矿热炉煤气回收闭环控制系统

【摘要】：随着工业发展越来越快,我国工业废气污染也越来越严重,其中矿热炉在冶炼时产生烟尘是一种非常典型的工业废气,其特点是废气量大、温度高、烟尘浓度高以及部分气体还有剧毒,直接排放对空气环境造成的危害非常大。如何合理利用矿热炉产生的废气,提高煤气回收率,保护环境已经成为需要研究和解决的重要课题。 中钢集团吉林铁合金股份有限公司现有的高碳铬铁封闭电炉煤气回收系统是手动控制,虽然能到达90%以上的回收率,但是耗能费工。所以,在现有条件的基础上对煤气回收系统进行闭环自动控制改造是极有意义的。 矿热炉煤气回收系统因大惯性、非线性和时变性等因素,难以获得精准的数学模型。对此,常规的控制方法往往难以奏效,而模糊控制却有很好的效果。在煤气回收过程中,每个输入对其输出均有影响,是一个双输入双输出的交叉耦合系统,从而使过程变得更为复杂。针对系统的这一特点,本文提出一种模糊解耦模糊控制系统,以实现低功耗、低污染、高效率的煤气回收。 本文的主要工作和成果是： (1)为了实现煤气回收闭环控制系统,数据的采集是不可缺少的部分,我们利用PCI-8310数据采集卡实现了炉前数据的采集,而风机房距离炉前位置较远,所以采用了RS-485网络进行数据的传送； (2)为了便于数据采集和处理本文使用工业控制计算机作为上位机对炉前数据进行采集和分析,风机数据的采集由下位机完成。上位机通过组态王软件完成过程参数的监视、报警、系统参数的设定、报表的存档打印以及控制算法的实现。 (3)本文通过分析回流调节阀、文氏管侯口位置和炉膛压力、文氏管压差之间的大滞后、非线性的耦合关系,确立了使用模糊控制算法对其控制,在通过模糊解耦方法实现炉膛压力和文氏管压差的解耦,最后得到补偿表加到模糊控制输出中,实现了煤气回收系统双模糊控制。 (4)本文在确定控制器的数学模型之后对其进行了仿真,其结果表明,本文提出方案的合理性和先进性；最后运行的数据证明,本控制器提高了系统的抗干扰能力,保证系统稳而高的回收率,大大减少了空气污染。 【关键词】：矿热炉 煤气回收 模糊控制 解耦
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题背景及意义7-8
• 1.2 煤气回收国内外现状8
• 1.3 煤气回收利用技术概况8-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 煤气净化回收系统的工艺流程及硬件设备12-21
• 2.1 本系统煤气回收的方法12
• 2.2 矿热炉煤气净化回收工艺流程12-13
• 2.3 系统的硬件设备13-17
• 2.4 检测系统17-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 煤气净化回收系统控制器的设计21-37
• 3.1 煤气净化系统控制方案的提出21-24
• 3.2 模糊控制器24-32
• 3.3 解耦控制器32-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 煤气净化回收系统仿真37-45
• 4.1 MATLAB概述37
• 4.2 仿真对象数学模型的建立37-38
• 4.3 控制策略的设计38-42
• 4.4 模糊解耦控制器与传统PI控制器的仿真对比42-43
• 4.5 传统PID控制器的仿真结果43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第五章 煤气净化回收系统的实现45-62
• 5.1 PCI-8310数据采集接口卡46-52
• 5.2 PCI-8327 D/A输出卡52-55
• 5.3 RS-485布线网络55-56
• 5.4 回流调节阀控制系统56
• 5.5 侯口位置调节系统56-57
• 5.6 组态监视系统57-59
• 5.7 系统调试59-61
• 5.8 本章小结61-62
• 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 作者简介66
• 攻读硕士学位期间研究成果66-67

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