冶金加熱爐智能控制
在鋼鐵工業(yè)中，熱軋過程中的加熱爐的能耗占全廠總能耗的60%以上，因此降低加熱爐的能源消耗問題具有十分重要的意義。解決好加熱爐問題，除了大量節(jié)約能源之外，還能減少鋼坯的氧化燒損和提高加熱質(zhì)量、延長爐體壽命、減少含有有害氣體的黑煙生成、提高操作水平和管理水平、減輕工人勞動強度。飛天智能加熱爐自動化控制系統(tǒng)為以上各目標(biāo)的實現(xiàn)提供了一整套方案。

 

下面以某鋼鐵公司中板廠兩座連續(xù)推鋼式加熱爐為例說明。用燃料加熱的多段連續(xù)式加熱爐具有大慣性、滯后，非線性等對象特性，內(nèi)部是個多變量系統(tǒng)，相互耦合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又有許多干擾因素影響，詳細(xì)描述爐內(nèi)熱交換機理的方程組是很復(fù)雜的。因為這些方程包括有關(guān)輻射、對流和傳導(dǎo)的關(guān)系式，難以建立的數(shù)學(xué)模型。因此，一般的調(diào)節(jié)滿足不了加熱爐的控制要求，必須采用智能控制。

一、系統(tǒng)的構(gòu)成：

該系統(tǒng)既具有常規(guī)控制（數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、調(diào)節(jié)控制）和畫面監(jiān)控功能（與傳統(tǒng)的PCL、DCS工控機相同），又具有智能控制功能（專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)），硬軟件配套集成，圖形編程組態(tài)。該中板廠加熱爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12所示。

每臺加熱爐控制點數(shù)：DI：32 DO：32 AI：72 AO：48

 

圖12 中板廠智能加熱爐自動控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)分為兩層自動化，即過程自動化和基礎(chǔ)自動化組成以太網(wǎng)，基礎(chǔ)自動化由BCS控制，該控制器用PLC框架結(jié)構(gòu)，采用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的PLC編程語言進(jìn)行編程，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制的功能。過程自動化硬件采用普通PC，實現(xiàn)畫面監(jiān)控，系統(tǒng)軟件開發(fā)并下裝，人工智能運行等功能。智能工作站為系統(tǒng)的開發(fā)中心，開發(fā)全系統(tǒng)的常規(guī)控制、畫面監(jiān)視功能，并下裝到相應(yīng)站點運行。

二、控制系統(tǒng)功能描述：

（一）三段的溫度自動控制、以及串級控制空氣和煤氣流量控制環(huán)?？諝夂腿剂希簹猓┛刂骗h(huán)的動作是交叉并聯(lián)方式。溫度控制規(guī)律采用模糊邏輯方式。

（二）煤氣流量前饋補償（當(dāng)煤氣熱值變化時）。

（三）空燃比控制，采用空氣、燃料分別設(shè)有流量控制方式。全部流量控制規(guī)律均采用模糊控制方式。全部流量測量均有補償。

（四）爐膛壓力自動控制。采用模糊控制方式代替常規(guī)PID控制而使用調(diào)節(jié)時間zui短，波動次數(shù)zui少。

（五）熱空氣總管壓力自動控制。

（六）冷煤氣總管壓力自動控制。

（七）三段煤氣、空氣壓力降低時自動切斷煤氣，停止風(fēng)機。

（八）預(yù)熱器溫度越限自動散放熱風(fēng)控制。

（九）其它檢測和報警功能。

三、應(yīng)用效果：

（一）爐溫控制溫度在設(shè)定值的±10℃內(nèi)

（二）全自動運行率95%以上

（三）節(jié)能（煤氣）20%左右，年創(chuàng)效益120萬元

（四）氧化燒損從2%下降到1.4%，年效益60萬元

（五）提高產(chǎn)量2%，年效益160萬元。

（六）延長爐體壽命1-2年，年效益300萬元以上

（七）不冒黑煙，減少污染，保護(hù)環(huán)境。

總計年創(chuàng)益640萬元以上。