發布時間：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，因此提出數值模擬
摘要：石灰作為重要的工業原材料，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，因此提出數值模擬軟件的研制.本文給出了系統的動態仿真和先進的控制策略。結合筆者的實踐經驗，本文主要探討了石灰窯煅燒石灰石溫度優化控制研究。
關鍵詞：石灰窯;煅燒石灰石;溫度優化控制;研究
引言：介紹了APILOT-植物間歇反應器的數學模型和數值模擬軟件的研制.本文給出了系統的動態仿真和先進的控制策略。本文介紹了一種可變加熱/冷卻溫度控制結構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. 工業生產過程中的溫度優化控制研究
大量的工業過程，如聚合物的生產、特種和精細化學品的生產、藥品、生物制品以及其他不能連續生產的產品，都是批量生產的，在許多情況下，這種操作模式被用于生產各種需要有明顯不同特性的產品，如轉化時間、反應熱等。這類反應堆的良好控制往往難以實現(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的加熱-冷卻系統。工業上常用兩種主要的打漿冷卻系統：統或多流體系統和單流體系統。[1]
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眾所周知的交替系統使效用流體交替地在導管架內流動.這些熱流體可在給定的溫度下使用(工廠公用設施)。它是工業上使用最廣泛的系統(90%以上)，因為設計相對容易，成本較低(直接使用工廠的公用設施)。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的措施，以使其滿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性。選擇性構型是單流體體系。該系統只使用一種流體，其溫度可以通過中間熱環進行修改，以達到預期的反應器溫度，其中可能包括節流交換器、動力攪拌器等。然而，這種外部熱環掃描的動態正在受到懲罰，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，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，以確保良好的傳熱系數為首選。開發了一種新的控制和監督方法。它是基于在線計算每種結構的最大熱流容量(即：蒸汽、中間流體、乙二醇/水)，并由控制器計算跟蹤溫度設定點所需的熱流(操縱變量)。[2]
2. 石灰窯煅燒石灰石溫度優化控制研究
2.1結構
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，加熱到1150℃左右，然后轉化為氧化鈣。有些爐窯有一個第三節，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。大多數窯爐使用天然氣或石油作為燃料來源。有些裝置使用生態燃料，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生的燒堿質量產生不利影響。飼料通過窯的運輸時間隨生產速度而變化，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生的不可凝結氣體(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動態仿真與預測控制
動態仿真與預測控制器，開發控制系統所需的數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。仿真實驗環境為：Lenovo，Intel Core-I5，3.3 GHz處理器，500 GB硬盤，操作系統為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節，進而實現溫度控制。因此，采用STM32F101R8單片機作為主控器，以達林算法作為控制策略，以監測的實時溫度信號為依據，通過執行單元控制流經退火爐的電流大小，從而實現對其溫度的控制。
結束語：綜上所述，控制器在每次采樣時計算與導管套內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常遇到的效用流體切換引起的不連續性。——論文作者：保善裕
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