長距離礦漿管道輸送過程檢測與控制關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、長距離礦漿管道輸送方式具有輸送能力大、耕地占用少、不受氣候條件限制、節(jié)能減排等許多優(yōu)點。隨著對偏遠地區(qū)礦產(chǎn)資源需求的增加，長距離礦漿管道輸送的應用日益廣泛。然而礦漿管道輸送過程中可能出現(xiàn)淤積、堵塞，嚴重磨損等問題，礦漿管道輸送流速等重要參數(shù)的測控是解決上述問題的關(guān)鍵技術(shù)。我國已建的長距離礦漿管道輸送測控系統(tǒng)多由外國公司提供專有設計與關(guān)鍵技術(shù)。現(xiàn)已應用的技術(shù)不能確保所有工況下礦漿管道輸送流速的準確檢測，復雜工況下礦漿管道輸送過程的控制水平

2、亟待提高。本論文依托國家科技支撐計劃課題《復雜地形礦漿管道輸送安全運行關(guān)鍵技術(shù)問題研究》，將礦漿管道輸送工藝技術(shù)與測控技術(shù)兩個研究領(lǐng)域融合在一起，通過理論分析與試驗研究相結(jié)合，旨在提供礦漿管道輸送系統(tǒng)在復雜工況下準確的智能檢測與自動控制的關(guān)鍵技術(shù)。主要研究工作與創(chuàng)新點包括以下幾個方面:
　　1、分析了長距離復雜地形礦漿管道輸送工藝流程及參數(shù)，研究了管道輸送特性。提出了管道輸送過程混雜控制系統(tǒng)框架，分析了輸送過程混雜控制中的難點。通

3、過管道輸送流速控制各環(huán)節(jié)的建模，及輸送管道動態(tài)模型的分析，說明了長距離管道輸送流速控制具有非線性、參數(shù)時變、多輸入、多輸出、強耦合的傳遞延遲特性，提出并建立了連續(xù)方式的輸送流速控制流程模型。
　　2、通過理論與實驗，研究了礦漿管道輸送中單一采用電磁流量計檢測流速產(chǎn)生虛假數(shù)據(jù)的原因。確定與提取了與礦漿輸送流速相關(guān)的特征量:差壓波動系數(shù)、流量波動系數(shù)等，分析其與流速的相關(guān)性。提出了一種多傳感器數(shù)據(jù)融合與識別的礦漿流速檢測技術(shù)。將FCM

4、AC結(jié)合AdaBoost應用于流速值的虛假數(shù)據(jù)識別，提出了改進的AdaBoost-FCMAC識別算法作為虛假數(shù)據(jù)識別器，根據(jù)從多個傳感器提取的特征對檢測的流速數(shù)據(jù)進行真假辨別和修正處理。通過試驗驗證該技術(shù)能實現(xiàn)復雜工況下的流速準確實時檢測。
　　3、針對工業(yè)多泵站管道批量輸送方式工況頻繁變化的復雜過程，提出了基于復合逆控制的仿人多模態(tài)輸送流速控制器。分析了仿人多模態(tài)控制器從特征辨識到多模態(tài)控制輸出的映射關(guān)系，給出了全工況的推理過程

5、。針對某一特定工況段，分析了管道輸送流速調(diào)節(jié)系統(tǒng)可逆性，采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡建立其逆模型，說明了復合逆控制的實現(xiàn)。通過計算機仿真和試驗等方式驗證了控制器的性能，證明控制結(jié)構(gòu)與算法的有效性。
　　4、研究了具有特殊瞬態(tài)特性的帶漿停泵再啟動過程。為了確保輸送系統(tǒng)能從故障后特殊工況下安全啟動，分析了啟動過程的輸送系統(tǒng)各部分啟動特性和控制規(guī)律。提出了一種智能識別與切換控制的帶漿再啟動控制方法，經(jīng)過智能識別診斷，采用預定基準值與調(diào)節(jié)值相結(jié)合，實

6、現(xiàn)了變步長與變增量的階梯式再啟動控制。通過試驗基地帶漿停泵再啟動試驗，驗證了所研究的方法可確保管道輸送系統(tǒng)在長時間停泵后實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行。
　　5、在模擬我國某長距離管線特征建立的復雜地形漿體管道輸送試驗基地上，開發(fā)了工業(yè)標準級的基于混雜遞階思想的全工況智能測控系統(tǒng)。測控系統(tǒng)完成了多傳感器融合檢測與智能控制方法實用化應用;進行礦漿管道輸送特性與參數(shù)的實驗研究，實現(xiàn)了模擬工業(yè)化的不同條件下全自動化的多泵礦漿輸送測控，驗證了提出控制算