PID技術(shù)在氧化鋁焙燒爐上的應(yīng)用

芮鐵明

（云南建投機(jī)械制造安裝工程有限公司，云南 昆明 650032）

灼燒溫度是氧化鋁焙燒工藝中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其能夠?qū)ρ趸X出廠質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。實(shí)際工藝操作中，要對(duì)氧化鋁灼燒溫度進(jìn)行靈活控制，提高氧化鋁的性能及生產(chǎn)質(zhì)量。氧化鋁焙燒爐的使用過程中，多通過人工方式對(duì)燃料閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方式可靠性差，且缺乏穩(wěn)定性。本次研究借助PID溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)人工手動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行替代，穩(wěn)定性強(qiáng)，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定。

1 PID技術(shù)概述

PID控制指的是比例、積分、微積分控制。這一調(diào)節(jié)器控制規(guī)律應(yīng)用相對(duì)比較普遍。現(xiàn)階段該技術(shù)在我國取得了突破性發(fā)展，表現(xiàn)出自動(dòng)化、智能化特征。在氧化鋁焙燒爐上推廣應(yīng)用該技術(shù)，能夠靈活控制溫度、壓力等各項(xiàng)性能和指標(biāo)。當(dāng)前社會(huì)背景下，無論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還是自動(dòng)化技術(shù)，發(fā)展速度都比較快，這使得PID技術(shù)極具優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行編程控制，降低了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展過程中的各類技術(shù)控制難度，使焙燒、加熱等過程控制更便捷，使生產(chǎn)過程保持溫度適宜，從根本上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)水平的提高和質(zhì)量優(yōu)化。

2 氧化鋁焙燒溫度要求

在氧化鋁焙燒工藝中，溫度控制非常關(guān)鍵。執(zhí)行氧化鋁焙燒工作時(shí)，無論氧化鋁質(zhì)量還是性能，都受焙燒溫度影響，其直接關(guān)系氧化鋁使用流程、方法及相關(guān)情況。以前氧化鋁焙燒的實(shí)現(xiàn)方法為人工調(diào)節(jié)燃燒閥門，溫度控制效果并不是太好，氧化鋁焙燒過程中，溫度不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致氧化鋁焙燒質(zhì)量低、性能差。相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展和工藝水平的提高，使PID控制技術(shù)得到了普及應(yīng)用，能夠科學(xué)地控制氧化鋁焙燒爐溫度。實(shí)際操作過程中，采用專業(yè)方法運(yùn)算PID控制技術(shù)的模塊設(shè)計(jì)參數(shù)，將其作為氧化鋁焙燒過程溫度控制參照指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化，不斷地提高氧化鋁生產(chǎn)質(zhì)量，使其與工業(yè)使用要求相符。

3 PID技術(shù)在氧化鋁焙燒爐上的應(yīng)用

氧化鋁焙燒工作具備很強(qiáng)的技術(shù)性，如果采用傳統(tǒng)人工控制方法，很難使?fàn)t內(nèi)溫度滿足生產(chǎn)要求，該過程中的工藝、技術(shù)要求都非常高。PID技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，把該技術(shù)應(yīng)用到氧化鋁焙燒爐中，溫度控制效果非常好。在氧化鋁焙燒爐中應(yīng)用PID技術(shù)，要對(duì)該應(yīng)用過程中的一系列技術(shù)要求具備清晰的認(rèn)識(shí)，熟悉溫度傳感器、PID模塊等各模塊功能，并且依據(jù)實(shí)際工藝要求，合理地選擇溫度傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)PID控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，使其與溫度、生產(chǎn)要求等吻合，具備強(qiáng)大的工藝性能。

3.1 技術(shù)要求

拜耳法經(jīng)常被應(yīng)用到氧化鋁制作中，實(shí)施過程相對(duì)比較嚴(yán)格。由圖1可知，借助拜耳法制作氧化鋁，氧化鋁焙燒過程相對(duì)比較復(fù)雜，而且系統(tǒng)性強(qiáng)。在該過程中，精確控制焙燒爐溫度，才能夠達(dá)到良好的熱量控制效果。氧化鋁焙燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)，具體生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)溫度控制提出了很高的要求，有助于促進(jìn)鋁礦氧化。PID技術(shù)在氧化鋁焙燒爐溫度調(diào)節(jié)工藝中的價(jià)值在于能夠依托參數(shù)設(shè)置，使氧化鋁燃燒溫度符合實(shí)際生產(chǎn)要求，確保氧化鋁制作工藝更加科學(xué)、合理、有效，為后續(xù)各項(xiàng)工序的開展和實(shí)施奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 溫度傳感器

PID溫度控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成指標(biāo)包括溫度傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、利時(shí)模塊。該背景下，溫度傳感器的功能和作用在于靈活控制氧化鋁焙燒溫度，其本質(zhì)為一種監(jiān)測(cè)裝置，將現(xiàn)場采集到的運(yùn)算信號(hào)發(fā)送至系統(tǒng)中。無論是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥還是排料閥，都屬于PID系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)范疇，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要被用來對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)工作進(jìn)行執(zhí)行。在PID調(diào)節(jié)工作中，利時(shí)模塊具備核心價(jià)值和作用，它的程序模塊能夠?qū)崿F(xiàn)PID控制，而且具備采集傳感器、轉(zhuǎn)換信號(hào)、傳輸數(shù)據(jù)等一系列運(yùn)算功能。無論該系統(tǒng)溫度信息采集，還是信號(hào)發(fā)送，都離不開這一技術(shù)。在氧化鋁焙燒爐中，溫度傳感器的選擇非常講究，需要嚴(yán)格考量生產(chǎn)工藝和溫度情況等，對(duì)耐高溫、抗磨性強(qiáng)的溫度傳感器進(jìn)行優(yōu)先選擇，有效地規(guī)避傳感器失效問題。

圖1 拜耳法氧化鋁生產(chǎn)流程

3.3 PID模塊

PID控制技術(shù)具備自動(dòng)化、智能化特征。該過程中PID的控制運(yùn)算非常重要。現(xiàn)在多在已完成設(shè)計(jì)的PID模塊執(zhí)行PID控制運(yùn)算工作，具體操作過程是依據(jù)PID控制運(yùn)行的數(shù)學(xué)公式，合理地控制、調(diào)節(jié)氧化鋁焙燒溫度。圖2為PID控制模塊圖。PID溫度控制過程相對(duì)比較復(fù)雜，而且專業(yè)性強(qiáng)，需要根據(jù)氧化鋁焙燒過程及要求，對(duì)各類技術(shù)參數(shù)進(jìn)行靈活設(shè)定，確保氧化鋁焙燒溫度符合具體要求，使焙燒爐內(nèi)溫度始終保持穩(wěn)定，確保氧化鋁質(zhì)量和性能兼?zhèn)洌瑘D3為控制原理圖。

圖2 PID控制模塊圖

圖3 控制原理圖

3.4 科學(xué)地設(shè)置PID控制系統(tǒng)

氧化鋁焙燒過程相對(duì)比較復(fù)雜，技術(shù)要求高，執(zhí)行難度大。采用PID技術(shù)控制氧化鋁焙燒溫度時(shí)，要對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的考量，通過該種方式使焙燒爐溫度更加穩(wěn)定。PID溫度控制系統(tǒng)設(shè)置一定要科學(xué)、合理，以免焙燒爐溫度不穩(wěn)定，影響氧化鋁焙燒效果。該過程結(jié)合焙燒環(huán)境，對(duì)焙燒溫度進(jìn)行靈活切換和控制，并使用專業(yè)方法，對(duì)燃?xì)饬髁亢脱趸X存量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使焙燒爐內(nèi)部溫度始終保持穩(wěn)定，保障整體生產(chǎn)過程及效果，圖4為PID控制系統(tǒng)。

依據(jù)氧化鋁焙燒爐實(shí)際工作要求，對(duì)PID控制系統(tǒng)進(jìn)行靈活設(shè)置，以此為前提使溫度傳感器熱電偶能夠?qū)ρ趸X焙燒爐內(nèi)部溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)溫度信息轉(zhuǎn)化，使之以溫度信號(hào)形式存在，圖5為PID整定前后燃燒爐溫度曲線對(duì)比圖。該過程還要采用D/A方式進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。PID運(yùn)算模塊的功能在于通過對(duì)當(dāng)前焙燒爐溫度和PID系統(tǒng)設(shè)置溫度進(jìn)行科學(xué)對(duì)比，對(duì)焙燒爐內(nèi)部的溫度差異情況具備清晰的認(rèn)識(shí)，繼而在氧化鋁焙燒過程中，依據(jù)實(shí)際情況和具體要求，分別調(diào)整氧化鋁、燃?xì)猓寡趸X焙燒爐內(nèi)溫度符合生產(chǎn)工作要求，并且具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

圖4 PID控制系統(tǒng)

圖5 PID整定前后燃燒爐溫度曲線對(duì)比圖

4 技術(shù)前景

氧化鋁的性能特征決定了其物料特性比較靈活，具備變動(dòng)性，而且工藝指標(biāo)存在很大的波動(dòng)性。因此要依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)氧化鋁的灼燒溫度進(jìn)行靈活設(shè)置和控制。具體實(shí)踐過程需要采用專業(yè)方法，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建，也可以建立模糊控制數(shù)學(xué)模型等，依據(jù)各項(xiàng)工藝要求，將該模型與PID模塊充分結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)PID技術(shù)的功能拓展和延伸。

5 結(jié)語

我國工業(yè)發(fā)展速度比較快，氧化鋁焙燒作為關(guān)鍵工藝和技術(shù)，生產(chǎn)過程中的溫度調(diào)節(jié)非常重要，會(huì)對(duì)氧化鋁性能、質(zhì)量等產(chǎn)生直接影響。相關(guān)技術(shù)部門要依據(jù)氧化鋁焙燒爐實(shí)際生產(chǎn)情況和工藝要求，把PID技術(shù)應(yīng)用到氧化鋁焙燒爐中，采用精確的方法靈活調(diào)整焙燒爐溫度，不斷地提高氧化鋁生產(chǎn)水平，使其在我國工業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛的應(yīng)用，為各項(xiàng)生產(chǎn)工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)，提高整體工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。