發(fā)布時間：2020-09-14所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：石灰作為重要的工業(yè)原材料，石灰通過石灰窯煅燒而來，由于石灰窯溫度控制系統(tǒng)具有大純滯后、非線性、嚴重耦合等特征，會影響石灰石煅燒溫度的穩(wěn)定性，從而影響石灰的活性。針對普通的PID控制算法魯棒性較差，很難得到滿意的控制效果，因此提出數(shù)值模擬
摘要：石灰作為重要的工業(yè)原材料，石灰通過石灰窯煅燒而來，由于石灰窯溫度控制系統(tǒng)具有大純滯后、非線性、嚴重耦合等特征，會影響石灰石煅燒溫度的穩(wěn)定性，從而影響石灰的活性。針對普通的PID控制算法魯棒性較差，很難得到滿意的控制效果，因此提出數(shù)值模擬軟件的研制.本文給出了系統(tǒng)的動態(tài)仿真和先進的控制策略。結(jié)合筆者的實踐經(jīng)驗，本文主要探討了石灰窯煅燒石灰石溫度優(yōu)化控制研究。
關(guān)鍵詞：石灰窯;煅燒石灰石;溫度優(yōu)化控制;研究
引言：介紹了APILOT-植物間歇反應器的數(shù)學模型和數(shù)值模擬軟件的研制.本文給出了系統(tǒng)的動態(tài)仿真和先進的控制策略。本文介紹了一種可變加熱/冷卻溫度控制結(jié)構(gòu)的多用途間歇反應器的研制和特點。這種策略是基于使用熱流作為操縱變量。
1. 工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度優(yōu)化控制研究
大量的工業(yè)過程，如聚合物的生產(chǎn)、特種和精細化學品的生產(chǎn)、藥品、生物制品以及其他不能連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，都是批量生產(chǎn)的，在許多情況下，這種操作模式被用于生產(chǎn)各種需要有明顯不同特性的產(chǎn)品，如轉(zhuǎn)化時間、反應熱等。這類反應堆的良好控制往往難以實現(xiàn)(朱巴和哈默，1986年)，因為它們具有靈活和多用途的特點(不同的操作配置和對不同產(chǎn)品使用這些反應堆)。提高了間歇反應器的可重復性，提高了產(chǎn)率和選擇性，必須大幅度提高間歇反應器的自動化程度.由于反應混合物的復雜性和在線測量的困難，間歇反應器的控制本質(zhì)上是一個溫度控制問題。此外，控制性能主要取決于與反應器相關(guān)的加熱-冷卻系統(tǒng)。工業(yè)上常用兩種主要的打漿冷卻系統(tǒng)：統(tǒng)或多流體系統(tǒng)和單流體系統(tǒng)。[1]
相關(guān)期刊推薦：《計算機仿真》是由中國航天科工集團公司主管,由中國航天科工集團第二院十七所主辦。目前，設(shè)有:仿真技術(shù)綜述、軍事領(lǐng)域仿真、人工智能與系統(tǒng)分析、航空、航天領(lǐng)域仿真、化工領(lǐng)域仿真、汽車仿真、分布交互式實時仿真、仿真應用與研究、過程的建模與驗證、仿真培訓系統(tǒng)、虛擬仿真、仿真方法與算法等20多個欄目。
眾所周知的交替系統(tǒng)使效用流體交替地在導管架內(nèi)流動.這些熱流體可在給定的溫度下使用(工廠公用設(shè)施)。它是工業(yè)上使用最廣泛的系統(tǒng)(90%以上)，因為設(shè)計相對容易，成本較低(直接使用工廠的公用設(shè)施)。因此，這類過程的控制任務比較困難，可以分為兩部分：一是選擇合適的流體，二是對該實用流體的流量采取適當?shù)拇胧允蛊錆M意地跟蹤出理想的溫度分布。因此，要從加熱到冷卻，需要更換流體，從而導致操作的連續(xù)性。選擇性構(gòu)型是單流體體系。該系統(tǒng)只使用一種流體，其溫度可以通過中間熱環(huán)進行修改，以達到預期的反應器溫度，其中可能包括節(jié)流交換器、動力攪拌器等。然而，這種外部熱環(huán)掃描的動態(tài)正在受到懲罰，特別是在迫切需要快速冷卻或加熱的情況下。新的加熱-冷卻系統(tǒng)，它利用蒸汽(乙二醇/水)在需要快速加熱(冷卻)時的大加熱(冷卻)能力。另一方面，對于正常的操作條件，使用單一的流體以足夠快的流速循環(huán)，以確保良好的傳熱系數(shù)為首選。開發(fā)了一種新的控制和監(jiān)督方法。它是基于在線計算每種結(jié)構(gòu)的最大熱流容量(即：蒸汽、中間流體、乙二醇/水)，并由控制器計算跟蹤溫度設(shè)定點所需的熱流(操縱變量)。[2]
2. 石灰窯煅燒石灰石溫度優(yōu)化控制研究
2.1結(jié)構(gòu)
窯本身一般被認為由三部分組成。第一部分是預熱器或鏈段，其中碳酸鈣干燥和球化。第二部分是煅燒區(qū)，加熱到1150℃左右，然后轉(zhuǎn)化為氧化鈣。有些爐窯有一個第三節(jié)，那里的生石灰是冷卻的，二次燃燒的空氣是預熱的。在大多數(shù)情況下，冷卻器是由在窯爐燃燒端的窯周周圍布置的一系列管子組成的。在900℃以上的溫度下，吸熱法需要3.0kJ/kg的石灰。大多數(shù)窯爐使用天然氣或石油作為燃料來源。有些裝置使用生態(tài)燃料，但人們擔心灰渣會在石灰中造成有害的污染物堆積，這可能會對再吸收廠產(chǎn)生的燒堿質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。飼料通過窯的運輸時間隨生產(chǎn)速度而變化，但通常在3至4小時之間。[3]
2.2燃燒器
在許多窯爐中，燃燒器被用來破壞紙漿廠其他部分產(chǎn)生的不可凝結(jié)氣體(NCG)。這些氣體與主要燃料一起在石灰窯中收集和燃燒。NCGS的可調(diào)熱值會對窯的運行造成額外的干擾。石灰窯受到許多干擾和變化，有些是可以測量的，有些則是不能測量的。對窯的運作產(chǎn)生不利影響的常見問題是：由于過濾作用的改變和濾布的周期性重裝，泥漿進料率的變化，不同的泥漿含水量，泥料中過量的碳酸鈉(NaCO 3)，在窯中燃燒的NCG中流動和熱量的變化，非線性燃燒和酸橙煅燒特性，儀器控制回路的手動操作，不可靠操作高爐窯爐儀器，操作人員傾向于以“舒適”模式而不是最有效的方式運行窯爐，一班和下一班之間的窯控制策略不同，每次換檔時都會造成窯頂。[4]
2.3動態(tài)仿真與預測控制
動態(tài)仿真與預測控制器，開發(fā)控制系統(tǒng)所需的數(shù)學過程模型的準確性和復雜性取決于加工目標、控制目標和所需的自動化程度。仿真實驗環(huán)境為：Lenovo，Intel Core-I5，3.3 GHz處理器，500 GB硬盤，操作系統(tǒng)為Windows XP。并將溫度控制方法作為對照組。通過對跟蹤軌跡的跟蹤效果進行分析，以對不同方法的控制性能進行分析。通過對流過其電流信號的大小進行控制，從而對加熱功率進行調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)溫度控制。因此，采用STM32F101R8單片機作為主控器，以達林算法作為控制策略，以監(jiān)測的實時溫度信號為依據(jù)，通過執(zhí)行單元控制流經(jīng)退火爐的電流大小，從而實現(xiàn)對其溫度的控制。
結(jié)束語：綜上所述，控制器在每次采樣時計算與導管套內(nèi)的熱流體交換的熱流量，以達到所需的反應器溫度分布。然后利用這些信息根據(jù)在線計算的最大和最小熱流容量來選擇熱流。這種方法允許克服在間歇反應過程中經(jīng)常遇到的效用流體切換引起的不連續(xù)性。——論文作者：保善裕
