矿浆预热过程计算机控制系统的设计与开发

摘要

高压酸浸(High Pressure Acid Leach，缩写为HPAL)是湿法冶金工艺中的核心技术，而矿浆预热是高压酸浸工艺中的第一道工序，其工艺参数稳定与否直接影响着后续过程的生产质量与安全。随着高压冶炼设备制造技术和自动化控制技术的发展，在湿法冶金的工艺中高压浸出技术得到越来越多的重视和应用，成为镍冶炼工艺未来发展的主要趋势。本文针对高压酸浸镍钴冶炼工艺中矿浆预热过程具有多变量、强耦合、慢时变等复杂特性，设计与开发了矿浆预热过程的计算机控制系统。
　　本文以某大型冶炼厂项目为背景，结合矿浆预热过程的特点，采用过程控制和过程监控两层结构的控制体系，设计与开发了矿浆预热过程的计算机控制系统，并用实验仿真的方式验证了控制效果。本文主要内容具体如下:
　　1.综述了矿浆预热过程控制系统的发展现状和矿浆预热过程建模现状，分析了矿浆预热过程特性和控制的难点，在此基础上建立了矿浆预热过程液位的动态模型，并进行了模型验证。针对矿浆预热预热器液位控制的多变量强耦合特性，研究了三级预热器液位的解耦控制策略。
　　2.采用过程控制和过程监控两层结构的控制体系，设计了矿浆预热过程计算机控制系统，包括控制系统结构设计、功能设计和控制策略设计。系统的控制层完成逻辑控制与回路控制，监控层用来实现系统管理、运行管理和生产报表管理功能。通过实现过程控制和过程监控的信息集成和功能集成，从而实现过程控制与管理的自动化。
　　3.针对某冶炼厂高压酸浸镍钴冶炼项目，选用HoneyWell EpksR310 DCS系统，具体开发了矿浆预热过程计算机控制系统，包括硬件的配置、架构，软件的监控画面组态、控制策略组态、系统组态等。并详细介绍了软件开发规则。最后，还利用实验室高压酸浸仿真系统，验证了控制系统是有效可行的。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 矿浆预热过程控制及建模的国内外研究现状

1．3 矿浆预热过程控制主要存在问题

1．4 本文主要工作

第2章 矿浆预热工艺流程描述及建模

2．1 矿浆预热工艺介绍

2．2 矿浆预热过程控制要求及控制难点分析

2．3 矿浆预热过程建模

2．3．1 矿浆预热过程液位模型的建立

2．3．2 矿浆预热过程三级预热器液位耦合特性分析

2．4 本章小结

第3章 矿浆预热过程控制策略

3．1 逻辑控制

3．2 回路控制

3．2．1 预热器压力控制

3．2．2 预热器液位控制

3．3 控制策略仿真验证

3．4 本章小结

第4章 矿浆预热过程控制系统设计

4．1 控制系统结构设计

4．2 控制系统功能设计

4．2．1 控制系统监控功能

4．2．2 控制系统管理功能

4．2．3 控制系统通信功能

4．3 控制系统硬件选型原则

4．4 本章小结

第5章 矿浆预热过程控制系统开发与验证

5．1 工程背景

5．2 控制系统硬件开发

5．2．1 控制系统硬件选型

5．2．2 控制系统硬件开发详细介绍

5．3 控制系统软件开发

5．3．1 软件开发环境简介

5．3．2 监控画面开发

5．3．3 控制策略开发

5．3．4 控制系统管理功能开发

5．4 控制系统实验验证

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要工作