高温高压反应釜系统研制

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1、扬州大学硕士学位论文高温高压反应釜系统研制(申请硕士学位)胡学敏指导教师：王昌龙教授扬州大学中华人民共和国，扬州2013年5月摘要反应釜属压力容器范畴，是需要接受政府部门安全监察的特种设备。它是在多项新材料、新技术、新工艺综合开发的工业产品，同时又是很多新工业的催化剂，应用广泛。本课题高温高压反应釜，其各方面性能要求，都远超过常规工业应用反应釜。本课题高温高压反应釜系统主要由三部分组成：反应釜及电磁感应加热系统；控制系统；操作界面。研制过程当中，本课题解决了多个结构、材料、及软件问题，积累下的相关方法与理论，具有重要的工程应用价值。本课题反应釜结构设计方面，采用简单的单层釜体结构，使反应釜便

2、于加工，同时降低成本。在高压设计方面，采用爆破失效准则进行设计；高温设计方面，是本课题的最大难点，主要从选材的方面加以突破。在反应釜加热方式方面，本课题采用电磁感应加热的方法。控制系统方面，高温高压反应釜控制系统应用了主流的PID控制策略和模糊控制，主要控制装置包括电脑，中频电源，虹润仪表，ADAM模块。本课题的控制对象是反应釜温度和压力，其中温度的控制是重点，本系统的温度测控装置主要由热电偶跟虹润仪表组成，各仪表之间的通讯采用MODBUS通信，其接口是工业普遍应用的RS．485接口，可以很方便的组建局部通信网络。操作界面是体现操作系统人性化设计的一部分，一个良好的操作界面可以为工作带来很多

3、便利。本系统的操作界面主要实现反应釜加热过程的显示和检测，并且能对实验数据进行处理和保存。具备查询，打印等功能，可实现系统的自动控制与手动控制之间的切换。在本课题的设计过程当中，采用从整体到局部的设计思想，根据实际需要考虑设计的因素。在相关理论的支持下，进行初步设计，并且加以试验。而最终的完成，更依赖与后期的多次调试与改动。设计方法方面，在设计过程中，广泛采用CAD技术，使设计工作大大减轻。在反应釜结构校核方面，ANSYS的引入，缩短了校核时间，而且结果直观。在控制系统设计方面，MATLAB的强大功能，可以为控制系统的设计带来便利，节省大量的数据计算时间。在系统界面设计过程中，Labview

4、的直观GUI语言，让界面的编写显得很轻松，可以让人将精力关注在控制的逻辑构成，而不必过多在意控件的编写。本课题涉及方面广泛，涉及材料，机械，控制及通信。本文对逐个系统做出了介绍，并给出了相关设计过程。其中难点是反应釜的高温设计，其工艺要求反应釜在1200℃下能承受80MPa高压，TZM合金的存在解决了本课题的最关键问题。另外，实践证明单纯的理论往往无法带来良好的设计，一个完善的设计需要结合具体的工程实践经验和系统的不断调试。最后，文章总结了课题的不足，并展望了未来研究方向。特别是对控制系统方面，提出了改进想法关键字：压力容器高温高压反应釜控制系统模糊控制Labview界面PID控制MODBU

5、S通信ABSTRACTReactionkettlebelongstothecategoryofpressure；itisspecialequipmentwhichneedstoacceptsafetysupervisionofGovernment．Reactionkettleisanewwideapplicationindustrialproductwhichisacombinationofnewmaterialsandnewtechnology,inthemeanwhile．itiscatalystofmanynewinduslries．msreactionkettleinthispape

6、r．hightemperatureandhighpressurereactionkettle，itsvariousaspectperformancerequirementismorestrictthantherequirementsofconventionalreactionkettle．Hightemperatureandhighpressurereactionkettlesystemmainlyconsistofthreeparts：thereactionkettleandelectromagneticinductionheatingsystem；Controlsystem；Operat

7、ioninterface．Indevelopingprocess．thissubjectsolvedseveralproblemsofthestructure，materials，andsoftware．Theaccumulatedrelevantmethodsandtheory,hassomeimportantvalueofengineeringapplication．Instructuredesign，r