面向玻璃钢化炉陶瓷辊道窑炉温度场均匀性的优化方法

　　耐腐蚀陶瓷辊道窑炉的烧成技术是陶瓷生产工艺的关键技术,而烧成温度的控制则是烧成制度中的关键。论文中讨论的温度场均匀性优化就是结合计算流体力学和计算机优化,通过改变窑炉设计的参数来调节耐腐蚀陶瓷辊道窑炉的性能,使得耐腐蚀陶瓷辊道窑炉工作区温度场更加均匀。 论文利用CFD数值计算软件进行耐腐蚀陶瓷辊道窑炉的模型建立,用均匀设计方法选取试验样本,用粒子群优化算法进行耐腐蚀陶瓷辊道窑炉结构优化研究。利用CFD数值计算软件对耐腐蚀陶瓷辊道窑炉进行模型网格划分,并研究在建模过程中的湍流模型、辐射模型、燃烧反应模型以及其他和模型仿真相关的参数设置方法。 论文采用均匀设计的思想进行试验样本的选择,采用均匀设计的方法,可以在选取有限样本的基础上找到到影响温度场均匀性的规律,同时可以把这样的规律转化为数学模型。 采用回归分析的方法对均匀设计试验的结果进行分析,拟出初步的回归方程,并且对方程的显著性和参数的显著性都进行了检验,同时剔除了一些对回归方程贡献较小的参数,使得方程更加简洁。 论文采用粒子群算法作为耐腐蚀陶瓷辊道窑炉温度场优化算法,同时由于粒子群算法是基于种群的计算方法,适合于并行计算,因此论文研究了基于MPI的并行粒子群优化算法,并对并行算法的效率进行了初步分析。 论文的创新在于论文采用均匀设计、计算流体力学和现代优化技术,对影响耐腐蚀陶瓷辊道窑炉温度场均匀性的各种因素进行了考虑,克服了传统经验的缺陷,提高了耐腐蚀陶瓷辊道窑炉设计的科学性,缩短了耐腐蚀陶瓷辊道窑炉设计周期,加快了耐腐蚀陶瓷辊道窑炉现代化的步伐。

　　耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧控制系统的总体方案设计,根据耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧控制系统的控制要求,对耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧控制系统的三种方案进行论证,对基于FPGA的耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧控制系统设计方案结构进行说明。 完成了基于FPGA的耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧控制系统硬件设计,包括信号采集电路、信号调理电路、A/D转换电路、D/A转换电路、V/I转换电路和串行通信接口电路等,现场信号经处理后采集至FPGA, FPGA内部通过相应的控制算法输出控制量并向现场发送控制信号,FPGA通过串口将数据传送给上位机进行显示。 完成了耐腐蚀陶瓷辊道窑的多变量解耦控制方法研究,通过分析耐腐蚀陶瓷辊道窑各变量之间的耦合关系,结合解耦控制的原理,针对温度与压力的耦合作用以及气氛温度之间的耦合关系,研究了适合耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧系统的解耦控制方法,提高耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧系统的稳定性。 完成了基于FPGA的耐腐蚀陶瓷辊道窑燃烧控制系统软件设计,主要包括时钟分频及定时器,A/D转换、控制算法、D/A转换和串行通信接口等模块。 完成了耐腐蚀陶瓷辊道窑上位机监控系统的设计,主要包括现场数据实时显示、参数设置及设备启停控制、故障报警分析、实时数据的曲线显示以及历史数据的显示与导出。

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