稀土萃取过程智能控制系统的研究与开发

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1、东北大学硕士学位论文摘要稀土萃取过程智能控制系统的研究与开发摘要稀土作为工业原料，广泛应用于材料、机械、电子、军事、航天航空、仪器仪表等工业领域，可显著改善产品性能和增加产量，已引起了世界科学技术界越来越广泛的关注和重视。由于稀土各个元素问分离系数较小，结构相近，化学性质相似，其萃取过程级数多且机理复杂，具有多变量、强耦合、非线性、时变及大滞后、萃取组分难以连续测量等综合复杂性，难以实现萃取过程自动化。本文以国家“十五”科技攻关项目“稀土萃取过程在线分析与闭环控制产业化技术(2002BA315A一4)”研究为背景，结合稀土萃取的特点，提出了稀土萃取过程智能控制系统，讨论了系统的结构、功能以及

2、所采用的控制策略。并结合萃取分离提钇生产线的特点，设计和丌发了萃取提钇过程智能控制系统，成功应用于某公司的氧化钇萃取生产线，取得了显著成效。本文主要工作归纳如下：1．结台稀土萃取过程的特点，提出了由智能优化设定和过程回路控制两层结构组成的稀土萃取过程智能控制系统。该系统的智能优化设定层由流量控制设定模型和基于规则的反馈补偿模型组成；过程回路控制层由过程控制和过程监控组成。系统通过以太网实现智能优化设定层和过程回路控制层的信息集成，从而实现萃取生产过程的优化控制和优化运行。2．详细讨论了稀土萃取过程智能控制系统的功能。该系统的智能优化设定层具有流量优化设定、反馈补偿控制和案例存储功能。过程回路

3、控制层由过程控制和过程监控组成，实现流量回路控制、设备顺序启停控制、生产状态监控、参数记录、系统运行管理以及实景监控等功能。3．针对以往萃取过程流量值采用人工设定且控制精度不高的情况，本文提出了稀土萃取过程智能优化控制策略。以产品纯度和料液处理量的生产指标为优化目标值，根据有机萃取剂浓度和料液组分含量的工况输入，由流量控制设定模型给出流量设定值，通过基于规则的反馈补偿模型对流量设定值进行校正，得到流量优化值。并通过流量回路的高精度闭环控制．保证流量输出值稳定跟随流量设定值，实现产品纯度的生产指标。4．结合萃取提钇生产线的特点，以国家“十五”重大科技攻关课题“稀土萃取过程在线分析与闭环控制产业

4、化技术(2002BA315A～4)”为背景，设计开发了稀土萃取过程智能控制系统，及相应软件，并成功应用于某公司氧化钇萃取生产II东北大学硕士学位论文摘要线。实际应用证明，该系统提高了稀土萃取产品纯度和设备运行周期，实现了稀土萃取过程的流量优化设定、优化控制和优化运行。实践表明本文提出的智能控制系统对于稀土萃取过程控制是有效的，并具有广阔的应用前景。关键词；稀土萃取分离智能控制系统Ill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材料。与我⋯+同工作的同志对本

5、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：互覆日期：o站年弓嘎，日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。(如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意。)学位论文作者签名签字日期：导师签名：签字曰期：东北大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论弟一早瑁了匕流程工业包括了石化、冶金、造纸、电力、轻工、制药、环保等在国民经济中占主导地位的行业，其行业

6、特点为生产过程的加工顺序固定不变，生产设施按工艺流程布置，生产过程连续不问断

7、：卜6l。全球500强企业中，流程工业企业有70余家，占15％，其营业收入占总收入的16．5％；我国流程工业企业年产值占全国工业企业年总产值的66％，流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础，是国家的重要基础支柱产业

8、7$I。流程工业生产过程的物流和能量流连续，产品相对稳定，生产周期长，工艺流程基本不变。通过调整在线的工艺参数使生产具有一定范围的柔性；生产过程涉及各种物理及化学过程，具有机理复杂、数据信息量大、处理难度较大的特点。稀土工业作为流程工业的一个重要组成部分，其产品已广泛应用于材料、机械、电子、化工、军事

9、、航天航空、仪器仪表等工业领域，已引起了世界科学和技术界的高度关注和重视。1．1稀土萃取过程自动化系统研究与应用现状1．1．1稀土元素的重要应用稀土的英文名称为RareEarth，直译为中文是“稀有”和“土地”的意思。这一名称是历史的产物，稀土并不稀少，也不是土，而是一组性质十分活泼的金属。稀土是由元素周期表中17个元素组成的一个金属大家族，包括原子序列57～71的15个镧系元素：镧(La)、铈(ce)、镨(