炭素煅烧窑工艺分析和控制系统开发

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1、0t：：’，氧0V土ADissertationinMechanicalEngineeringDevelopmentofControlSystemandProcessAnalysisofCarbonCalcinedKilnbyHaoJieSupervisor：ProfessorSongWeigangSeniorEngineerWangChunjiangNortheasternUniversityDecember2007独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的

2、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：翻赉．日期：砷．I≯·加学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。学位论文作者签名：日期：另外，如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。学位论文作者签名：导师签名：签字日期：●东北大学硕士学位论文摘要炭素煅烧窑工艺分析与控制系统开发摘要炭素阳极是铝电解生产过程中非常重要的电

3、极材料，对电解槽的电流效率有决定性的意义。炭素阳极的生产过程包括煅烧、成型、焙烧、组装。煅烧工艺就是把石油焦原料煅烧成具有一定机械强度和理化指标的煅后石油焦，简称煅后焦。煅后焦是炭阳极生产的主要原料，煅后焦的质量决定着阳极块的质量，煅后焦的质量改善与煅烧窑的控制水平密不可分。作为龙头工序的煅烧工艺在铝电解用炭阳极制品的生产系统中起着关键的作用。目前，国内外通用的煅烧工艺大致有以下四种：回转窑、罐式煅烧炉、回转床、电煅炉。其中，回转窑最为广泛，目前世界上大约85％的煅后焦是用回转窑生产的。以贵铝炭素厂3群、4撑回转煅烧窑工艺为背景，对无燃回转煅烧窑过程控制技术进行研究。在详细分析工艺过程、特征以

4、及存在的过程控制技术难点的基础上，确定了三个研究内容，即煅前喂料量的控制，冷却窑出料温度的控制和回转窑煅烧工艺全过程计算机集成控制。应用数字滤波技术对喂料流量的瞬时值进行平滑处理，解决了过程值的波动对控制系统的影响；应用自适应控制技术对送料带速进行控制，降低带速变化对控制系统的影响；把实际喂料流量与喂料设定量的偏差以及偏差变化率引入控制系统，应用模糊控制技术，实现对喂料圆盘转速的控制。降低了喂料量的波动，提高了煅烧窑煅前喂料的定量控制效果，大大减少了喂料量急剧变化烧垮煅烧窑腔体耐火料或工艺指标失控等状况的发生，为后续研究工作的开展打下了良好的基础。应用数学建模，建立了冷却窑冷却过程的数学模型，

5、应用温度、流量串级控制框架解决冷却窑出料温度的自动控制。由于该过程存在非常严重的时间滞后，使得常规的控制手段无法实现(也称不可控)，针对这个问题，结合工艺分析的数据，把预测控制、补偿控制糅合到串级控制系统中。控制程序采用VisualC++开发，通过OPCSERVER实现控制程序与DCS数据库的数据通信。通过实际实验，先调试内环(内喷水流量控制)，然后调试中环(冷却窑排汽温度控制+进入冷却温度的补偿控制)，最后调试外环的预测控制。经过实际调试，得到了一系列的数据和曲线，取得了较好的控制效果。针对工艺系统和控制系统构成的特点，采用DCS集散控制系统作为主架构，同时糅入了PLC可编程序控制系统，应用

6、第三方通信软件实现二者的数据交换。通过异构系统的建立，实现了回转煅烧窑工艺全过程的计算机集成监视控制。关键词：炭素煅烧窑；控制技术；异构系统；预测补偿控制；自适应模糊控制f●'．／■东北大学硕士学位论文AbstractDevelopmentofControlSystemandProcessAnalysisofCarbonCalcinedKilnAbstractCarbonanodeiSaveryimportantelectrodematerialonelectrolyticproducting，ithasadecisivesignificanceeffectonthecurrenteffici

7、encyelectrolyzer．Theproductionprocessingofcarbonanodeincludingcalcination，moldingandbaking，assemble．Burningtechnology，whichiScalcinedpetroleumcokeintorawmaterialswithcertainmechanicalandphysicalandche