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        加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用探討

        2017-07-06 20:01:45楊業(yè)璐
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年12期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用探討

        摘 要:隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,鋼鐵工業(yè)也得到了不斷的發(fā)展,在制造鋼鐵產(chǎn)品的過程中需要使用到加熱爐對產(chǎn)品進(jìn)行燃燒從而來實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在使用加熱爐燃燒的過程中,應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)能讓加熱爐的燃燒實現(xiàn)更好的效果,并能提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率,因此本文對加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的探討,現(xiàn)得出的結(jié)果報告如下。

        關(guān)鍵詞:加熱爐;模糊控制;應(yīng)用探討

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.025

        1 前言

        在軋鋼領(lǐng)域由于生產(chǎn)的需求,需要使用加熱爐來進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn),而加熱爐在這個領(lǐng)域當(dāng)中是主要的能耗設(shè)備之一,在運用加熱爐的過程中,如果不能合理的操作會造成能耗的增加,因此對加熱爐的相關(guān)合理燃燒進(jìn)行良好的解決,不僅能對軋鋼領(lǐng)域的經(jīng)濟效益進(jìn)行提高,還能有效降低能源的消耗。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,目前在使用加熱爐進(jìn)行燃燒的過程中會采取模糊控制系統(tǒng)來讓燃燒達(dá)到合理的程度,從而能對加熱爐的加熱狀態(tài)進(jìn)行控制,解決其大慣性、時變的參數(shù)復(fù)雜和純滯后的問題。模糊控制指的是利用模糊數(shù)學(xué)的相關(guān)基本思想以及對理論進(jìn)行控制的方法。工程師會對系統(tǒng)的動態(tài)進(jìn)行簡化,從而能對其進(jìn)行更好的控制。加熱爐作為較為復(fù)雜的系統(tǒng),由于其在運轉(zhuǎn)過程中變量較為復(fù)雜,因此對模糊控制系統(tǒng)在加熱爐燃燒中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要的意義。

        2 模糊控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計原理以及過程

        2.1 相關(guān)的設(shè)計原理

        在模糊控制的系統(tǒng)中,其基本的原理為對專業(yè)的技術(shù)人員以及優(yōu)秀的操作員工在現(xiàn)場的經(jīng)驗進(jìn)行相關(guān)的總結(jié),然后從模糊控制的結(jié)構(gòu)中將誤差和誤差的相關(guān)變化率進(jìn)行選取,將其作為參照并輸入,這樣就能對一維模糊控制中的動態(tài)性能不足的問題進(jìn)行解決,同時還能對維數(shù)過高時控制規(guī)則太過復(fù)雜的問題進(jìn)行避免,對較為困難的缺點進(jìn)行解決。在通過上述的步驟處理之后,能夠?qū)⒖刂七^程中所產(chǎn)生的誤差和誤差的變化率合成成關(guān)于模糊量的算法,從而能得出模糊的規(guī)則表,將模糊控制中的相關(guān)規(guī)則進(jìn)行自適的修正。

        2.2 相關(guān)的設(shè)計過程

        在對加熱的溫度進(jìn)行控制的過程中,要對溫度分為三檔來進(jìn)行控制,三檔均熱段分別為(1250±10)℃,(1230±10)℃以及(1210±10)℃;而三個加熱的段分別為(1230±10)℃,(1190±10)℃和(1150±10)℃。在加熱爐進(jìn)行預(yù)熱的階段沒有特定的要求,而在對檔位進(jìn)行相關(guān)的選擇時要將毛軋主電機中的實際電流作為主要的依據(jù),如果在加熱的過程中,電流的數(shù)值超過了規(guī)定的電流數(shù)值范圍,則要對溫度的檔位進(jìn)行降低;當(dāng)加熱爐中爐膛的壓力過高造成爐尾出現(xiàn)冒火的現(xiàn)象,則要選擇比較低溫的檔位。

        3 模糊控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

        本文在結(jié)合一定的實際情況并進(jìn)行相關(guān)的分析之后,在使用加熱爐進(jìn)行加熱時,主要采取以下的措施來實現(xiàn)模糊控制。

        3.1 采用“短周期”來進(jìn)行預(yù)測

        要想更好對加熱爐的爐溫進(jìn)行控制,則要對滯后的問題進(jìn)行解決。在應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)的過程中,可以采取“短周期”的方式來對加熱爐的溫度進(jìn)行模糊的控制,具體的應(yīng)用過程為:對各個階段加熱爐的情況進(jìn)行觀察,并對每一個階段的爐溫選擇一個能進(jìn)行預(yù)測的短周期,一般時間為3分鐘至5分鐘,對在“短周期”中加熱爐溫度的變化進(jìn)行統(tǒng)計,然后對10分鐘至15分鐘之后爐溫的水平進(jìn)行預(yù)測,然后將預(yù)測的結(jié)果作為對燃料和空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)。采用這種方法能對調(diào)節(jié)的周期進(jìn)行縮短,并且能對調(diào)節(jié)的速度進(jìn)行提高,同時還能對爐溫超標(biāo)的問題進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        3.2 將模糊控制和PID控制進(jìn)行結(jié)合

        為了更好實現(xiàn)對加熱爐燃燒的控制,可以將模糊控制和PID控制相結(jié)合,該種方法能利用兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)點,既能對PID控制中靜差小和穩(wěn)定性較好的有點進(jìn)行保留,同時又能利用模糊控制中對參數(shù)能夠自適應(yīng)和調(diào)節(jié)的速度較快的優(yōu)點,對兩種控制方法優(yōu)點的發(fā)揮橫桿盡量將不利的因素避免。但是值得注意的是由于模糊控制系統(tǒng)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中其輸出的調(diào)整是一種非連續(xù)性的狀態(tài),因此對于加熱爐的系統(tǒng)穩(wěn)定以及調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生一定不利的影響,這時則需要應(yīng)用PID控制系統(tǒng)才能取得較好的控制成效。在將模糊控制和PID控制進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用時,當(dāng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的偏差比較大時,則側(cè)重模糊控制,對系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行提高,當(dāng)系統(tǒng)的偏差比較小時,則側(cè)重于使用PID控制進(jìn)行調(diào)節(jié)處理。

        3.3 對配風(fēng)量進(jìn)行確定

        在使用加熱爐進(jìn)行燃燒的過程中需要對配風(fēng)量進(jìn)行確定,而最佳的確定因素是燃料的成分、最佳的空氣過程系數(shù)以及燃料的流量等。在對最佳的配風(fēng)量進(jìn)行確定時存在一定的困難。在模糊系統(tǒng)的各個控制階段,和配風(fēng)量相關(guān)的參數(shù)較多,主要有重油的閥位和流量、煤氣的壓力以及操作人員對煤氣的種類進(jìn)行確認(rèn)等。但是在對配風(fēng)量進(jìn)行確定的過程中其條件并不充分,因此需要進(jìn)行相關(guān)的實驗來作為依據(jù)。而經(jīng)過研究人員的研究,能確定控制過程中各個因素對最佳配風(fēng)量的相關(guān)影響,從而能對因素和配風(fēng)量的關(guān)系進(jìn)行確定。而在加熱爐燃燒的過程中,燃料發(fā)熱的數(shù)值所產(chǎn)生的變化是一個非線性的函數(shù),對于加熱爐的燃燒系統(tǒng)而言,燃燒的介質(zhì)是由重油、轉(zhuǎn)爐煤氣以及高爐煤氣組成,因此其配風(fēng)的問題會更加復(fù)雜,而采用模糊控制則是對配風(fēng)量問題進(jìn)行解決的有效途徑。

        4 結(jié)束語

        加熱爐燃燒的過程中其影像的因素比較復(fù)雜,并且加熱爐作為軋鋼產(chǎn)業(yè)中能耗較大的設(shè)備,對其燃燒進(jìn)行控制能有效降低能源的消耗和提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。模糊控制系統(tǒng)是適合對較為復(fù)雜的程序進(jìn)行控制的方法,通過實際的應(yīng)用表明,模糊控制系統(tǒng)能對加熱爐的配風(fēng)量、燃燒的溫度以及調(diào)節(jié)等進(jìn)行良好的控制,從而能有效提高加熱爐的工作效率和降低能源的消化。

        參考文獻(xiàn):

        [1]郭小威.加熱爐智能動態(tài)燃燒氣氛控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].天津冶金,2014,04(26):56-59.

        [2]趙波.模糊控制系統(tǒng)在寬帶鋼數(shù)字化加熱爐的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用,2013,12(18):27-28.

        作者簡介:楊業(yè)璐(1986-),女,河北張家口人,本科,助理工程師,研究方向:熱能與動力。

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