本文選題：球罐焊后熱處理　切入點(diǎn)：殘余應(yīng)力　出處：《中國計(jì)量學(xué)院》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：球罐廣泛應(yīng)用于石化、能源等行業(yè),常用來儲存易燃易爆等危險(xiǎn)的化學(xué)品。球罐在使用的過程中焊縫部位往往容易產(chǎn)生裂紋,究其原因是球殼板焊縫存在較大的焊接殘余應(yīng)力,球罐焊后進(jìn)行熱處理是消除殘余應(yīng)力的重要工序。通常根據(jù)球殼外表面測得的溫度,憑人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)噴油嘴來控制熱處理的加熱速度和溫度。但是隨著球罐的進(jìn)一步大型化,需要采集的溫度點(diǎn)有幾十個甚至上百個,傳統(tǒng)的熱處理溫度控制方式很難按照國標(biāo)要求的熱處理工藝進(jìn)行。研究出合適的球罐焊后熱處理溫度控制系統(tǒng)成為目前業(yè)內(nèi)遇到的一大難題。本文針對目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的球罐焊后熱處理方式進(jìn)行研究,針對熱處理溫度具有純滯后、非線性的特點(diǎn),將智能控制領(lǐng)域應(yīng)用比較成熟的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID算法引入到球罐焊后熱處理溫度控制的課題中。本文的工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下。(1)研究GB12337-2014對球罐焊后熱處理溫度控制的技術(shù)要求,使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID和常規(guī)PID兩種控制算法對球罐熱處理時閥門響應(yīng)進(jìn)行仿真對比,并使用BP-NN-PID對現(xiàn)場球罐熱處理工藝曲線進(jìn)行仿真跟蹤,驗(yàn)證了前者對閥門響應(yīng)比后者響應(yīng)速度快,仿真結(jié)果表明BP-NN-PID控制算法可以對球罐焊后熱處理溫度進(jìn)行控制。(2)設(shè)計(jì)小型球罐,內(nèi)徑為2.8m,壁厚24mm,4支柱形式,球殼結(jié)構(gòu)形式采用橘瓣式三帶球罐。搭建該小型球罐現(xiàn)場熱處理實(shí)驗(yàn)裝置,包括測溫儀器的型號及安裝、保溫層的厚度及鋪設(shè)步驟,鋼帶的制作形式等。對該小型球罐進(jìn)行熱工計(jì)算,得出熱處理每個階段的燃燒速率和周期燃油量,為熱處理溫度控制提供參考。使用Fluent軟件對球罐熱處理內(nèi)部流場和溫度場進(jìn)行仿真研究。(3)在仿真分析的基礎(chǔ)上對球罐焊后熱處理溫度自動控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。利用西門子自動化軟件對溫度自動控制系統(tǒng)進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)的程序編寫。在山東某熱處理公司對2.8m實(shí)驗(yàn)球罐進(jìn)行焊后熱處理,分別選擇常規(guī)PID控制方式和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制方式進(jìn)行控制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明后者控制的溫度曲線更符合GB12337-2014中的要求,效果較好。為下一步國內(nèi)球罐焊后熱處理實(shí)現(xiàn)溫度自動控制奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Spherical tanks are widely used in petrochemical, energy and other industries, and are often used to store dangerous chemicals, such as flammable and explosive chemicals. The heat treatment of spherical tank after welding is an important procedure to eliminate residual stress. Usually according to the temperature measured on the outer surface of the spherical shell, the heating speed and temperature of heat treatment are controlled by adjusting the nozzle manually. However, as the spherical tank becomes larger, There are dozens or even hundreds of temperature points that need to be collected. The traditional heat treatment temperature control method is difficult to carry out according to the heat treatment process required by the national standard. It has become a big problem in the industry to develop a suitable temperature control system for the post-welding heat treatment of spherical tank. The most widely used post-weld heat treatment method for spherical tank was studied. The heat treatment temperature has the characteristics of pure hysteresis and nonlinearity. The BP neural network (PID) algorithm, which is mature in the field of intelligent control, is introduced into the control of post-weld heat treatment temperature of spherical tank. The work and innovation of this paper are as follows: 1) the technical requirements of GB12337-2014 for post-weld heat treatment temperature control of spherical tank are studied. Two control algorithms, BP neural network PID and conventional PID, are used to simulate and compare the valve response of spherical tank during heat treatment, and BP-NN-PID is used to track the heat treatment process curve of spherical tank. The results of simulation show that the BP-NN-PID control algorithm can control the post-weld heat treatment temperature of spherical tank. The design of small spherical tank with inner diameter of 2.8 m and wall thickness of 24 mm and 4 strut is verified. The spherical shell structure adopts the orange flap type three-belt ball tank. The field heat treatment experimental device of the small spherical tank is built, including the type and installation of the temperature measuring instrument, the thickness of the insulation layer and the laying steps. The thermal calculation of the small spherical tank is carried out, and the combustion rate and periodic fuel quantity in each stage of heat treatment are obtained. Fluent software is used to simulate the flow field and temperature field of spherical tank heat treatment. On the basis of simulation and analysis, the software design of automatic control system for heat treatment temperature after welding of spherical tank is carried out. The program of upper computer and lower computer for temperature automatic control system is programmed by Siemens automatic software. The 2.8m experimental spherical tank is treated after welding in a heat treatment company in Shandong Province. The conventional PID control mode and BP neural network PID control mode are selected respectively. The experimental results show that the temperature curve of the latter control is more in line with the requirements of GB12337-2014. It lays a foundation for the realization of automatic temperature control after welding heat treatment of spherical tank in our country.
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273

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本文編號：1614161