检索结果-南通市图书馆

作者：孟玉乾东北大学

学位级别：硕士

气固两相流被广泛应用于高炉煤粉喷吹的气力输送过程,通常采用电容法对气固两相流相浓度进行测量。现有电容式相浓度测量方法中,以固相介质介电常数不变为前提,当固相介质介电常数发生变化时,容易引起较大的测量误差。本文针对柳钢2#高... 详细信息

气固两相流被广泛应用于高炉煤粉喷吹的气力输送过程,通常采用电容法对气固两相流相浓度进行测量。现有电容式相浓度测量方法中,以固相介质介电常数不变为前提,当固相介质介电常数发生变化时,容易引起较大的测量误差。本文针对柳钢2#高炉的喷煤总管测量管径大、喷煤煤种变化频繁、煤粉输送距离远等特点,提出了一种组合电容传感器的能够补偿介电常数变化的喷煤总管质量流量测量方案,结合软测量技术实现煤粉质量流量的在线测量。本文完成的主要工作:(1)了解柳州炼铁厂喷吹工艺,分析现场质量流量影响因素,结合柳钢2#高炉喷煤系统实际情况,确定总管煤粉总管质量流量测量方案;(2)通过查阅文献及相关资料,对现有气固两相流相浓度测量方法进行分析,研究固相介质介电常数变化的补偿方法,并基于此补偿方法建立新型气固两相流电容式相浓度测量系统;(3)基于有限元分析软件ANSYS对平行-螺旋、螺旋-螺旋极板电容传感器进行仿真实验;基于实验室情况下搭建系统平台,对不同材料不同传感器结构进行温度特性试验。获得具有最佳介电常数补偿效果的电容传感器组合形式、结构及尺寸;(4)根据电容信号特点,分别设计浓度和速度测量电路,实现电容信号的滤波放大和信号处理。(5)完成了系统数字电路设计,基于LPC2388芯片为核心,搭建A/D转换电路、以太网通讯电路以及片外存储器电路等;完成基于LPC2388的ARM7芯片的下位机程序编写,实现下位机系统的测量与通讯;(6)分析现场质量流量影响因素,探究合理流量计算方法,在研究互相关与波形比较基础上编写了合理的速度算法,并结合实际情况设计了校正模块;(7)结合现场实际需求,利用Visual Studio 2012编写了上位机软件。主要包括通讯模块、模型参数自动更新模块、数据库管理系统、在线修正模块、人机交互界面和报表系统等。

关键词：质量流量介电常数补偿软测量波形比较

基于介电常数补偿的高炉喷吹系统煤粉质量流量测量方法研究与应用

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基于介电常数补偿的高炉喷吹系统煤粉质量流量测量方法研究与应用

作者：陈成城东北大学

学位级别：硕士

高炉通过管道载送气体,经喷煤总管加分配器向风口喷吹煤粉已成为节焦和改进炼铁工艺的重要举措。高炉喷吹煤粉属于典型的气固两相流流动过程。电容传感机理具有不受载气量影响,响应速度快等优势,是目前工业中普遍认同的高炉煤粉喷吹流... 详细信息

高炉通过管道载送气体,经喷煤总管加分配器向风口喷吹煤粉已成为节焦和改进炼铁工艺的重要举措。高炉喷吹煤粉属于典型的气固两相流流动过程。电容传感机理具有不受载气量影响,响应速度快等优势,是目前工业中普遍认同的高炉煤粉喷吹流动参数测量方法。但是,电容法在测量过程中,均以被测对象的介电常数在测量过程中不变为前提,如果测量对象的介电常数变化会引起较大测量误差。在高炉煤粉喷吹过程中,由于煤种配比、温湿度等原因,造成被测煤粉的介电常数经常变化。因此,研究一种具有介电常数补偿功能的高炉喷吹煤粉质量流量测量方法是工业中亟需解决的难点问题。本文以国家自然科学基金重大项目课题“炼铁过程运行信息的高性能检测方法研究”为背景,在研究补偿介电常数变化的煤粉流动参数测量方法基础上,以某厂2#高炉煤粉喷吹系统为研究对象,提出一种基于多传感器的在线补偿介电常数变化的煤粉质量流量检测方案,在对喷煤过程的历史数据特性进行分析基础上,完成了传感器设计及系统安装调试,通过分析喷煤过程的数据特性,建立了基于长短期记忆神经网络(LSTM)的具有介电常数补偿功能的煤粉质量流量软测量模型。本文的主要工作内容如下:(1)针对现有电容传感机理在测量过程中均以被测对象的介电常数不变为前提,对于介电常数变化的测量对象容易产生较大测量误差的问题,提出了一种基于多电容传感器的在线介电常数补偿测量方法,分析了多电容传感器的平行-螺旋极板,平行-组合极板等不同结构形式及其组合对介电常数补偿结果的影响,确定了多电容传感器的结构组合。(2)分析了某厂2BF煤粉喷吹工艺特点,提出了具有介电常数在线补偿功能的高炉喷吹煤粉质量流量检测方案。针对该厂喷煤系统的特点,设计了具有防爆性能的可检测喷吹罐倒罐状态的介电常数补偿电容传感器及喷煤总管检测传感器,并完成传感器的安装与调试。(3)完成了高炉喷煤生产数据的预处理及数据特征分析。针对工业现场高频高幅噪声问题,研究了基于集合经验模态分解(EEMD)的工业数据噪声去除方法。针对变量间相关性问题,研究了基于K-means聚类方法的变量特征分析,采用聚类方法确定聚类特征,初步判断变量相关性。在变量滞后性分析过程中,采用了基于时滞的最大相关方法,通过寻找局部峰值及全局最优解以获得滞后时间点,进而确定滞后时间以及变量间准确相关信息。(4)研究了介电常数补偿电容传感器所采集数据的特点,分析了补偿数据的使用条件。(5)在数据特性分析的基础上,建立煤粉质量流量软测量模型。针对高炉喷煤系统的强非线性以及滞后性特征,根据高炉喷煤过程数据的时序序列特征,建立了基于粒子群优化的长短期记忆网络(PSO-LSTM)的高炉喷煤过程煤粉质量流量预测模型。结果显示,该预测方法相比于单一长短期记忆模型(LSTM)预测结果更好。采用本文设计的具有介电常数补偿的高炉喷吹煤粉质量流量检测系统,在某厂的2BF进行在线运行,取得较好的测量效果,证明本文提出的方法是有效的。

关键词：质量流量介电常数补偿软测量建模 PSO-LSTM

气力输送粉体质量流量在线检测技术研究与应用

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气力输送粉体质量流量在线检测技术研究与应用

作者：那晓悝东北大学

学位级别：硕士

气力输送粉体过程是典型的气固两相流,由于气固两相流时空分布的不均匀及流型的复杂性,粉体的流动参数,尤其是粉体的质量流量计量是工业中亟需解决的检测难题。基于电容检测原理的粉体质量流量计量是目前最为适用,也是最为常用的方法。... 详细信息

气力输送粉体过程是典型的气固两相流,由于气固两相流时空分布的不均匀及流型的复杂性,粉体的流动参数,尤其是粉体的质量流量计量是工业中亟需解决的检测难题。基于电容检测原理的粉体质量流量计量是目前最为适用,也是最为常用的方法。但是,电容式相浓度检测以粉体介电常数不变为前提。在实际生产中,粉体的介电常数由于温度、湿度和粉种配比等因素经常发生变化,容易引起较大的测量误差,导致质量流量的检测精度降低。因此,需要研究实现在线介电常数补偿的粉体质量流量技术。本文以柳钢2#高炉煤粉喷吹系统为工艺背景,以煤粉质量流量在线计量为研究对象,对具有固相介质介电常数补偿功能的煤粉质量流量检测系统进行了研究,对结合软测量技术实现粉体质量流量在线检测的方法进行了分析,减小由于粉体介电常数变化带来的检测误差。本文的主要工作如下:(1)针对柳钢2#高炉煤粉传输距离远,煤粉流型不稳定和煤粉介电常数不固定的工艺现状,提出基于电容传感器的在线检测系统,并增加补偿传感器获取煤粉介电常数信息,并分析双传感器检测对介电常数变化的补偿效果;(2)采用多元回归拟合的方式建立质量流量检测模型。以电子秤计算瞬时流量作为系统输出变量,结合回归分析和工艺机理分析确定系统输入变量。以罐压稳定等条件筛选有效历史数据实现检测模型的建立。从工艺和数据非线性角度分析,以罐压为模型分段依据,确定分段边界;(3)以使用需求确定系统偏差阈值,以系统检测值偏差超出阈值作为在线校正时机,通过罐压、阀门开度和喷吹设定量等参数作为相同模型判断依据,选取相应历史数据,通过回归拟合在线更新检测模型;(4)提出双传感器检测方案。在保证补偿传感器体积分数固定时,通过公式推导,可得出检测传感器的浓度只与两个传感器的检测电容和标定参数相关的结论,确定补偿传感器可以有效消除介电常数变化导致的误差。以罐重、罐压和上钟阀下钟阀状态判断介电常数补偿时机;(5)对速度采样原始数据进行互相关分析,发现上下游速度信号相关性较低。提出“波形比较法”作为速度改进算法。通过比较上下游信号波峰的高度和宽度,寻找相似波峰,计算所有相似波峰速度差值的算术平均值得到渡越时间,实现速度计算;(6)结合柳钢现场状况,确定安装方案。保证补偿传感器的耐磨性和绝缘性,确定柳钢数据库读取方案和IP地址分配等技术问题,通过断线重连和下位机定时重启等方法解决由于通信距离较远导致连接状况不稳定的问题。

关键词：质量流量介电常数补偿软测量在线校正

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一种新型气固两相流流动参数测量方法研究

一种新型气固两相流流动参数测量方法研究

作者：朱剑东北大学

学位级别：硕士

气固两相流被广泛应用于高炉煤粉喷吹的气力输送过程,通常采用电容法对气固两相流相浓度进行测量。现有电容式相浓度测量方法中,以固相介质介电常数不变为前提,当固相介质介电常数发生变化时,容易引起较大的测量误差,需要对固相介质介... 详细信息

气固两相流被广泛应用于高炉煤粉喷吹的气力输送过程,通常采用电容法对气固两相流相浓度进行测量。现有电容式相浓度测量方法中,以固相介质介电常数不变为前提,当固相介质介电常数发生变化时,容易引起较大的测量误差,需要对固相介质介电常数变化进行补偿。同时,电容法相浓度测量受管道流型影响较大,需要补偿由于流型变化所引起的相浓度测量误差。本文以竖直管道气力输送过程为研究背景,以有限元分析软件ANSYS、流体分析软件FLUENT为研究平台,以电容式相浓度传感器为研究对象,以数值模拟仿真及物理实验验证为研究方法,对具有固相介质介电常数补偿功能的相浓度测量方法进行了研究,对竖直管道气固两相流流型进行了分析,对竖直管道紊流装置进行了设计和优化。本文的主要工作如下：(1)通过查阅文献及相关资料,对现有气固两相流相浓度测量方法进行分析,研究固相介质介电常数变化的补偿方法,并基于此补偿方法建立新型气固两相流电容式相浓度测量系统;(2)基于有限元分析软件ANSYS,研究一对平行表面极板,螺旋极板等不同结构形式电容传感器在固相介质介电常数及体积分数变化时的输出,对电容传感器的输出与等效介电常数的关系进行拟合;(3)对平行-螺旋极板,平行-组合极板等不同结构形式电容传感器组合在不同介质介电常数情况下的输出进行数值模拟,获得具有最佳介电常数补偿效果的电容传感器组合形式、结构及尺寸;(4)分析竖直管道中的气力输送系统中气固两相流的特点,基于计算流体力学软件FLUENT对竖直管道内气固两相流进行建模及数值模拟：(5)考虑颗粒与流体间耦合作用,编写气固相间曳力函数至FLUENT,考虑DPM(Discrete Particle Model)模型及欧拉-欧拉双流体模型的选择,实现竖直管道中气固两相流三维流动过程的数值模拟,并初步研究竖直管道中不同流型下的电容传感器输出特性;(6)分析具有不同结构尺寸的紊流装置对于气固两相流流动状态影响,基于控制变量法及正交试验法对竖直管道紊流装置进行优化,并研究传感器优化布设位置;(7)实验室条件下搭建基于这种新型固相介质体积浓度测量系统的物理实验平台,对此种新型测量系统的可行性进行验证。本文提出了一种新型的具有补偿固相介质介电常数功能的电容式气固两相流相浓度测量方法,研究了竖直管道内的气固两相流流动情况,设计并优化了竖直管道紊流装置。基于搭载有新型测量系统的物理实验平台进行验证性实验,使用新方法的测量误差补偿指标均高于30%。

关键词：浓度测量介电常数补偿紊流装置数值模拟密相气力输送

高炉气力输送煤粉流动参数在线检测技术的研究与应用

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高炉气力输送煤粉流动参数在线检测技术的研究与应用

作者：管宇鹏东北大学

学位级别：硕士

气力粉体输送技术已经在冶金、电力等行业得到广泛应用。其中,质量流量、速度等流动参数是反映气固两相流流动状态的重要参数,对工业生产过程,尤其是对于生产过程的自动化和节约能源至关重要。本文以国家自然科学基金重大项目课题“大... 详细信息

气力粉体输送技术已经在冶金、电力等行业得到广泛应用。其中,质量流量、速度等流动参数是反映气固两相流流动状态的重要参数,对工业生产过程,尤其是对于生产过程的自动化和节约能源至关重要。本文以国家自然科学基金重大项目课题“大型高炉的两贴过程运行信息的高性能检测方法研究”为研究背景,以柳钢2#高炉煤粉喷吹系统为研究对象,针对柳钢喷煤系统输煤总管输送距离长、输煤总管尺寸大及煤种频繁变换的特点,设计了一种能够介电常数补偿煤粉总管质量流量检测系统。论文主要开展如下工作:(1)研究了固相体积浓度的测量方法,提出了一种电容式直接接口的固相体积浓度测量方法,并针对直接接口技术在放电初始、结束及放电行程中的干扰问题进行了改进,为下一步固相体积浓度的测量研究进行了探索;(2)针对工业现场煤种频繁变化的情况,采用了固相介质介电常数变化的补偿方法,并基于此补偿方法建立新型气固两相流电容式浓度测量系统;(3)针对系统测量需求,设计了补偿浓度测量电路、喷煤总管浓度、速度测量电路;以LPC2388芯片为核心设计了 AD转换、以太网通信电路以及偏外存储器电路等,编程实现下位机的测量与通讯;基于Visual C++编写了上位机软件,主要实现流量模型计算、通讯、数据库管理和人机交互界面等。(4)现场安装调试总管流量计和煤粉介电常数补偿装置,实现喷煤总管与补偿传感器与上位机的数据采集与数据通信;(5)建立了煤粉质量流量测量模型,并实现了煤粉质量流量测量模型的在线校正;(6)采用文本设计的煤粉质量流量检测系统,在柳钢2BF进行了连续24小时的煤粉质量流量检测性能测试,与电子秤1小时的喷煤总量进行对比,10s瞬时流量的小时累积流量偏差小于5%。

关键词：介电常数补偿质量流量在线检测软测量直接接口技术