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作者：徐亮长春工业大学

学位级别：硕士

冶金行业中,氩氧精炼法是以氧代电简化了生产工序并降低生产成本,更节能环保。而这种方法也被广泛应用,这种方法也叫AOD (Argon Oxygen Decarburization Converter)法。但AOD炉冶炼低碳铬铁合金温度要比普通冶炼时高100℃-250℃以上,这... 详细信息

冶金行业中,氩氧精炼法是以氧代电简化了生产工序并降低生产成本,更节能环保。而这种方法也被广泛应用,这种方法也叫AOD (Argon Oxygen Decarburization Converter)法。但AOD炉冶炼低碳铬铁合金温度要比普通冶炼时高100℃-250℃以上,这就使冶炼过程中更易发生喷溅事故。喷溅事故会带来设备损坏、物料流失、经济损失甚至人员伤亡。所以抑制AOD炉喷溅十分关键。本文以AOD炉冶炼过程为研究对象,基于AOD炉的内部以及外部在冶炼过程中发生喷溅时的特点进行研究,例如炉内振动和声音等喷溅特征,将其中一些特征信号进行提取及融合,进而重构喷溅信号,形成基于多传感器信息融合的喷溅计量方法及检测技术,通过建立喷溅强度与枪位、供气强度以及加料方式等参数的关系模型,进而构建模糊控制规则,按照控制规则给出枪位、供氧强度、供氩(氮)强度和喷溅抑制剂等控制量,构建基于智能控制的抑制喷溅的决策支持系统;为提高产品收得率和事故评估及保证生产安全,提供一种控制方法。首先通过多个传感器,采集反应喷溅的声音和振动的特征信号,通过信息融合技术确定冶炼过程中AOD炉内的喷溅强度信号,建立喷溅强度信号与∑Cr2O3的关系模型,进而利用喷溅强度表征喷溅。将喷溅强度信号分为返干、正常冶炼小喷、中喷到大喷范围。研究供气系统、氧枪升降系统及加料系统的工艺设计,并分析AOD炉在正常冶炼状态下,氧气流量、氮气流量、氧枪高度及加料速度随喷溅强度信号变化的曲线。为智能控制器的设计提供依据。这种思想可以提供给AOD炉冶炼过程用智能控制器完成自动化生产的一种方法。由于AOD炉生产过程特点非线性,物料不确定、变量的耦合关系密切、遵循多种化学平衡及能量平衡,所以无法建立与喷溅有关的数学模型,从这几点来看模糊控制就更适用于喷溅控制系统。利用多规则库控制的思想,运用模糊控制算法。把喷溅强度作为控制信号,将控制信号划分成不同的分段,然后每个不同分段分别控制氧气流量、氮气流量、氧枪高度及泡沫抑制剂的加入量。完成控制器的设计,并在Matlab下进行系统的仿真。由于四种输出量对AOD炉内理化反应影响速度不同,所以可通过曲线看到喷溅强度信号再不同分段时,系统从不稳定达到稳定时间是不同的,但系统在不同情况下由不稳定达到稳定时所需要的时间都会在60秒之内完成,并且系统喷溅强度稳定在40-60db的正常范围之内,是极为稳定的系统。抑制AOD炉喷溅过程采用了包括控制、计算机、通讯和显示的DCS (Distributed Control System),即集散控制系统。抑制AOD喷溅系统的总体设计思想：将检测到的AOD炉的喷溅强度信号通过模拟量模块送到PLC(Programmable Logic Controller)中,PLC根据预先设定好的程序控制顶枪高度、氧气流量、氮气流量及泡沫抑制剂的加入量,并可通过MP377-15触摸屏实现对PLC工作状态的实时监控。本文的DCS(Distributed Control System)系统主要设计与喷溅相关的顶枪控气系统、底枪控气系统及加料系统。

关键词：喷溅信息融合喷溅强度智能控制 DCS

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