求高。对于给矿过程,存在较大纯滞后环节,给控制系统设计与控制器参数的选择带来困难；分级机出口的溢流粒度只能通过人工化验得到,难以采用闭环控制；浓缩过程中,浓缩机的界面与底流浓度相互耦合,使界面高度与浓度回路相互影响,使得底流浓度难以实现精确控制；本文以中国某氧化铝公司选矿过程自动化工程项目为背景,研究了用于氧化铝选矿生产过程回路控制和逻辑控制的控制策略,设计开发了相应的氧化铝选矿过程计算机控制软件,并将上述软件成功应用到某氧化铝选矿过程生产实际过程中。本文的主要工作内容如下：1.提出了氧化铝选矿过程回路控制策略和设备逻辑联锁控制策略。针对给矿过程存在较大滞后的问题,提出了模糊自适应PID给矿回路控制方法。同时设计了磨机入口补水回路PI控制器,溢流槽液位PI控制控制器,以及分级机溢流浓度和浓密机底流浓度的串级回路控制器,来实现选矿过程的磨机入口补加水、溢流槽液位、分级机溢流浓度和浓密机底流浓度的控制。针对给矿过程设备较多和生产安全运行的需要,设计由平皮带、斜皮带、磨机和分级机上下游设备间的联锁控制。2.设计了氧化铝选矿过程控制系统软件。该软件包括过程控制和过程监控两部分,过程控制部分采用模块化设计方法,设计了模糊自适应PID给矿量回路控制模块、单回路控制模块、串级回路控制模块、普通电机启停控制模块、正反转电机启停控制模块、电动阀门控制模块、变频电机启停控制模块、高压电机启停控制模块及设备联锁启停控制模块；过程监控部分由运行管理和系统管理组成,运行管理完成系统监测功能、设备管理功能、报表打印及历史趋势等功能,系统管理完成用户管理功能、操作员记录功能及系统导航功能。3.开发了氧化铝选矿过程控制系统软件。在I/A Series软件提供的ICC开发平台上开发了选矿过程控制软件,在Foxdraw平台软件上开发了选矿过程监控软件。过程控制系统软件的开发主要包括过程控制回路控制算法的组态以及设备启停联锁控制程序的编写工作等；过程监控系统软件的开发主要包括运行管理监控和系统管理监控的开发工作。4.将本文设计与开发的氧化铝选矿过程计算机控制软件应用于某氧化铝选矿厂的实际生产过程中。通过工业试验与运行结果表明,控制软件实现了设计功能,部分回路自动控制,保证选矿生产过程的稳定运行,满足现场的控制要求,保证了生产的安全、稳定运行。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.2 复杂工业过程计算机控制技术的研究现状
  • 1.3 选矿过程控制的研究与应用
  • 1.4 选矿过程控制方面现存的问题及本文主要工作
  • 第2章 氧化铝选矿生产过程描述
  • 2.1 氧化铝选矿生产工艺流程
  • 2.1.1 粉矿仓工序
  • 2.1.2 磨矿工序
  • 2.1.3 浮选工序
  • 2.1.4 脱水工序
  • 2.2 选矿生产过程控制目标、难点及影响因素
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 氧化铝选矿生产过程控制策略
  • 3.1 过程控制需求
  • 3.2 氧化铝选矿过程回路控制策略
  • 3.2.1 给矿量回路控制
  • 3.2.2 磨机入口补水回路控制
  • 3.2.3 分级机溢流浓度回路控制
  • 3.2.4 溢流槽液位回路控制
  • 3.2.5 浓密机底流浓度回路控制
  • 3.3 氧化铝选矿过程逻辑联锁控制策略
  • 3.3.1 设备启动联锁
  • 3.3.2 设备停止联锁
  • 3.4 给矿量模糊自适应控制器设计
  • 3.4.1 模糊自适应控制器结构
  • 3.4.2 PID初始参数的确定
  • 3.4.3 PID参数模糊自适应调整算法
  • 3.4.4 给矿量回路模糊自适应PID控制器仿真研究
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 氧化铝选矿过程控制系统软件的设计
  • 4.1 氧化铝选矿过程控制软件设计需求
  • 4.2 氧化铝选矿过程控制系统的网络体系结构
  • 4.3 过程控制系统软件设计
  • 4.3.1 结构设计
  • 4.3.2 功能设计
  • 4.4 过程监控系统软件设计
  • 4.4.1 结构设计
  • 4.4.2 功能设计
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 氧化铝选矿过程控制系统软件的开发及工程应用
  • 5.1 工程背景
  • 5.2 计算机控制系统的开发
  • 5.2.1 控制系统硬件介绍
  • 5.2.2 控制系统的开发与实现
  • 5.3 过程监控系统软件功能验证
  • 5.4 氧化铝选矿过程控制系统工程实施及应用成效
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 结束语
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间的主要工作

    • 相关论文文献

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