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电熔镁炉新型控制系统研究与开发

作　者: 董滨
导　师: 柴天佑
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电熔镁炉电极控制智能控制规则决策和推理
分类号: TF355.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景及意义  10
  1.2 电熔镁生产现状  10-11
  1.3 电熔镁炉控制系统概况  11-15
    1.3.1 电熔镁炉控制系统发展现状  12-14
    1.3.2 现有电熔镁炉控制方法存在的问题  14-15
  1.4 本文主要工作  15-18
第2章电熔镁炉熔炼过程及控制难点分析  18-24
  2.1 电熔镁炉熔炼工艺与过程分析  18-19
    2.1.1 电熔镁炉熔炼工艺描述  18
    2.1.2 电熔镁炉熔炼过程分析  18-19
  2.2 电熔镁炉人工操作现状  19-22
  2.3 电熔镁炉控制的难点  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章电熔镁炉新型控制系统控制策略研究  24-38
  3.1 电熔镁炉控制系统控制方法研究  24-25
  3.2 电熔镁炉熔炼电流特性分析  25-26
    3.2.1 电熔镁炉电极升降控制描述  25-26
    3.2.2 电熔镁炉三相电流耦合关系分析  26
  3.3 电熔镁炉新型控制器控制策略研究  26-37
    3.3.1 控制策略总体概述  27-28
    3.3.2 工况辩识控制策略  28-30
    3.3.3 正常工况控制策略  30-37
    3.3.4 异常工况控制策略  37
    3.3.5 排气处理控制策略  37
  3.4 本章小结  37-38
第4章电熔镁炉新型控制系统设计  38-54
  4.1 电熔镁炉新型控制系统整体功能设计  38-40
  4.2 电熔镁炉新型控制系统硬件设计  40-43
    4.2.1 CPU及其扩展模块选型  40-41
    4.2.2 触摸屏选型及组态  41-42
    4.2.3 控制系统远程通讯  42-43
  4.3 电熔镁炉新型控制系统软件设计  43-52
    4.3.1 电极升降控制器设计  44-48
    4.3.2 触摸屏组态设计  48-50
    4.3.3 网络远程监控设计  50-52
  4.4 本章小结  52-54
第5章电熔镁炉新型控制系统开发与应用  54-76
  5.1 电熔镁炉新型控制系统的开发  54-71
    5.1.1 电极控制器软件开发  54-61
    5.1.2 触摸屏组态开发  61-66
    5.1.3 系统通讯发布与远程监控系统  66-71
  5.2 工业现场简介  71-73
  5.3 效果分析  73-74
  5.4 本章小结  74-76
第6章结论与展望  76-78
参考文献  78-82
致谢  82-84
攻读硕士学位期间的主要工作  84

电熔镁炉新型控制系统研究与开发

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