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1、数字化脉冲燃烧控制技术在冷轧带钢连续退火炉上的应用?28?钢铁技术2009年第5期?工业炉?数字化脉冲燃烧控制技术在冷轧带钢连续退火炉上的应用_干鲁(宝钢新日铁汽车板公司设备管理室,上海200430)【摘要】就数字化脉冲燃烧控制的原理进行分析,讲述了脉冲控制在冷轧带钢连续退火炉上温度控制的方法,指出数字化脉冲燃烧控制是燃烧控制技术未来发展方向同时也总结了脉冲燃烧控制的优缺点【关键词】数字化脉冲燃烧控制连续退火炉炉温控制1前言冷轧连续退火机组主要是对冷轧后的带钢进行加热,冷却,以及时效处理,使带钢达到较好的
2、机械性能,满足家电以及汽车生产的需要.连续退火机组的核心设备是退火炉.炉内充满保护气体,通过辐射管间接加热带钢,烧嘴在辐射管内部封闭燃烧,避免污染带钢,经过这样的退火炉处理的产品可以达到较高的表面质量,适合于家电板及汽车板的生产.退火炉内一般有辐射管烧嘴300套以上,采用的燃料为煤气,不同规格,钢种的带钢退火温度是不同的,为了使退火炉在连续生产过程中适应不同带钢退火温度需要,必须对燃烧系统进行较好的控制.2数字化脉冲燃烧控制技术在连续退火炉上应用的必要性在传统的燃烧控制方式中,给加热炉加热一般是通过调节燃
3、料和空气的流量使之充分混合,燃烧来完成的,即在加热的过程中,燃料和空气的流量是连续变化的.但在燃料热值较高,或者炉子加热负荷需求较小时,使用少量的燃料就可以满足热处理[艺的要求,冈此燃料和空气的流量都比较小,输送燃料的管路截面也比较小,如果采用连续燃烧的方式进行控制,控制燃料流量的碟阀就要做得很小,而控制系统的响应能力无法满足流星变化的需要,因此控制温度的误差是很大的.图l为比例燃烧控制的燃烧特性曲线,x轴为燃烧负荷,Y轴为空煤比(空气过剩系数)从图中可以看山,当燃烧负荷低于40%时,为了满足稳定燃烧,空
4、气过剩系数增大,这就意味着燃烧气体中空气量增多,这样过剩空气带走废气中的热量,降低了燃烧效率,即浪费了能源.为了解决这个问题,国外一些专家自80年代初即开始对时序脉冲燃烧控制系统进行了研究和应用.这种控制系统是通过控制烧嘴的燃烧时序和燃烧时间来控制炉子的温度.由于它具有动态性能好,控制温度波动小,节约燃料等优点,因而得到了广泛的重视和应用.4…一+3蠢--比:,2—01.3{11y1_
5、j三,可以』烧的范围,较理想的烬蛲范围/,,,一…美季纛囊警荟霸0204060801O0燃烧负荷(%)图1比例燃烧特性曲
6、线2009年第5期钢铁技术?29?3脉冲燃烧控制的原理脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式,使用脉宽调制技术,通过调节燃烧时间的占空比(通断比)实现退火炉的温度控制.燃料流量可通过压力调整预先设定,烧嘴一旦工作,就处于满负荷状态,这个系统并不调节某个区域内燃料输入的大小,而是调节在给定区域内每个烧嘴被点燃的频1:烧嘴2;烧嘴n善烧嘴率和持续时间.烧嘴的输入量是事先给定的,每个烧嘴按照事先给定的开度和热量需求成正比的频率开闭.所有的烧嘴并不同时点燃,而是按照一定的时序依次点燃…,见图2.脉冲燃烧控制理论的
7、总体结构如图3所示.主要由调节单元,非线性处理单元和输出控制单元三部分组成.t{t2tnt+1{+2???tn+n伯.1l0I丁OI图2脉冲燃烧时序控制图图3脉冲燃烧控制结构图1)调节单元主要完成对实测温度和设定信号进行处理.调节单元通常选择PID控制,其输入和输出关系如下:P(t)=kp+(,+七.de(t)㈣2)非线性处理单元其非线性变换关系为:f0)I<Do(r)Do<l~t)I<盆(2)j】×fm勰>日时序控制,保证有较好的过渡过程和控温精度:当lP(t)l<D0时,
8、即进入控制死区,系统在加热和冷却转换之间,这时控制输入视为零,不加热也不冷去口.3)控制输出单元S(t)为描述每一个烧嘴输出的函数,如下所示,其中T0为烧嘴打开的持续时间.u0表示每一个烧嘴打开时燃料的给进量,U(t)为任意时刻加到燃烧炉中总的燃料量,U(t)则为:,(r》∑U一t)(3)t=ffti由下式确定:Vo=lfi_.fo㈨?30?钢铁技术2009年第5期4数字化脉冲燃烧退火炉温度控制方法冷轧带钢连续退火炉的烧嘴一般有300个左右,均匀的分布在炉膛内,炉温控制就是根据实际负荷大小要对这些烧嘴的燃
9、烧状态进行控制.一般把这些烧嘴按照一定排列分成为若干加热区,这些加热区内又有一定数量的烧嘴.4.1退火炉各加热区的温度控制传统的比例控制加热炉的烧嘴一般分4～8个区,这些区是物理上的分区,即每个区的燃料比例(a)传统比例控制加热区控制总阀是一个.当该控制总阀调节时,整个区的燃料供给情况均发生变化,即该区的烧嘴燃烧负荷发生变化.也就是说传统的比例燃烧控制系统的炉温是根据加热负荷的变化来控制每个区的燃器比例调节阀,从而使每个区的燃
