中频感应炉操作优化决策支持系统研究

论文摘要

中频感应炉是热工领域的重要设备，由于其具有过载能力强、加热速度快、金属烧损少、产品质量高以及生产效率高等优点而在短时间内得到迅速的推广和使用。随着制造工艺的不断改进提高以及使用经验的积累交流，中频感应加热技术在各种金属及其合金的熔炼方面，以及在透热、热处理方面都得到了越来越深入的研究和应用。有效提高中频感应电炉的功率因数和电热效率，减小中频感应电炉设计成本和能耗，缩短研发时间对于中频感应电炉工作效率和使用性能的提高显得十分重要。为此，本论文针对中频感应炉设计及应用所存在的缺点，基于Visual Basic软件，结合人工智能技术和决策支持系统技术设计了中频感应炉操作优化智能决策支持系统，论文主要创新点和研究工作如下：（1）得出了功率、电热效率、功率因数、坩埚寿命等操作参数对中频感应炉工作过程的节能影响规律，改进了中频感应炉并联型电源逆变电路。实践表明：改进后的逆变电路能全功率输出以及启动能力提高，且节能效果显著。（2）以电源频率和坯料直径为约束参数，建立了无芯中频感应电炉无磁性期电热效率优化模型，采用粒子群优化算法对其进行了优化。应用结果表明，功率因数由0.157增大为0.401，电热效率由优化前的54.8%提高到77.3%。（3）将Visual Basic软件与人工智能技术相结合，开发了中频感应炉操作优化决策支持系统，该系统主要作用是帮助用户设计合理的感应炉，根据用户输入的炉体结构参数，模拟炉内工作过程，计算分析相应的炉体技术指标。仿真结果验证了中频感应炉操作优化决策支持系统的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 中频感应炉概述
• 1.2.1 中频感应炉的发展历程
• 1.2.2 中频感应加热炉国内外研究现状
• 1.2.3 中频感应炉的发展趋势
• 1.3 操作优化决策支持系统概述
• 1.3.1 操作优化决策支持系统的发展历程
• 1.3.2 操作优化决策支持系统国内外研究现状与发展趋势
• 1.3.3 操作优化决策支持系统在工业炉窑中的应用
• 1.4 主要内容和框架
• 第2章 中频感应炉工作原理与设备组成
• 2.1 中频感应炉的工作原理
• 2.1.1 感应加热原理及应用
• 2.1.2 中频感应炉和工频感应炉性能对比
• 2.2 中频感应加热理论模型
• 2.2.1 感应加热温度分布
• 2.2.2 感应加热电流频率
• 2.3 中频感应炉设备组成和结构
• 2.3.1 电力半导体器件的选择和比较
• 2.3.2 储能元件以及二极管
• 2.4 本章小结
• 第3章 中频感应炉操作参数分析与性能改进
• 3.1 中频感应炉操作参数分析
• 3.1.1 功率分析
• 3.1.2 热损失分析
• 3.1.3 电热效率分析
• 3.1.4 功率因数分析
• 3.1.5 工作频率的分析
• 3.1.6 坩埚寿命分析
• 3.1.7 中频感应电炉操作参数分析实例
• 3.2 中频感应炉性能改进
• 3.2.1 中频电源逆变电路改进
• 3.2.2 减小中频感应炉供电线路损耗
• 3.2.3 节能效果
• 3.3 本章小结
• 第4章 中频感应炉电热效率智能优化
• 4.1 粒子群优化简介
• 4.2 粒子群优化算法
• 4.2.1 粒子群优化的基本原理
• 4.2.2 粒子群算法数学描述
• 4.2.3 粒子群优化算法的设计步骤
• 4.2.4 粒子群优化算法的应用
• 4.3 中频感应电炉无磁性期效能参数粒子群智能优化算法应用
• 4.3.1 中频感应电炉无磁性期效能参数
• 4.3.2 中频感应电炉无磁性期效能参数智能优化模型
• 4.3.3 中频感应电炉无磁性期电热效率优化应用
• 4.4 本章小结
• 第5章 中频感应炉操作优化决策支持系统仿真平台
• 5.1 中频感应炉决策支持系统仿真平台设计
• 5.1.1 仿真系统开发软件介绍
• 5.1.2 中频感应电炉操作优化决策支持系统仿真平台建立
• 5.2 中频感应炉操作优化决策支持系统仿真平台应用
• 5.2.1 仿真平台设计依据
• 5.2.2 仿真结论
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间所发表论文和参与课题
• 致谢