步進(jìn)式加熱爐燃燒控制的新方法

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1、第卷第期控制與決策年月文章編號步進(jìn)式加熱爐燃燒控制的新方法張晶濤錢曉龍王偉張莉柴天佑?xùn)|北大學(xué)自動化研究中心遼寧沈陽摘要針對常規(guī)交叉限幅控制方法負(fù)荷跟蹤速度低的缺點(diǎn)采用了具有快速補(bǔ)償響應(yīng)功能和抗積分飽和功能的改進(jìn)交叉限幅燃燒控制方法針對爐溫過程具有時變非線性的特性應(yīng)用了自整定控制算法針對加熱爐下加熱段與上加熱段爐溫對象耦合干擾嚴(yán)重的現(xiàn)象應(yīng)用了智能解耦控制方法實際應(yīng)用結(jié)果表明該方法可提高加熱爐各段爐溫的控制精度獲得滿足開軋所要求的鋼坯溫度并能保證經(jīng)濟(jì)燃燒和安全運(yùn)行關(guān)鍵詞步進(jìn)式加熱爐燃燒控制自整定智能解耦中圖分類號文獻(xiàn)標(biāo)識碼引言達(dá)不到軋制工藝的質(zhì)量要求溫度過高不僅浪費(fèi)能源而且會帶來不良后果實

2、現(xiàn)加熱爐的高效率步進(jìn)式加熱爐是軋鋼行業(yè)中重要的工藝生產(chǎn)設(shè)化不難看出控制鋼坯以軋制質(zhì)量所要求的最低溫備之一其作用是將鋼坯加熱后送往軋機(jī)進(jìn)行軋度出爐和減少爐子熱損失是降低燃料消耗和減少制在加熱爐控制中需要解決兩個關(guān)鍵性問題鋼坯燒損的有效途徑因此最佳燃燒控制系統(tǒng)的控制鋼坯出爐時的最佳溫度鋼坯溫度過低將基本任務(wù)是提高加熱爐各段爐溫的控制精度獲得收稿日期修回日期基金項目國家杰出青年科學(xué)基金項目遼寧省優(yōu)秀青年科研人才培養(yǎng)基金項目作者簡介張晶濤男遼寧大連人博士生從事自整定智能控制等研究王偉男遼寧鞍山人教授博士生導(dǎo)師從事自適應(yīng)控制預(yù)測控制等研究控制與決策年滿足開軋所要求的鋼坯溫度同時保證經(jīng)濟(jì)燃燒和改進(jìn)

3、交叉限幅控制方法均熱段安全運(yùn)行在加熱爐燃燒過程中需要保證穩(wěn)態(tài)情況下的加熱爐燃燒控制通常采用并行串級控制方法空氣過剩率一定更重要的是在加熱爐熱負(fù)荷發(fā)生或雙交叉限幅燃燒控制方法并行串級控制方法比變化的動態(tài)情況下保證空氣過剩率仍維持在合適較簡單實用負(fù)荷跟蹤速度較快但在動態(tài)特性變的范圍內(nèi)解決上述問題通常采用交叉限幅控制方化頻繁的過程中不能保持空氣燃料的較好跟隨關(guān)法使系統(tǒng)在調(diào)節(jié)的動態(tài)過程中保持空氣燃料的系難以實現(xiàn)最佳空燃配比而雙交叉限幅燃燒控制相互跟隨關(guān)系控制最佳空燃配比但同時也導(dǎo)致了方法則能保證最佳空燃配比的實現(xiàn)但同時也導(dǎo)致整體上負(fù)荷跟蹤速度的降低由于加熱爐的生產(chǎn)節(jié)了整體上負(fù)荷跟蹤速度的降低這

4、一現(xiàn)象在均熱段奏必須服從于軋制節(jié)奏在軋線工況改變掉線停燃燒控制中表現(xiàn)得尤為明顯為此本文采用具有快軋待軋等或加熱鋼坯品種規(guī)格更換時為了達(dá)到速補(bǔ)償響應(yīng)及抗積分飽和功能的雙交叉限幅燃燒控節(jié)能和減少鋼坯氧化燒損的目的要求各段爐溫加制方法快響應(yīng)速度和提高控制精度以快速準(zhǔn)確地進(jìn)入降具有快速補(bǔ)償響應(yīng)功能的交叉限幅控制方法溫保溫和升溫模式雙交叉限幅燃燒控制的響應(yīng)速度受燃料流量控為了解決上述問題本文采用具有快速補(bǔ)償響制和空氣流量控制響應(yīng)速度的制約取決于其中響應(yīng)功能和抗積分飽和功能的改進(jìn)交叉限幅燃燒控制應(yīng)較慢一方通常是空氣流量控制的響應(yīng)速度在方法以提高燃燒系統(tǒng)的負(fù)荷響應(yīng)速度同時針對爐溫設(shè)定值動態(tài)優(yōu)化設(shè)定的

5、燃燒系統(tǒng)中這一問題爐溫過程具有時變非線性的特性應(yīng)用了自整定顯得尤為突出通常的解決方法是當(dāng)爐溫設(shè)定值的變化率較大時取消雙交叉限幅功能代之以串級并控制算法針對上加熱段和下加熱段爐溫對象耦合干擾嚴(yán)重應(yīng)用了智能解耦控制方法從而較好行控制本文采用的方法是在現(xiàn)有的雙交叉限幅燃地完成了最佳燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)從整體上燒控制的基礎(chǔ)上增加一快速響應(yīng)功能以改善空氣提高了加熱爐燃燒控制系統(tǒng)的控制性能流量控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度這種控制方法主要思想是在正常狀態(tài)下采用步進(jìn)式加熱爐主要工藝流程及控制雙交叉限幅燃燒控制方法當(dāng)負(fù)荷大幅度升降其變特點(diǎn)化超過響應(yīng)速度較快的燃料系統(tǒng)限制的能力時燃料系統(tǒng)限制環(huán)節(jié)的輸入輸出之差經(jīng)動

6、特性補(bǔ)償方某線材廠的加熱爐為梁底組合式步進(jìn)爐裝向性增益補(bǔ)償和補(bǔ)償量限制環(huán)節(jié)后與空氣系統(tǒng)限出料為側(cè)裝側(cè)出方式坯料由裝鋼機(jī)構(gòu)推入爐內(nèi)后制環(huán)節(jié)的輸出相加此信號作為空氣流量控制系統(tǒng)靠活動梁與固定梁組成的步進(jìn)結(jié)構(gòu)依次經(jīng)過下加的設(shè)定值實行強(qiáng)制性前饋作用以此來加快空氣系熱段上加熱段均熱段充分均勻加熱達(dá)到工藝要統(tǒng)的響應(yīng)速度迅速解除對燃料系統(tǒng)的限制作用求的軋制溫度后由出鋼機(jī)構(gòu)送至軋制線上進(jìn)行軋圖為抗積分飽和快速響應(yīng)型交叉限幅燃燒控制的功能構(gòu)成圖其中為爐溫調(diào)節(jié)器的輸出制其主要特點(diǎn)是全爐分為左均熱中均熱右均和分別為根據(jù)空氣流量測量值求得的黑煙界限和熱上加熱下加熱個溫度控制段下加熱段為梁空氣過剩界限和分別為根

7、據(jù)燃料流量測量值式爐在鋼坯的下部爐膛設(shè)置燒嘴其余段為底式求得的黑煙界限和空氣過剩界限為偏置系爐在鋼坯的上部爐膛設(shè)置燒嘴加熱鋼種主要有高數(shù)為量程修正系數(shù)為空氣過剩率設(shè)定值碳低碳低合金種鋼坯尺寸為具有抗積分飽和功能的交叉限幅控制方法產(chǎn)量為雙交叉限幅燃燒控制在跟蹤設(shè)定值變化時能采用高壓內(nèi)混式熱風(fēng)油燒嘴燃料為重油采保證實際的空氣過剩率在限定的范圍內(nèi)使系統(tǒng)處用過熱蒸汽霧化空氣助燃在加熱爐入口處安裝一于最佳燃燒區(qū)但這種方法的限制作用會使主溫度個熱電阻用來測