PAN原絲預(yù)氧化裝備關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維作為一種新型高性能材料，越來越多的受到國內(nèi)外的關(guān)注。近年來，我國碳纖維工業(yè)有了很大的發(fā)展，但是，就整體水平及工業(yè)化應(yīng)用與國外先進(jìn)技術(shù)相比較仍有很大差距。本文主要選擇碳纖維預(yù)氧化裝備作為突破口，對該方面存在的問題進(jìn)行了分析，提出相應(yīng)的解決思路。本文主要完成如下幾個方面工作： （1）針對碳纖維生產(chǎn)工藝復(fù)雜，控制參數(shù)多等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一套基于可編程計(jì)算機(jī)控制器的新型控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)獨(dú)特的分時多任務(wù)操作系統(tǒng)、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力和友好

2、的編程平臺，使其可以很好的完成各種規(guī)模的現(xiàn)場控制任務(wù)。同時該系統(tǒng)采用可視控制一體的解決方案，將生產(chǎn)工藝的控制過程直觀的顯示在操作屏上，大大方便了技術(shù)人員的操作。 （2）預(yù)氧化爐加熱過程具有大慣性、純滯后、非線性等特點(diǎn)，其溫度控制不穩(wěn)定，控制效果差。為此，本文將模糊控制的智能性與PID控制的通用性、可靠性相互結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種參數(shù)自整定模糊PID控制器，采用模糊推理的方法實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的在線整定。并借助專業(yè)軟件Matlab進(jìn)行仿真驗(yàn)

3、證，結(jié)果表明該策略控制精確，性能平穩(wěn)，并且能快速消除外界干擾，很好的實(shí)現(xiàn)溫度控制。 （3）針對預(yù)氧化工藝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新型的預(yù)氧化爐方案，采用十爐分布，兩爐一體的爐群設(shè)置，同時采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流形成熱風(fēng)循環(huán)，加入導(dǎo)風(fēng)板，使預(yù)氧化爐內(nèi)部溫度場分布更加均勻，并通過專業(yè)流體軟件Fluent模擬求解，最終結(jié)果顯示，除邊角部分的溫度盲區(qū)外，預(yù)氧化爐內(nèi)部溫度控制在±0．5℃，整體溫度場均勻。 （4）對新型預(yù)氧化裝備在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)

4、用情況進(jìn)行了分析說明，并借鑒本實(shí)驗(yàn)室PAN基碳纖維預(yù)氧化工藝參數(shù)，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)所制預(yù)氧絲采用金相測試、元素分析、X射線以及紅外光譜等手段進(jìn)行性能表征。結(jié)果表明：該裝備實(shí)際運(yùn)行效果良好，并且在此裝備基礎(chǔ)上制得的預(yù)氧絲，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到要求。 在該課題基礎(chǔ)上構(gòu)建的碳纖維生產(chǎn)線，已在合作企業(yè)成功運(yùn)行。作者通過該生產(chǎn)線進(jìn)行了多組走絲實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)后的預(yù)氧絲進(jìn)行相關(guān)性能表征，將數(shù)據(jù)與常規(guī)工藝進(jìn)行了對比。實(shí)際結(jié)果表明：該條生產(chǎn)線整