【摘要】：納米鐵粉由于其在磁、光、電、敏感等方面具備的特殊性質,目前已廣泛應用于磁記錄、氣敏元件、光吸收材料、高效催化等領域。本文通過分析納米鐵粉電熱分解工藝流程和納米鐵粉電熱分解爐的結構組成,闡述了分解爐溫度控制的重要性和變工況約束的必要性。納米鐵粉電熱分解爐按工藝要求由四段分區(qū)級聯(lián)而成。納米鐵粉電熱分解時各段分區(qū)溫度相互耦合,目前國內工業(yè)生產納米鐵粉多憑借經驗手動給定各分區(qū)溫度,并無相應的溫度預測技術。再者,國內生產廠商采用各分區(qū)分體單獨控制器,不能協(xié)調控制,導致納米鐵粉生產線能耗居高不下,且分解爐溫度控制精度低,納米鐵粉成品質量不能盡如人意。為實現(xiàn)納米鐵粉電熱分解變工況控制,本文基于吉恩鎳業(yè)100噸/年納米鐵粉生產線,進行了如下研究:首先,基于T-S模糊思想與自適應粒子群優(yōu)化極限學習機(SAPSO-ELM)建立納米鐵粉電熱分解爐變工況溫度預測模型,并對該模型的預測效果進行檢驗,驗證了該模型的準確性和泛化性。其次,基于級聯(lián)PID控制的基本思想,并引入增量式數(shù)字PID作為納米鐵粉電熱分解爐溫度控制系統(tǒng)的控制器,構建分解爐溫度控制系統(tǒng)。對該系統(tǒng)進行仿真檢驗,仿真結果表明該系統(tǒng)具有較好的控制效果。最后,分析了納米鐵粉電熱分解集散控制系統(tǒng)(DCS)的基本結構,對本文所建立的納米鐵粉電熱分解爐溫度控制系統(tǒng)進行了軟硬件設計。基于本文的研究成果,從工業(yè)生產實際應用出發(fā),基于VC++6.0平臺的MFC圖形化編程開發(fā)了納米鐵粉電熱分解爐溫度控制軟件�；赥-S模糊和SAPSO-ELM建立的納米鐵粉電熱分解爐變工況溫度預測模型可以有效反映出分解爐工況變化情況,并對分解爐溫度進行準確預測。基于級聯(lián)PID控制建立的納米鐵粉電熱分解爐溫度控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)多段分區(qū)的協(xié)調控制,解決了系統(tǒng)各段控溫耦合的問題。
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF37
【圖文】：

研 究 生 學 位 論 文國內外現(xiàn)狀上能夠生產納米鐵粉的國家僅有德國、中國、俄羅斯生產結構如圖 1-1 所示。2014 年全球納米鐵粉產量約000 噸，美國約為 1000 噸，中國約為 1200 噸，俄羅斯德國巴斯夫公司（BSF）生產的納米鐵粉品質最佳，處于壟斷地位。因此，德國在全球納米鐵粉生產領域

圖 1-1 2014 年全球納米鐵粉生產結構圖納米鐵粉消費結構圖如圖 1-2 所示[12]，目前全球納歐洲以及亞太地區(qū)。其中美國為最大的納米鐵粉消 噸，占全球消費總量的 47%。歐洲為第二大消費區(qū)左右，占全球消費總量的 23%。亞太地區(qū)則為第三 1800 噸，占全球消費總量的 20%。但隨著粉末冶金粉年需求量正呈現(xiàn)不斷增長的趨勢。

研 究 生 學 位 論 文第 2 章 納米鐵粉電熱分解爐分析2.1 納米鐵粉制備原理本文基于吉恩鎳業(yè)公司 100 噸/年納米鐵粉生產線為研究背景，以納米鐵粉電熱分解爐熱解過程為研究對象。與目前國內外主流納米鐵粉生產廠商類似，吉恩鎳業(yè)公司同樣采用熱解羰基鐵法制備納米鐵粉。整個制備過程如圖 2-1 所示，大致可分為氣相合成、電熱分解和提純等步驟。

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本文編號：2780573