微细铝粉生产过程中的氮气压力控制策略研究

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随着航空航天、电子等高新科技的迅猛发展,以及铝粉在表面工程、激光等方向的创新应用,各类企业对铝粉原料的需求不断地向着微细、高纯、球形化的方向发展,从而对铝粉生产和制备的过程控制,提出了越来越高的要求。本文结合某企业微细铝粉生产和分级过程实际,在对铝粉氮气雾化分级的工艺原理和生产过程的基本控制要求分析基础上,着重讨论了氮气压力变化对雾化分级效率的影响,分别设计了雾化过程的环境氮气压力和分级过程的分级机氮气压力的控制策略。针对雾化过程阀门开度和氮气流量之间的非线性特点,设计了一种Fuzzy-PID复合控制器,通过切换算子实现输出在模糊控制和PID控制间的快速平滑过渡,该方法既保持了模糊算法对于非线性系统快速动作的瞬态优势,又获得了PID算法精度高、误差小的稳态优点,能够较好地改善两种策略单独控制非线性系统时的局限性,在生产现场达到了满意的应用效果。针对分级过程旋风机、给料机、平衡罐三处压力干扰使分级机压力长期处于波动状态而影响铝粉分级效率的问题,提出了一种以分级机压力为主参数、平衡罐压力为辅助参数的串级控制策略,并在主回路中引入Smith预估器,该方法不但加快了系统的响应速度、缩短了调节时间,而且对内环压力扰动具有明显的抑制效果,能够有效地提高分级机的工作效率。控制系统选取西门子容错PLC作为核心控制器,与工控机、生产设备组成过程控制网络;选取STEP7和WinCC作为软件开发平台,实现生产设备启停和系统参数配置。该铝粉生产控制系统能够准确、实时、高效的反映和调节生产过程,实现企业所提出的设计目标和控制需求,为提高企业的经济效益创造了条件。
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