铝电解烟气净化控制系统设计及应用 ...
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铝电解烟气净化控制系统设计及应用
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3秒自动关闭窗口基于Web的铝电解槽槽壳温度监测系统设计--《山东大学》2009年硕士论文
基于Web的铝电解槽槽壳温度监测系统设计
【摘要】：
目前,我国的电解铝工业主要采用的是预焙电解槽生产工艺,电解槽是生产过程中的主要设备,其运行状况直接关系到铝的产量和质量。在复杂多变的槽况特征中,槽壳温度是电解槽运行中一个非常重要的参数,通过对槽壳各部位温度的连续监测,可以诊断电解槽的健康状况,定位槽破损位置并进行修补维护,防止误停槽和漏槽事故的发生,并延长电解槽的寿命。因此实现电解槽温度实时自动的监测是十分必要的。
本课题是山东大学光纤传感技术研究中心与山东兖矿科澳电解铝股份有限公司合作建设的项目,通过比较分析目前的温度测量技术,按照相关行业的安全生产标准,设计一套基于Web的铝电解槽槽壳温度监测系统。系统的设计目标是:运用先进的光纤布拉格光栅传感技术,制作具有体积小、灵敏度高、稳定可靠、抗电磁干扰等优点的光纤Bragg光栅传感器作为现场温度检测设备,以大容量、高速度的光纤网络作为信息的传输介质,结合基于计算机网络,数据库和信息技术的软件系统,开发一个具有开放体系结构、易扩充、易维护、具有良好人机交互界面的铝电解槽槽壳温度实时监测系统,为企业的决策层提供实时准确的信息。
山东兖矿科澳电解铝有限公司是本项目的试点单位,在对电解铝厂实地考察和与企业负责人充分沟通的基础上,我们分析得出监测系统的功能和性能需求,并设计了系统的总体结构框架,包括系统硬件和系统软件两部分。系统硬件部分的工作内容包括:根据光纤光栅固有的温度传感特性和实际挂接位置的尺寸要求,设计出传感器的结构,并对其制作封装;光信号传输系统的结构设计及布线;主控系统的设计,分为光信号解调系统和上位机系统两部分。
本系统软件部分按功能分成三部分:数据采集模块、通讯模块和上位机软件系统。数据采集软件的设计开发是在LabVIEW7.1环境下完成的,它负责温度数据的采集;通讯模块担负着将采集到的实时数据存储到数据库并从数据库中读取配置信息下发到硬件部分的重任;上位机系统采用B/S结构,允许用户通过Web浏览器,方便的获取生产现场的温度信息,它是整个监测系统的窗口,负责实现系统实时数据显示,历史数据查询、系统初始化和配置信息的录入、异常报警等任务。论文完成了上位机软件系统的需求分析、功能模块化、并通过使用Java语言编写Applet客户端程序实现了上位机软件的功能。
数据库服务器是本系统的核心,负责系统数据的交换和共享,要求所用数据库具有性能好、可靠性高、响应速度快等优点,本系统选择使用Oracle数据库管理系统。论文详细给出了系统数据库从开始设计到投入运行各个阶段所做的工作,包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理设计和数据库的实施和维护六个阶段。
铝电解槽槽壳温度监测系统的研究开发,将在很大程度上延长电解槽的使用寿命,提高铝生产过程中对重大灾害的预警防范能力。
【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TP274.4【目录】：
ABSTRACT12-14
第一章 绪论14-19
1.1 课题背景及意义14-15
1.2 现有电解槽测温方案比较15-16
1.3 温度监测系统设计目标16-17
1.4 本文的主要内容和结构安排17-19
第二章 铝电解槽槽壳温度监测系统硬件设计19-27
2.1 温度监测系统性能需求19-20
2.2 系统的总体设计框架20-22
2.3 光纤Bragg光栅传感技术在系统中的应用22-24
2.3.1 光纤光栅传感器测温的原理22-24
2.3.2 光纤光栅传感器的封装及安装24
2.4 光信号传输系统设计24-25
2.5 主控系统设计25-26
2.5.1 光信号解调系统设计25-26
2.5.2 上位机系统硬件26
2.6 本章小结26-27
第三章 铝电解槽槽壳温度监测系统软件设计27-41
3.1 数据采集模块设计27-30
3.1.1 数据采集软件设计27-29
3.1.2 数据采集软件的开发环境29-30
3.2 通讯模块设计30-31
3.3 上位机软件系统设计31-36
3.3.1 上位机软件系统需求分析31-32
3.3.2 上位机软件功能模块化32-34
3.3.3 上位机软件体系结构设计34-36
3.4 操作系统的选择36-38
3.5 数据库管理系统的选择38-39
3.6 Web服务器的选择39-40
3.7 软件系统安全性设计40
3.8 本章小结40-41
第四章 温度监测系统数据库设计41-55
4.1 数据库基础知识41-45
4.1.1 关系数据库41
4.1.2 Oracle数据库简介41-43
4.1.3 Java数据库连接技术(JDBC)43-45
4.2 系统数据库设计45-54
4.2.1 数据流图和数据字典45-48
4.2.2 数据库系统概念模型设计48-50
4.2.3 数据库系统逻辑结构设计50
4.2.4 数据库主要数据表设计50-53
4.2.5 数据库物理设计与实施53-54
4.3 本章小结54-55
第五章 温度监测系统客户端程序开发55-82
5.1 客户端软件开发平台及开发工具55-58
5.1.1 客户端软件开发环境55-56
5.1.2 报表制作工具的选择56-57
5.1.3 曲线图、柱状图的制作工具选择57-58
5.2 客户端程序的设计与实现58-77
5.2.1 用户管理模块59-60
5.2.2 系统初始化模块60-64
5.2.3 实时显示模块64-69
5.2.4 参数设置模块69-71
5.2.5 历史数据查询模块71-74
5.2.6 报警模块74-75
5.2.7 报表模块75-76
5.2.8 监控组模块76-77
5.3 客户端程序的发布77-79
5.4 Applet数字签名技术79-80
5.4.1 服务器端设置80
5.4.2 客户端设置80
5.5 本章小结80-82
第六章 总结与展望82-84
参考文献84-88
学位论文评阅及答辩情况表89
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硕士研究生学位论文
铝是重要的金属材料，在国民经济建设中起着重要作用。我国是铝业大国，而铝的产
量远远不能满足社会发展的需求。因此，提高铝的产量和质量至关重要。
铝电解过程故障发生频繁，如阳极效应、热槽、冷槽等。这些故障的发生，对整个电
解系列产生巨大影响，降低铝的产量和质量，消耗大量的电能，造成巨大的经济浪费。因
此，有效地对铝电解生产过程的故障进行检测和预报，具有十分重要的意义。
铝电解过程工艺复杂，电场、磁场和热场交互干扰，难以建立故障检测和预报的数学
模型。本文在深入研究铝电解生产过程的故障特点及反应特性的基础上，提出了采用多级
模糊系统和神经网络进行故障诊断的新方法。
本课题的主要研究内容和成果如下:
第一，叙述了故障诊断技术的发展过程，归绍总结了故障诊断的主要方法，并简要阐
述了预测的基本理论和方法。
第二，介绍了铝电解工业过程，描述了本文进行诊断的阳极效应、热槽和冷槽等常见
故障的特征，并说明了故障发生时，与其相关的特征量的变化趋势。
第三，铝电解故障有时是单一故障，有时是两个或两个以上的故障同时发生。针对这
一故障特点，建立了基于模糊逻辑理论的故障检测模型和基于神经网络的故障分类模型。
从而，可以实现对各种故障进行有效地诊断。
第四，本文的模糊系统采用多级模糊系统，并将其功能简化为检测故障的发生，对故
障的分类识别，由基于BP神经网络建立的故障分类模型完成。因此，解决了模糊系统的
维度问题，减少了规则数量，
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年产16万吨铝锭的铝电解车间毕业设计论文.doc124页
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一座年产16万吨铝锭的铝电解车间毕业设计 8
市场分析 10
1.1 铝的性质 10
1.2 铝的发现简史 11
1.3 我国铝工业发展近况 11
1.3.1 铝业背景 11
1.3.2 制约瓶颈 12
1.3.3 发展前景 12
1.3.4 中国铝型材行业的概况 13
1.4 国际铝工业发展状况 18
1.5 对中国铝工业发展前景的认识 19
厂址选择与论证 24
2.1 铝厂厂址选择区域概况 24
2.1.1 地理优势 24
2.1.2地形地貌 25
2.1.3区位优势 25
2.1.4 水文地址 25
2.1.5 气候条件 26
政策优势 26
2.2.1资源优势 28
2.2.2 水能电力资源 28
第三章 技术经济指标 30
3.1 电解方案的选择与论证 30
3.2 主要技术经济指标的选择与论证 31
3.2.1电流效率 31
3.2.2电解质温度 32
3.2.3 极距 33
3.2.4电解质成分 33
3.2.5电解质水平和铝水平 35
3.2.6阳极效应系数 36
3.2.7 阳极电流密度 37
3.2.8 槽工作电压 38
3.2.9 铝电解生产中的主要技术经济指标的确定 38
第四章 电解槽结构设计与计算 40
4.1 概述 40
4.2 上部结构 42
4.2.1 打壳下料装置 42
4.2.2．阳极升降装置 43
4.2.3 桁架与门式支架 44
4.2.4 槽密闭排烟系统 45
4.2.5 阳极结构 45
4.3 阴极结构 46
4.3.1 槽壳 47
4.3.2 内衬以及保温绝热结构 48
4.3.3 电解槽基础 50
4.4 母线配置电压衡算 50
4.4.1 母线结构及配置 50
能量和物料平衡核算及电压衡算 55
4.5.1 物料平衡 55
4.5.2 电压平衡 57
4.5.3 能量平衡 64
4.6 电解槽选型、台数、产量以及结构计算 75
4.6.1 电解槽寿命论证 75
电解槽单槽日产量和年产量 76
4.6.3 电解槽数量 76
4.6.4 系列原始产量 76
4.6.5 电解槽结构计算 77
4.7 辅助设备选择计算 78
第五章 铝电解槽的预热与启动 83
5.1 预热方法概述 83
5.2 铝电解槽的启动 85
5.2.1 铝电解启动条件 85
5.2.2 干法启动 85
5.2.3 湿法无效应
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