基于LabVIEW的造气炉气化层温度测控系统的研究

摘要

以煤为原料的煤造气-合成氨生产技术是我国氮肥工业的主要生产方式，合成氨是我国国民经济发展中的高耗能产品，研究开发化工工业适用节能技术与设备，对缓解资源与环境瓶颈制约、提高化工工业技术水平有重要作用。造气炉气化层温度是造气炉正常运行、提高制气能力和节能降耗的关键工艺参数。造气工艺所决定的复杂工况和恶劣检测条件，以及诸多因素对气化层温度的影响，使不同的造气炉，甚至同一台造气炉在不同时刻表征气化层温度特性的数学模型也不同，因此气化层测温问题至今没有找到理想的解决途径。
　　 本设计以LabVIEW7.1软件为开发平台，采用虚拟仪器的硬件和软件环境实现造气炉气化层温度的测量和造气炉的闭环控制。造气炉气化层温度测控系统（Gas-Producer Temperature Control System，简称GTCS）采用系统化和模块化相结合的方法，应用NILabVIEW强大的数据采集、运算、信号处理等功能，循环采集造气炉气化层温度信号，通过系统辨识实现气化层温度的实时测量，进而将气化层温度送入时间序列发生器，由气化层温度的变化来调整和控制造气工艺各阶段时间。
　　 本课题所研究的GTCS系统，是针对造气炉工艺流程运行特点而设计的，提出间接测温与系统辨识为一体的测温方法，对系统动态特性进行在线估计，不断适应动态特性的变化，实现气化层温度在线实时测量，自动调整循环各周期内每个阶段时间分配，并应用LabWIEW设计造气炉的闭环控制。GTCS系统的设计具有创新性，实用性。它不仅提高了造气炉工作效率，保证安全生产，节能降耗，而且操作简单，便于维护，易于实现。

目录

文摘

英文文摘

第1章 概述

1.1 设计任务

1.2 虚拟仪器综述

第2章 合成氨造气工艺简介

2.1 制取半水煤气的基本原理

2.2 间歇法制取半水煤气的工艺流程

2.2.1 造气流程的六个工序及其作用

2.2.2 工艺流程中各阶段的工艺物料流向和阀门启闭

2.3 生产工艺条件及要求

2.3.1 工艺循环时间分配原则

2.3.2 造气工段所涉及的主要机械设备

2.3.3 工艺操作条件的原则

第3章 测温系统的建立

3.1 测温点与校正测试点的选取

3.2 测温元件的选取以及数据采集的时间范围的选定

3.3 GTCS系统的功能单元和组成

3.4 GTCS系统的温度辨识

第4章 数据采集

4.1 LabVIEW数据采集技术

4.2 数据采集卡PCI-6014

4.3 NI-DAQ驱动程序DAQmx

4.4 LabVIEW的数据采集的功能函数

第5章 控制系统的建立

5.1 控制原理

5.2 控制系统的设计方法

5.3 前面板的设计

5.4 框图程序设计所涉及的主要功能函数

第6章 GTCS系统的程序设计

6.1 硬件软件开发工具的选择

6.2 系统设计原则及总体框架

6.3 软件流程

6.4 软件功能模块设计

6.4.1 采集模块

6.4.2 辨识模块

6.4.3 控制模块

第7章 数据仿真及测试结果

7.1 仿真总程序

7.2 信号发生器

7.2 辨识部分

7.3 控制部分

结论

参考文献

附录

致谢