【摘 要】
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钛是重要的金属材料,钛冶金工艺流程复杂。作为钛冶金重要流程的沸腾氯化工艺,由于其主体设备沸腾氯化炉是非线性、多变量、强耦合、大滞后的复杂控制对象,国内对该炉的控制尚处
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钛是重要的金属材料,钛冶金工艺流程复杂。作为钛冶金重要流程的沸腾氯化工艺,由于其主体设备沸腾氯化炉是非线性、多变量、强耦合、大滞后的复杂控制对象,国内对该炉的控制尚处于仪表监控、人工手动操作阶段。这成为我国钛冶金工业发展的瓶颈,也影响到其他行业的健康、快速发展。因此,实现沸腾氯化炉的自动化控制意义重大。
由于被控对象沸腾氯化炉的复杂性而无法建立精确的数学模型,基于数学模型的传统控制方法无法适用,因此采用模糊控制。
在分析沸腾氯化工艺流程和控制要求的基础上确定了控制策略,设计出模糊控制系统总体结构,采用分布式控制方式,由下位机控制站和上位机工程师站、操作员站组成。随后确定控制系统的具体检测量和控制量,并结合实际生产环境进行系统硬件选型。控制系统下位机由PLC构成,采用结构化编程方式,对PLC各程序模块进行功能分析、方法选取、算法实现的研究。控制系统上位机由工控机构成,设计了上位机的实时监控画面。
模糊控制器作为模糊控制系统的核心,是模糊控制算法的载体,采用离线计算、在线查询的方式实现。详细给出炉顶温度模糊控制器的设计方法和步骤。
模糊控制系统投入运行后,应用分析表明,炉内温度波动范围小、炉气中氯气浓度低、炉渣中二氧化钛含量少。该控制系统达到了设计要求,运行稳定可靠。与过去的人工操作方式相比,提高了产量和成品率、节约了原料、降低了成本和工人劳动强度、增加了经济效益和生产安全保障。沸腾氯化炉模糊控制系统的设计和应用,结束了我国钛冶金沸腾氯化工艺人工手动控制的历史,提高了钛冶金工艺的自动化水平,也为沸腾氯化工艺自动控制技术的进一步研究积累了经验。
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