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钢丝热处理明火炉控制系统的设计与实现

作　者: 陈静
导　师: 杨英华；付建华
学　校: 东北大学
专　业: 控制工程
关键词: 热处理明火炉空燃比模糊PID 炉温控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在钢丝的冷拨生产过程中,钢丝变得越来越硬、强度也越来越高,而塑性、韧性下降,即产生了冷加工硬化,它阻止了形变的进一步进行。钢丝产生冷加工硬化后必须经热处理后才能继续拉拔。因此,热处理炉是钢丝冷拔生产过程中必不可少的重要设备。本文基于宁夏恒力钢丝绳股份有限公司一分厂燃煤热处理马弗炉现状,阐明了燃煤热处理马弗炉存在的问题及改造成燃气热处理明火炉需要达到的目标。本着节能减排,提高钢丝加质量的目的,从热处理明火炉工艺出发,分析了温度和烟气成份与钢丝氧化脱碳的关系、烟气含氧量与空燃比、炉温变化与煤气流量的关系等。重点分析了热处理明火炉燃烧控制策略,采用模糊PID控制策略、改进型双交叉限幅控制策略及专家控制策略,对煤气、空气流量及炉压进行调节。详细分析了对煤气和空气两个回路的限幅设定和控制过程,在保证空气和煤气的相互跟随关系的同时,加快了系统调节的速度,使热处理明火炉处于最佳燃烧状态。根据热处理明火炉生产过程参数的分析,表明该系统运行可靠,设计选型合理,PLC系统配置灵活、程序可便捷在线调节,炉温控制满足钢丝热处理的工艺要求论文还讨论了热处理明火炉燃烧过程优化模型在工业中的实现方法。调试运行及仿真结果表明,文中控制策略有效地提高了炉温的稳定性,为热处理明火炉燃烧控制提供了一种有宜的尝试。

全文目录

摘要  5-6
英文摘要  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 钢丝热处理炉炉型简介  12-13
  1.3 国内外钢丝热处理炉控制系统的应用现状及发展趋势  13-16
    1.3.1 国内钢丝热处理炉控制系统的应用现状及发展趋势  14-15
    1.3.2 国外钢丝热处理炉控制系统的应用现状及发展趋势  15-16
  1.4 研究钢丝热处理明火炉优化控制系统的意义  16-17
  1.5 论文内容和主要工作  17-18
第2章热处理明火炉工艺简介  18-28
  2.1 热处理明火炉工艺概述  18-21
  2.2 热处理明火炉燃烧状态分析  21-24
    2.2.1 钢丝的氧化烧损  21-23
    2.2.2 钢丝的脱碳  23-24
  2.3 热处理明火炉燃烧过程控制分析  24-27
    2.3.1 空燃比与空气过剩系数的关系  24-25
    2.3.2 空燃比的控制  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章热处理明火炉控制系统设计  28-46
  3.1 热处理明火炉燃烧控制总体结构设计  28-31
  3.2 温度控制策略  31-37
    3.2.1 模糊PID控制策略  31-34
    3.2.2 改进型双交叉限幅控制策略  34-36
    3.2.3 专家控制策略  36-37
  3.3 炉压控制系统  37-38
  3.4 控制系统硬件设计及功能分配  38-39
  3.5 控制系统信号检测  39-44
    3.5.1 系统温度信号的检测  40-41
    3.5.2 系统压力信号的检测  41
    3.5.3 系统流量信号的检测  41-43
    3.5.4 系统烟气含氧量信号的检测  43-44
  3.6 本章小结  44-46
第4章热处理明火炉控制系统实现  46-64
  4.1 上位机监控系统功能实现  46-47
  4.2 燃烧控制算法实现  47-58
    4.2.1 模糊PID算法的实现  49-53
    4.2.2 改进型双交叉限幅算法的实现  53-56
    4.2.3 专家控制策略的实现  56-58
  4.3 热处理明火炉系统调试和分析  58-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章结束语  64-66
参考文献  66-68
致谢  68

钢丝热处理明火炉控制系统的设计与实现

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