板坯电渣炉控制系统设计及结晶器液位控制方法研究--《东北大学》2008年硕士论文
板坯电渣炉控制系统设计及结晶器液位控制方法研究
【摘要】：随着国民经济的发展,许多新钢材品种的需求量十分旺盛。例如,高端模具钢、锅炉容器钢、核电管板钢等,使用这些产品的场合都要求板状产品。采用电渣重熔来生产大型钢板性能优良,和普通钢板比较横向塑性、韧性大大提高。大型板坯电渣重熔的工艺装备简单,投资少,产品在市场中处于高端,经济效益显著。
本论文以某钢铁企业40吨板坯电渣炉计算机控制系统为研究背景,在查阅了大量国内外相关文献的基础上综述了电渣炉发展历程。根据熔炼工艺特性对控制系统的控制要求,开发了一套以PLC控制器为核心的先进的计算机控制系统。采用西门子S7—300及ET200S系列PLC设计了基于PROFIBUS-DP的分布式计算机控制系统,实现了对整个精炼过程的控制。利用西门子公司的WinCC组态软件,完成上位机监控软件组态,实现现场数据实时记录和监控。设计了冶炼计时、记录查询、读写工艺参数等动态操作画面。
结晶器液位控制是动态结晶器系统中非常重要的环节之一,液位的波动会严重影响铸坯的质量,甚至可能导致熔炼过程中的溢钢和漏钢事故的发生,因此必须将结晶器液位控制在一个合适的范围。但是由于结晶器液位系统具有时变性和非线性特性,而且存在许多不确定扰动因素,无法建立准确的模型,本文基于神经网络对结晶器液位控制部分进行了研究,提出了一种复合式控制方案—基于神经网络的PID控制算法。本文对此算法在动、静态特性和抗干扰特性方面与PID控制进行了仿真比较,为下一步运用于实际生产打下坚实基础。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：TP273【目录】：
摘要5-6ABSTRACT6-10第一章 绪论10-18 1.1 电渣重熔技术简介10-12 1.2 电渣冶金技术发展历史及现状分析12-15
1.2.1 电渣技术的发展历史12-13
1.2.2 国内电渣技术的发展13-14
1.2.3 生产板坯和扁锭电渣炉发展状况14
1.2.4 电渣炉控制技术现状分析14-15 1.3 本课题研究背景和内容15-18第二章 板坯电渣炉炼钢的工艺和设备18-28 2.1 本套电渣炉供电和熔炼方式的确定18-19 2.2 电渣炉重熔工艺控制参数的设计19-21
2.2.1 重熔电流的确定19-20
2.2.2 重熔电压的确定20
2.2.3 电渣熔速的确定20-21
2.2.4 补缩期和重熔期参数的确定21 2.3 40吨板坯电渣炉操作流程简介21-23
2.3.1 熔铸前的准备21-22
2.3.2 电渣熔铸22-23
2.3.3 熔铸后期处理23 2.4 40吨板坯电渣炉炼钢设备的组成23-26
2.4.1 电气设备23-25
2.4.2 机械设备25-26
2.4.3 液压与气体保护设备26 2.5 本章小节26-28第三章 动态结晶器液位控制智能方法研究28-54 3.1 结晶器液面控制策略28-31
3.1.1 现场结晶器液位控制方法28
3.1.2 常用液面检测装置介绍28-29
3.1.3 本课题采用的液面检测方法29-30
3.1.4 钢水液位控制的难点30-31
3.1.5 本文控制方法的提出31 3.2 常规PID控制算法31-35
3.2.1 经典PID控制方法31-32
3.2.2 数字PID控制算法32-33
3.2.3 PID控制的特点33-34
3.2.4 西门子PLC的PID控制模块34-35 3.3 基于BP神经网络PID控制方法的研究35-45
3.3.1 神经网络概述35-36
3.3.2 误差反向传播(BP)神经网络36-39
3.3.3 抽锭结晶器液位BP神经网络PID系统设计39-45 3.4 智能控制方法的仿真研究45-52
3.4.1 仿真软件的介绍45
3.4.2 被控对象的数学模型45-46
3.4.3 仿真曲线46-51
3.4.4 控制算法的仿真结论51-52 3.5 本章小节52-54第四章 电渣炉控制系统的实现54-70 4.1 控制系统的结构54-56
4.1.1 下位机PLC配置方案55
4.1.2 上位机硬件配置方案55
4.1.3 系统电气控制柜组成55-56 4.2 PLC编程设计56-63
4.2.1 编程软件STEP7V5.3介绍56-57
4.2.2 下位机程序总体设计57-63 4.3 人机界面的设计63-68
4.3.1 WinCC软件简介63
4.3.2 人机界面功能编辑器组成63-64
4.3.3 人机界面的设计64-67
4.3.4 触摸屏软件的设计67-68 4.4 本章小节68-70第五章 结束语70-72 5.1 工作总结70 5.2 下一步工作和存在问题70-72参考文献72-76致谢76-78作者简介78
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3秒自动关闭窗口产品名称：DTB结晶器
产品规格：无
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经营模式：生产型
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产品性能及用途：
DTB结晶器简介：
DTB型结晶器是鼎威公司近几年来开发的连续结晶设备之一，这种类型的结晶器能生产较大的颗粒，生产强度较高，器内不易结疤。它已成为连续结晶器的主要形式之一，可用于真空冷却法、蒸发法、直接接触冷冻法及反应法的结晶操作。
它的中部有一导流筒，在四周有一圆筒形挡板。在导流筒内接近下端处有螺旋桨（也可以看作内循环轴流泵），以较低的转速旋转。悬浮液在螺旋桨的推动下，在筒内上升至液体表层，然后转向下方，沿导流筒与挡板之间的环形通道流至器底，重又被吸入导流筒的下端，如此循环不已，形成接近良好混合的条件。圆筒形挡板将结晶器分隔为晶体生长区和澄清区。挡板与器壁间的环隙为澄清区，其中搅拌的影响实际上已消失，使晶体得以从母液中沉降分离，只有过量的微晶可随母液在澄清区的顶部排出器外，从而实现对微晶量的控制。结晶器的上部为汽液分离空间，用于防止雾沫夹带。热的浓物料加至导流筒的下方，晶浆由结晶器的底部排出。
鼎威公司制造的DTB结晶器已经广泛应用于硫酸铵、氯化钴、硫酸钴等多种物料的结晶设备上。
售后服务：
我公司本着“高质量、优服务、求发展”的精神，为使贵单位感到真正满意，为你提供及时、迅速、优质的售后服务。
其他服务 ：
定期跟踪：
我公司会根据用户的档案，在相关产品/工程/技术项目的维护期内定期联系用户，询问该段时期内的使用状况、发生的问题，提供帮助用户的参考建议，解答有关问题。
反馈记录：
我公司对用户反馈回来的关于本公司提供的产品/工程/技术项目的问题和相关信息，详细记录在用户档案中的反馈记录项内，并及时做出反应。
主动联系：我公司在发生与本公司向用户提供的产品/工程/技术项目相关的事件（技术改进、优惠活动等）时，主动与用户联系，了解用户意见，并提供相应服务。
公司主要产品：蒸发器、双效蒸发器、多效蒸发器、强制循环蒸发器、自然循环蒸发器、降膜蒸发器、升膜蒸发器、氯化钠蒸发器、硫酸钠蒸发器、硫酸铵蒸发器、氯化铵蒸发器、硝酸钠蒸发器、钴镍电池废水蒸发器、硫酸钾蒸发器、硫酸镁蒸发器、氯化铝蒸发器、硫酸镁蒸发器、硫酸铝按蒸发器、复盐蒸发器、化工废水蒸发器、盘式干燥器、振动流化床、刮板薄膜蒸发器
联系人：李国强
电话：1/888
邮箱：hbdingwei@hbdingwei.c o m
网站：www.hbdingwei.c o m
本公司还供应上述产品的同类产品：DTB结晶器价格,刮板薄膜蒸发器价格,多效蒸发结晶器价格
河北鼎威化工设备有限公司是一家以化工单元操作装备及工程为主营业务的科技型企业。公司主要致力于蒸发结晶器、废水蒸发结晶器、盘式干燥机、双桨叶干燥机、无机盐结晶器、过滤、塔器等各化工，医药行业的产品单元操作的研发、设计及成套装备供应，在以上工程领域为客户提供咨询、规划、设计、采购、制作、安装、调试的一体化优质服务，是国内一流的石家庄蒸发结晶器、石家庄废水蒸发器等化工单元操作装备及系统工程的技术提供商和总承包商。 　　承载悠久的从业历史，启创崭新的运行机制。近年来，本公司凭借不断创新的技术理念、雄厚的研发实力、先进的项目管理机制和诚信的服务态度为客户提供了上百项工程咨询、工程设计、工程总承包、设备成套等工程技术服务，拥有大量的工程业绩和一流的核心技术，产品广泛应用于化工、钢铁、煤化工、农药、有色金属、氨法脱硫、镁法脱硫、矿山冶炼、复混肥、食品、制药等行业的高浓度溶液的蒸发和结晶，特别是上述行业中有晶体析出、高浓度、高粘度介质的蒸发结晶。如：硫酸钠、亚硫酸钠、硫酸铵、硫酸镁、硫酸钾、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镍、硫氢化钠、硫酸亚铁、硫酸氢钠、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化锌、氯化镁、氯化钙、聚乙二醇、三氯化铝、硝酸钠、亚硝酸钠、葡萄糖酸钠等介质的蒸发结晶　　在上述工程领域，我公司拥有国内一流技术人才和优秀专家，具有多年相关工程经验，尤其是处理高粘度、有晶体析出、易结疤结垢的物料，在我公司有关工程技术人员的努力下，已彻底解决了溶液浓度提高以后析出的晶体导致加热管结垢、堵管的问题，使整套设备不能连续生产的难题得到了解决！ 　　高性价比的产品、独特的工程技术优势、丰富的工程经验、良好的工程业绩和广泛的市场美誉受到了广大客户的青睐。优秀的人才、良好的社会资源和卓越的项目管理经验，已经成为公司的三大核心竞争力。恪守以人为本、诚实守信、服务客户、不断创新、追求卓越的经营理念。通过技术进步，不断扩展服务范围、提高产品质量及项目管理能力，将自身打造为国内化工单元操作系统总包领域的引领者。
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各结晶设备功能及结构对比
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各类结晶设备的功能结构对比结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。
<font color="#. 冷却式结晶器
& && &（1）空气冷却式结晶器：空气冷却式结晶器是一种最简单的敞开型结晶器，靠顶部较大的敞开液面以及器壁与空气间的换热，以降低自身温度从而达到冷却析出结晶的目的，并不加晶种，也不搅拌，不用任何方法控制冷却速率及晶核的形成和晶体的生长。
这类结晶器构造最简单，造价最低，可获得高质量、大粒度的晶体产品，尤其适用于含多结晶水物质的结晶。缺点是传热速率太慢，且属于间歇操作，生产能力较低，占地面积较大。在产品量不太大而对产品纯度及粒度要求又不严时，仍被采用。
& && &（2）搅拌式结晶槽：在空气冷却式结晶器的外部，装设传热夹套或在内部装设蛇管式换热器以促进传热，并增加动力循环装置，即成为强制循环冷却式结晶槽或搅拌式结晶槽。晶浆强制循环于外冷却器与结晶槽之间，使晶浆在槽内能较好地混合，并能提高冷却面的热交换速率，这种结晶槽可以分批或连续操作。为自然冷却，必要时可配备内部冷却器。搅拌器可以从下方传动，也可以从上方传动。晶浆在导流筒中可以向上流动，也可以向下流动。
这类结晶器内温度比较均匀，产生的晶体较少但粒度较均匀，也使冷却周期缩短，生产能力提高。对于易在空气中氧化的物质的结晶，可用闭式槽，槽内通入惰性气体。
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &
（3）长槽搅抖式连续结晶器
长槽搅抖式连续结晶器是一种应用广泛的连续结晶器，有较大的生产能力。其结构为敞式或闭式长槽，底为一个半圆形，槽外焊有水夹套，槽中装有长螺距的低速螺带搅拌器。在操作时，浓热溶液从槽的一端加入，冷却水(或冷冻盐水)通常是在夹套中与溶液作逆流流动。螺带搅拌器可以搅拌及输送晶体，还可以防止晶体聚积在冷却面上，并使已生成的晶体上扬，散布于溶液中，使晶体在溶液中悬浮而生长，从而获得均匀的晶体。& && && && && && && && && &
& && && && && && && &&&
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && & 长槽搅拌式连续结晶器&&1．槽&&2．水槽&&3．搅拌器& &4．5．接管& &6．7．冷却水进、出口
<font color="#. 蒸发式结晶器
蒸发式结晶器是一类通过蒸发溶剂使溶液浓缩并析出晶体的结晶设备，其中以奥斯陆蒸发式结晶器为例，结构主要由结晶室、蒸发室及加热室组成。工作时，原料液由进料口加入，经循环泵输送至加热器加热，加热后的料液进入蒸发室，部分溶剂被蒸发，形成的二次蒸汽由蒸发室顶部排出，浓缩后的料液经中央管下行至结晶室底部，然后向上流动并析出晶体。其中结晶室呈锥形，自下而上截面积逐渐增大，因而固液混合物在结晶室内自下而上流动时，流速逐渐减小。粒度较大的晶体将富集于结晶室底部，可与过饱和溶液相接触，故粒度将愈来愈大。而粒度较小的晶体则处于结晶室的上层，只能与过饱和度较小的溶液相接触，故粒度只能缓慢增长。因此在结晶室中的晶体被自动分级，为奥斯陆结晶器的一个突出优点。
& & 奥斯陆结晶器的操作性能优异，缺点是结构复杂、投资成本较高。
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3，真空结晶器真空结晶操作是将常压下未饱和的溶液，在绝热条件下减压闪蒸，由于部分溶剂的气化而使溶液浓缩、降温并很快达到过饱和状态而析出晶体。工作时把热浓溶液送入密闭而绝热的容器中，器内维持较高的真空度，使器内溶液的沸点较进料温度为低，于是此热溶液势必闪急蒸发而绝热冷却到与器内压力对应的平衡温度。真空结晶器既有冷却作用又有少量的浓缩作用。由溶液冷却所释放的显热及溶质的结晶热来提供溶剂蒸发所消耗的汽化潜热，溶液受到冷却而无需与冷却面接触，溶剂被蒸发而又不需要使溶液与加热面接触，故而在器内根本不需设置换热面。（1）间歇式真空结晶器间歇式真空结晶器的器身是一个具有锥形底的容器。将料液置于容器中，料液的闪急蒸发造成剧烈的沸腾，使溶剂的蒸汽从器顶排出而进入喷射器或其他真空设备中。加强搅拌使溶液温度相当均匀，并使晶粒悬浮起来，直到充分成长后沉入锥底。每批操作结束后，晶体与母液的混合液经排料阀放至晶浆槽，随后进行过滤，使晶体与母液分开。此结晶器的主要优点为构造简单，溶液系绝热蒸发冷却，不需传热面，避免了晶体在传热面上的聚结，故造价低而生产能力较大。
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间歇式真空结晶器
(2)多级真空结晶器&&多级真空结晶器的器身是横卧的圆筒形容器，器内由垂直档板分割为几个相连通室，允许晶浆在各室之间流动，然而各室上部的蒸气空间则互相隔绝，各蒸汽空间分别与真空系统相连。
在器底各级都装有空气分布管，与大气相连通，故在运行时可从器外吸入少量空气，经分布管鼓泡通过液层而起搅拌作用，当溶液温度降至饱和温度之下，晶体开始析出，在空气泡的搅拌下，晶粒得以悬浮、生长，并能与溶液一起逐级流动。
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& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&多级真空结晶器
<font color="#，通用型结晶器（1）FC型结晶器FC型结晶器又称强制外循环结晶器，属于晶浆循环型结晶器，其结构主要由结晶室、循环管、循环泵、换热器等组成。结晶室有锥形底，晶浆从锥底排出后，经循环管用轴流式循环泵送至换热器，被加热或冷却后，沿切线方向重又进入结晶室，如此循环，形成晶浆排出。晶浆排出口接近结晶室锥底处，而进料口则在循环泵入口管线上。
强制外循环结晶器
<font color="#. 大气冷凝器2．循环管3．换热器4．循环泵
（2）Oslo型结晶器 Oslo型结晶器也称为Krvstal结晶器或粒度分级型结晶器，主要分为真空冷却结晶器、冷却结晶器、蒸发结晶器等几种。结晶器主要由气化室与结晶室两部分组成，结晶室的器身有一定的锥度，上部较底部有较大的截面积。母液与热浓料液混合后用循环泵送到高位的汽化室，在汽化室中溶液汽化、冷却而产生过饱和度，然后通过中央降液管流至结晶室的底部，转而向上流动。在结晶室中，液体向上的流速逐渐降低，其中悬浮晶体的粒度愈往上愈小，当溶液到达结晶室的顶层，基本上作为澄清的母液在结晶的顶部溢流进入循环管路。Oslo结晶器的优点在于循环液中基本上不含晶粒，从而避免发生叶轮与晶粒间的接触成核现象，再加上结晶室的粒度分级作用，使这种结晶器所产生的晶体大而均匀，特别适合生产在饱和溶液中沉降速度大晶粒。缺点是生产能力受到限制，因为必须限制液体的循环流量及悬浮密度，把结晶室中悬浮液的澄清界面限制在溢流以下。
<font color="#slo型真空冷却结晶器
（3）DTB型结晶器DTB型结晶器中部有一导流管，四周方有圆筒形挡板，圆筒形挡板将结晶器分隔为晶体生长区和澄清区，在导流筒内接近下端处有螺旋浆(内循环轴流泵)，以较低的转速旋转，使悬浮液在螺旋桨的推动下，在筒内上升至液体表层，然后转向下方，沿导流筒与挡板之间的环形通道流至器底，重又被吸入导流筒的下端，如此反复循环，形成良好的混合条件。DTB型结晶器效能较高，能生产较大的晶粒，生产强度较高，器内不易产生结晶垢。适用于各种结晶方法，连续结晶的主要型式之一。
DTB型结晶器
& & 1.导流筒& &2. 环形挡板 3. 螺旋浆 4. 折腿 5. 加热器&&6．循环管7．器身 8．喷射真空泵9．大气冷凝器
（4）DP型结晶器DP型结晶器在结构可以看作是对DTB型的改进。DP型不只在导流筒内安装螺旋桨，向上推送循环液，而且还在导流筒外侧的环隙中也设置了一组与导流筒内的叶片相反螺旋桨叶，可向下推送环隙中的循环液。内外两组桨叶共同组成一个大直径的螺旋桨，使其外直径与圆型挡板的内径间的空隙很小，使得中间一段导流筒与大螺旋桨而同步旋转。DP型结晶器适用于不同的结晶方法，可降低二次成核速率，产品平均粒度加大，晶体在器内的平均停留时间减少，从而提高了生产能力，循环阻力低，流动均匀，容易使密度较大的固体粒子悬浮。
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具体见前苏联的蒸发结晶一书。里面有详细的介绍和工艺计算
(509323号)
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结晶工艺以及设备的确定需要针对具体物系来确定，基本规律是一样的。
(575312号)
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学习了，有机物结晶一般选用啥样的结晶器？
(909719号)
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总结的不错
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