[發明專利]鋁酸鈉溶液連續碳酸化分解過程智能控制系統

無效

• 申請號: 200810032082.2
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101339408A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 陽春華;胡志坤;桂衛華;王曉麗;劉偉;趙東峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;C01F7/14
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

技術領域

本發明涉及專家控制與預測控制策略相結合的智能控制系統。

背景技術

在燒結法生產氧化鋁中，從脫硅精液中析出氫氧化鋁是采用向其中通入CO₂氣體的方法，即鋁酸鈉溶液連續碳酸化分解的方法。它包括CO₂為鋁酸鈉溶液吸收以及兩者間的化學反應和氫氧化鋁的結晶析出等過程。

上游工序的脫硅精液進入高位槽，從高位槽底部自壓進入1^#分解槽，提料風依次將料提入后槽。前面各槽根據分解率要求通入一定量CO₂氣進行分解，末槽作為出料槽，檢測合格后經過濾得到氫氧化鋁產品。氫氧化鋁產品的純度、顆粒大小和其它物理特性，直接影響到氧化鋁的產品質量。

由工藝過程可知，分解生產過程是一個氣、液、固三相參加的復雜多相反應；由于受上、下游工序生產情況以及CO₂、提料風等工藝參數波動的影響，工況極不穩定；脫硅精液經高位槽進入首槽，最后從末槽出料，分解周期長、且各槽相互影響；由于料漿易結疤，強腐蝕性，分解過程的很多工藝參數無法在線實時準確檢測，只能采用離線檢測的方法。因此，分解生產過程具有長流程、大慣性、信息獲取滯后、受外界波動影響大等特點，難以建立精確的數學模型，傳統控制方法難以奏效。

分解過程中，分解率是工藝控制的主要目標。實際生產中，提料風一般情況下不做調節，以免打破系統的自平衡；前三槽需要大量的CO₂氣體，一般將閥門置于全開狀態，讓其充分分解；末槽為防止大量的SiO₂析出影響產品質量，要適當控制分解率，一般不通CO₂氣體。因此只有進料量和4^#、5^#槽CO₂通氣量可供調節。進料量閥門調節是為了保證前三槽分解率梯度合理，并避免高位槽液位波動帶來的進料量波動，5^#槽CO₂閥門調節是保證末槽分解率合格的關鍵，4^#槽閥門調節是在料漿成分值波動較大時才啟用。因此要得到較高的分解率應該以首槽進料閥門和4^#、5^#槽CO₂通氣閥門為控制對象，實現合理的分解梯度和合格的末槽分解率。

發明內容

為了提高鋁酸鈉溶液連續碳酸化分解的分解率，本發明將專家控制與預測控制策略相結合設計了鋁酸鈉溶液連續碳酸分解過程智能控制系統。

本發明將系統劃分為專家控制器、模型預測控制器。在專家控制器中，信息獲取與處理單元獲取各槽的料漿成分信息及過程參數信息，由工藝工程師、儀表工程師和熟練操作人員的經驗知識形成的知識庫，經專家知識推理得出控制決策，即各個閥門開度的控制輸出量，包括進料量閥門、4^#槽和5^#槽CO₂通氣量閥門。模型預測控制器基于“預測模型-滾動優化-反饋校正”的思想，其在有滯后環節的工業過程控制中體現了良好的性能，抗干擾性和魯棒性特點。以神經網絡良好的函數逼近能力，建立預測模型，采用一步超前預測控制算法，用簡單的迭代即可獲得控制量，實現對專家控制器5^#槽CO₂閥門開度輸出值的智能補償。

本發明系統穩定優化地運行，分解率合格率提高了4％，平均分解率提高了0.95％。

附圖說明

圖1本發明鋁酸鈉溶液連續碳酸分解過程控制回路圖；

圖2分解過程專家控制器結構圖；

圖3推理流程圖；

圖4本發明二自由度專家控制方框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細的說明。

(1)專家控制器設計

如圖2所示，專家控制器主要由信息獲取與處理單元、數據庫、知識庫、推理機、綜合信息處理模塊、解釋機制模塊、知識獲取模塊及學習與自適應模塊等組成，其設計主要有知識庫設計和推理過程設計兩部分組成，分別說明如下：

步驟1：知識庫設計

知識庫是專家控制器的核心，是根據現場操作工人和工程技術人員的經驗加以分析、歸納和總結得到的。由于產生式方法表現形式直觀，有利于知識的提取和形式化，問題求解符合人們的認識過程，因此這里也采用產生式規則表示分解生產過程知識。