冷轧酸洗硫酸钠再生控制方法的研究

摘要

随着不锈钢酸洗技术的发展，中性电解液酸洗成为主流，电解酸洗提高了带钢的质量，使其表面均匀一致，但废电解液中含有高毒性的六价铬离子，直接排放会对环境造成严重的污染。因此需要对电解废液进行合理的回收利用，同时使排放达到国家规定的标准。
　　本文以某冷轧不锈钢酸洗生产为背景，介绍废硫酸钠电解液的处理工艺及其化学反应机理。通过分析该不锈钢厂酸洗生产线控制系统的程序，确定以废液中PH值和用氧化还原电位（ORP）表征的六价铬离子含量为控制目标，在对废液中六价铬离子去除的过程中要保持较低且稳定PH值的基础上，通过添加还原剂调整ORP，确保六价铬离子的去除率。从而建立以PH值为主动量，ORP为从动量的双闭环比值控制系统。由于调节PH值、添加还原剂进行化学反应的过程中，系统滞后时间长，模型参数会随钢种的不同发生变化的特点，故本文尝试引入模糊PID智能控制算法用于PH值回路控制系统，使PID参数能够在线调整，满足了控制器不依赖于模型对象的要求，达到了实时控制的目的。根据能斯特方程得到ORP模型，ORP值是随PH值的变化而调整的，同时系统中ORP值还会受到电解液扰动的影响，提出采用内模控制器对ORP进行控制，以提高系统的鲁棒性。
　　最后通过Matlab仿真，分析了模糊PID控制及内模控制的动态响应能力及鲁棒性，验证了模糊PID控制实现了较好的控制效果。同时内模控制比传统PID控制器在系统的鲁棒性上有所改善。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 硫酸钠再生的背景和意义

1．1．1 硫酸钠电解液的污染和危害

1．1．2 国家相关标准

1．1．3 课题研究的意义

1．2 电解废液处理方法的研究现状

1．2．1 工艺发展现状

1．2．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 连续冷轧酸洗生产工艺过程

2．1 冷轧酸洗基本工艺流程

2．2 硫酸钠再生系统构成

2．2．1 硫酸钠再生系统构成

2．2．2 氧化还原反应机理

2．3 硫酸钠再生控制难点

2．4 本章小结

第3章 硫酸钠再生控制系统

3．1 硫酸钠再生控制参数的选择

3．2 硫酸钠再生的控制系统

3．2．1 ORP与PH的关系分析

3．2．2 硫酸钠再生系统的常规PID控制

3．2．3 比值系数的计算

3．2．4 硫酸钠再生系统控制方式的局限性

3．3 冷轧酸洗线的控制方式

3．3．1 冷轧酸洗线的控制系统架构

3．3．2 电解液再生控制系统

3．4 本章小结

第4章 硫酸钠再生系统的控制器设计

4．1 硫酸钠再生系统模型的建立

4．2 硫酸钠再生PH值回路的模糊PID控制器设计

4．2．1 PH值控制回路的控制器结构设计

4．2．2 PH值控制回路的控制器参数设计

4．2．3 PH值回路的控制器模糊规则

4．2．4 PH值模糊PID控制器的解模糊

4．3 硫酸钠再生ORP回路的内模控制器设计

4．3．1 ORP回路的内模控制结构

4．3．2 ORP回路的内模控制性质

4．3．3 ORP回路的内模控制器实现问题

4．3．4 ORP控制回路内模控制器的设计

4．4 本章小结

第5章 系统仿真及结果分析

5．1 硫酸钠系统仿真模型搭建

5．2 仿真结果分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢