【摘要】：鎢是一種戰(zhàn)略元素,廣泛應(yīng)用于冶金、航天、軍工等領(lǐng)域。鎢離子交換冶煉工藝具有機理復(fù)雜、影響因素多、流程長等特點。當(dāng)前以DCS為代表的工藝控制系統(tǒng)存在協(xié)調(diào)不及時和過程參數(shù)難以在線預(yù)測的問題,影響了工藝過程的連續(xù)性、穩(wěn)定性及產(chǎn)品收率。本文以贛南某上市鎢冶煉企業(yè)的鎢離子交換冶煉工藝過程為研究對象,在分析過程特征和主要影響因素的基礎(chǔ)上,基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實時感知和動態(tài)協(xié)調(diào)原理,提出了一種三層CPS結(jié)構(gòu)的鎢離子交換冶煉工藝過程控制系統(tǒng)。本文主要的研究工作和結(jié)論如下:(1)對鎢離子交換冶煉過程各階段工藝機理進行了分析,總結(jié)了工藝過程的特點。對生產(chǎn)過程歷史數(shù)據(jù)利用偏相關(guān)分析法找出了影響工藝指標的主要參數(shù),提出了一種具有健壯性和穩(wěn)定性的三層CPS控制結(jié)構(gòu),分別為現(xiàn)場層、節(jié)點控制層和決策層,為鎢冶煉過程控制提供了新的解決方案。(2)針對當(dāng)前工藝控制系統(tǒng)局部單元自適應(yīng)能力不足的問題,設(shè)計了基于實時嵌入式技術(shù)的CPS智能節(jié)點,通過數(shù)據(jù)采集單元感知生產(chǎn)過程狀態(tài),與同層其他節(jié)點進行信息交互,接收決策層的優(yōu)化控制策略,控制執(zhí)行器調(diào)節(jié)物理設(shè)備狀態(tài),解決了局部優(yōu)化和封閉生產(chǎn)的問題,達到動態(tài)協(xié)調(diào)工作的效果。(3)在系統(tǒng)決策層,重點研究了一種在線實時預(yù)測模型,該模型以先驗數(shù)據(jù)和過程狀態(tài)參數(shù)為輸入,利用超限學(xué)習(xí)機(ELM)快速學(xué)習(xí)特性,通過Bootstrap對ELM隱含層權(quán)值和偏差進行約束,在保證精確性的情況下實現(xiàn)了在線預(yù)測功能。運用該模型對生產(chǎn)過程中粗鎢酸鈉溶液除磷終點進行了預(yù)測,結(jié)果表明該模型具有良好的預(yù)測速度和精確性,解決了系統(tǒng)對操作參數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)滯后的問題。通過應(yīng)用CPS原理構(gòu)建鎢離子交換冶煉過程的控制系統(tǒng),研究結(jié)構(gòu)下智能控制節(jié)點和實時預(yù)測模型,能夠有效的降低產(chǎn)品質(zhì)量和工藝參數(shù)的波動,提高生產(chǎn)過程效率,具有實用性和經(jīng)濟價值。
【圖文】：

（1）磨礦主要設(shè)備：磨礦工序的主要設(shè)備為球磨機，本文以企業(yè)生產(chǎn)過程使用的 2MZ-800 型號球磨機為對象，實物和結(jié)構(gòu)如下圖2.6 所示。偏心軸上筒下筒電機電機彈簧 彈簧進料口過料管出料口圖2.6 球磨機實物和結(jié)構(gòu)圖工藝和設(shè)備參數(shù)：球磨時間 8~12 小時；給水速度 50~150l/h ；礦倉體積 0.5 m3；礦漿槽體積 10 m3；源礦粒度指標 43um；球磨固液比 4:1；停止給料后，需在 10~30 分鐘內(nèi)關(guān)閉球磨機和冷卻水。（2）堿分解主要設(shè)備：堿分解反應(yīng)釜，企業(yè)使用的反應(yīng)釜實物和結(jié)構(gòu)圖如下圖2.7 所示。

水礦漿入口圖2.7 反應(yīng)釜實物和結(jié)構(gòu)圖工藝和設(shè)備參數(shù)：礦漿槽體積10m3；液堿加入量1.75 m3；磷酸加入量 90~150kg；加水體積4.2 m3；鎢渣漿泵開啟時間 3min ；電機攪拌轉(zhuǎn)速 80~110r/min；反應(yīng)釜起始壓力 0.5Mpa ；運行中0~0.3 ；保溫范圍 110℃~180℃，140℃最佳；油溫初始設(shè)定溫度 160℃；隨著反應(yīng)釜內(nèi)溫度變化需要人工調(diào)整以達到恒溫控制。（3）轉(zhuǎn)化除磷主要設(shè)備：敞口轉(zhuǎn)化鍋，，由老化的堿分解反應(yīng)釜改造而成，企業(yè)現(xiàn)場使用的轉(zhuǎn)化鍋和結(jié)構(gòu)如圖2.8 所示。電機觀察口母液管安全閥蒸汽閥 濃料管閥圖2.8 轉(zhuǎn)化鍋實物和結(jié)構(gòu)圖工藝和設(shè)備參數(shù)：蒸汽控制鍋內(nèi)溫度 60℃；濃料體積泵入量 5~7 m3；電機攪拌速率
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF841.1;TP273

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本文編號：2633783