过程控制课程设计报告-液位控制

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1、中南大学信息科学与工程学院自动化系中南大学《过程控制系统》课程设计报告设计题目9#溶出器液位控制指导老师凌玉华设计者侯博文专业班级自动化0605班06号设计日期2010.01.11至2010.01.2131中南大学信息科学与工程学院自动化系目录第一章概述31.1设计目的31.2具体任务31.3氧化铝生产的意义3第二章氧化铝高压溶出工序介绍42.1铝工业的国内外现状42.2氧化铝生产过程42.2.1拜耳法52.2.2烧结法62.2.3混联法62.2.4选矿拜耳法82.3高压溶出工序8第三章工序生产设备及控制要求113.1双程预

2、热器113.2溶出器113.3自蒸发器123.4蒸汽缓冲器13第四章9#溶出器液位控制系统设计154.1总体方案论证154.2硬件设计174.3控制算法224.4软件设计23第五章液位控制系统调试方法255.1比例、积分和微分的分析255.2PID参数整定方法265.3PID参数整定（实验内容）27第六章总结296.1方案评价及改进方向296.2收获及体会29参考文献3131中南大学信息科学与工程学院自动化系第一章概述1.1设计目的综合控制理论，过程控制，微机控制，可编程控制器，软件程序设计等课程的相关理论知识，设计一个完整

3、的9#溶出罐液位控制系统，全面学习和掌握典型控制系统的设计方法，控制方法，调试技巧。1.2具体任务第六小组具体任务：设计一液位控制系统对9#溶出器液位进行控制，使液位在11m,误差+-0.2m.1.3氧化铝生产的意义氧化铝主要用于电解生产铝，它占氧化铝总产量的90%以上。此外还供硅酸盐.耐火材料.机械.无线电.冶金.化工.制药等工业部门使用。铝和铝合金是国民经济、国防军工和民用制品的基础原材料。铝工业是国家的基础工业之一。高性能铝合金是制造飞机、潜艇、火箭、导弹、鱼雷、坦克的重要部件的原材料，被称为国家的战略物资。所以氧化铝

4、的生产，具有重大的现实意义。31中南大学信息科学与工程学院自动化系第一章氧化铝高压溶出工序介绍2.1铝工业的国内外现状我国具有丰富的铝土矿资源迄今，我国已探明铝土矿矿区310处，分布于全国19个省、自治区、直辖市，已探明保守储量23亿吨，位居世界第4，具备发展氧化铝工业的资源条件。国内的氧化铝生产从50年代起步，80~90年代得到了快速发展，年生产能力已达到近800万吨。2008年氧化铝年产量约高达2465.6万吨，较去年同期提高26.44%，居世界前列。由于矿石结构和组成的原因，国外富产氧化铝的国家主要采用拜耳法生产氧化铝

5、。我国的铝土矿资源大部分为含硅高较难溶出的矿石，不适合直接采用世界上大多数国家采用的拜耳法生产工艺流程，绝大部分都是采用流程长、工艺复杂的混联法和烧结法生产的。改革开放以来，为适应国民经济发展的需要，国家在铝土矿资源丰富的四省区内大力发展氧化铝工业，规划并建成了山西铝厂，平果铝厂和中州铝厂等氧化铝项目。采用新工艺、新技术和先进设备，加大对已有的山东铝厂、贵州铝厂和郑州铝厂的技术改造，提高产能，形成了六个氧化铝厂为基地的生产布局。为进一步发挥桂西和晋北铝土矿资源优势，国家规划建设华银氧化铝和晋北氧化铝基地，进一步扩大氧化铝产能

6、，使氧化铝基地由六个增加到八个。民营企业发展迅速大量，非中铝系的民营及合资企业涉足氧化铝项目，使得国内氧化铝产能激增。三门峡东方希望公司、三门峡开曼公司、洛阳香江万基公司（新安铝电）以及山东、内蒙等地的民营企业迅速发展。铝业是朝阳产业，市场需求量大。据有关数据，2008年我国共生产氧化铝2465.6万吨。2.2氧化铝生产过程31中南大学信息科学与工程学院自动化系迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其他含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。已经提出的氧化铝生产方法可以归纳为四

7、类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。铝土矿的特点是化学组成和矿物组成多种多样，要采用不同的方法来处理。铝土矿处理方法和合理的工艺设备的选择取决于许多因素，其中主要的是：a.硅指数，b.原料中硫化物；碳酸盐和有机物的含量；c.铝化合物和硅化合物的矿物组成；d.氧化铁含量。我国铝土矿资源丰富，储量大；高铝、高硅、低铁；铝硅比较低，中低品位铝土矿居多；多数铝土矿是一水硬铝石型铝土矿。碱法生产氧化铝的实质是将铝转变为铝酸钠进入苛性碱溶液。铝原料中可溶SiO2含量越高，转变为不溶性沉淀的水合铝酸钠就越

8、多。而从原料提取到铝酸钠溶液的氧化铝则越少。铝硅比是评价铝土矿质量和选择其具体处理方法的主要指数。生产氧化铝的碱式法有四种：烧结法，拜耳法，混联法，选矿拜耳法。烧结法适合Al/SiO2较低（Al/SiO2<8）的矿石，其成本较高；拜耳法适合Al/SiO2较高（Al/SiO2>16）的矿石，