推鋼式型鋼燃氣加熱爐燃燒控制策略的研究.pdf

1、加熱爐不僅是冶金行業(yè)的重要熱工設(shè)備，而且也是耗能大戶，能耗占到鋼鐵工業(yè)總能耗的25％。加熱爐控制技術(shù)直接影響帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量、能源消耗和軋機壽命。在鋼鐵冶金行業(yè)競爭日趨激烈的今天，實現(xiàn)加熱爐的優(yōu)化控制對鋼鐵企業(yè)意義重大。
　　 加熱爐的生產(chǎn)目的是滿足軋制要求的鋼坯溫度分布，并實現(xiàn)鋼坯表面氧化燒損最少、低的燃料消耗和環(huán)境污染。由于加熱爐燃燒過程受隨機干擾較多，具有非線性、大慣性、強耦合等特點，無法建立被控制對象的精確數(shù)學(xué)模型，因此采

2、用傳統(tǒng)的控制方法難以達到理想的控制效果，只能依靠操作人員憑經(jīng)驗控制底層回路設(shè)定值，當(dāng)工況發(fā)生變化時往往使工藝指標(biāo)實際值偏離目標(biāo)值范圍，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降，能耗增加。定量反饋理論是目前魯棒控制領(lǐng)域中具有較強工程實用價值的一種設(shè)計方法，不需知道被控制對象的精確數(shù)學(xué)模型。針對以上情況，將定量反饋理論和模糊控制技術(shù)應(yīng)用到加熱爐控制中，就加燃氣熱爐控制中的溫度-燃燒串級控制方式展開研究。具體來說，本文主要做了以下工作：首先，對加熱爐系統(tǒng)進行深入研究

3、，分析了加熱爐的燃燒機理，用爐溫-燃燒串級控制方式實現(xiàn)溫度的自動控制。對爐溫-燃燒串級控制中的主回路溫度控制，應(yīng)用實驗法建立加熱爐溫度特性模型，用最小二乘法對模型參數(shù)進行辨識，根據(jù)辨識所得模型應(yīng)用定量反饋理論進行溫度控制器設(shè)計，在用模糊控制技術(shù)對控制器進行改進，實現(xiàn)參數(shù)的在線自調(diào)整，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。其次，對現(xiàn)有加熱爐燃燒控制策略中的雙交叉限幅模型控制響應(yīng)慢問題，研究設(shè)計了改進型變偏置雙交叉限幅模型，在提高系統(tǒng)響應(yīng)性能同時兼顧經(jīng)濟性。在

4、分析了燃燒效率與空燃比關(guān)系后，針對爐內(nèi)最佳空燃比隨燃氣熱值和爐內(nèi)工況變化的問題，設(shè)計了基于爐溫變化、煙道殘氧量并配合熱值儀修正的空然比尋優(yōu)模糊控制器，提高了燃燒效率。最后，對控制系統(tǒng)進行了仿真和性能分析，結(jié)果表明，所設(shè)計的控制器對加熱爐工況變化有較強的魯棒性，系統(tǒng)的響應(yīng)性能和經(jīng)濟性更優(yōu)。
　　 論文對加熱爐系統(tǒng)特性進行了深入的分析，建立了加熱爐溫度-燃燒串級控制系統(tǒng)，特別是對燃燒控制中空燃比的尋優(yōu)設(shè)計和雙交叉限幅模型的改進，不僅