1、鋁粉氮氣霧化生產(chǎn)工藝具有細粉率高，鋁粉活性好，球形鋁粉成型率高，生產(chǎn)安全等優(yōu)點，為很多企業(yè)所采用。鋁粉氮氣霧化和分級工藝過程是一個復雜的工業(yè)過程，包括很多物理變化、化學反應以及一些動力學過程，具有強烈的非線性、強耦合、大滯后和不確定性等特點。生產(chǎn)過程中的關鍵控制變量霧化爐鋁液溫度用常規(guī)控制方法效果很差，直接影響了鋁粉的細粉率和產(chǎn)量。作為生產(chǎn)質量指標的鋁粉粒度分布無法直接實時地測量，給過程建模和優(yōu)化控制帶來了極大的困難。目前鋁粉氮氣霧化分

2、級過程控制技術落后、自動化水平很低，過程優(yōu)化控制問題成為提高氮氣霧化鋁粉細粉率和產(chǎn)品質量的一個瓶頸。本文以吉化集團高碳醇廠的鋁粉生產(chǎn)裝置改造項目為背景，在對鋁粉氮氣霧化和分級過程的機理深入分析的基礎上，提出利用集成優(yōu)化控制技術來實現(xiàn)鋁粉氮氣霧化分級過程的實時有效的控制和過程優(yōu)化，并研制一套鋁粉氮氣霧化分級過程集成優(yōu)化控制系統(tǒng)并成功應用于工業(yè)現(xiàn)場。 1.在分析鋁粉氮氣霧化分級過程機理特性和工藝流程特點的基礎上，提出了以鋁粉粒度分布

3、為目標的鋁粉氮氣霧化分級過程集成優(yōu)化控制系統(tǒng)的整體方案設計，采用IPC工控機+PLC+現(xiàn)場總線I/O模塊的形式，利用工業(yè)以太網(wǎng)技術，組成三層分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了鋁粉霧化、氮氣循環(huán)、鋁粉分級等全過程的集成優(yōu)化控制，保證了生產(chǎn)過程的安全運行，減少了氮氣和燃料氣的消耗，應用實施結果驗證了設計方案的有效性。 2.由于霧化爐鋁液溫度受許多不確定因素的影響波動很大，具有很強的非線性和大滯后等特性，難以建立確切的數(shù)學模型，其控制問題很難利用

4、傳統(tǒng)的控制理論和方法解決。本文針對霧化爐的鋁液溫度變化特性，結合模糊控制器和PID控制器的特點，設計了一種模糊-PID復合控制器，利用加權因子，將模糊控制器的輸出和PID控制器的輸出加權綜合，使得控制器在誤差較大時，主要由模糊控制器起作用，具有較快的響應能力，而在誤差較小時主要由PID控制器起作用，具有較高的控制精度，實現(xiàn)了模糊控制器和PID控制器輸出的連續(xù)平滑切換，在現(xiàn)場應用中取得了較好的控制效果。 3.鋁粉氮氣霧化生產(chǎn)過程中

5、，作為質量指標和控制目標的鋁粉粒度分布很難用傳統(tǒng)的方法在線實時測量。本文提出利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡，通過測量與鋁粉粒度分布有直接影響的其它變量，建立起鋁粉粒度分布的軟測量模型，實現(xiàn)了鋁粉粒度分布的實時在線預測，為實施鋁粉霧化過程優(yōu)化控制提供了建?；A。 4.鋁粉氮氣霧化生產(chǎn)過程中，工況條件是不斷變化的，根據(jù)專家經(jīng)驗得出的各工藝參數(shù)設定點不一定能保證霧化效果達到最優(yōu)，因此需要對鋁粉氮氣霧化過程實施優(yōu)化控制。本文以優(yōu)化鋁粉粒度分布為生產(chǎn)

6、目標，采用改進的遺傳算法對霧化過程各控制量的設定值進行優(yōu)化、根據(jù)工況條件的變化動態(tài)地設定各個控制環(huán)節(jié)的設定值使鋁粉氮氣霧化效果達到最佳，從而提高微細鋁粉收率。 本文的研究工作獲得了國家“十五”科技攻關計劃項目“先進控制與優(yōu)化軟件及綜合自動化軟件平臺產(chǎn)業(yè)化關鍵技術”(2001BA204B01)支持，針對鋁粉氮氣霧化分級過程工藝特點和控制要求開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的一體化解決方案和集成優(yōu)化控制系統(tǒng)整體設計技術。作為示范應用工程，在