基于模糊理论的焦炉集气管压力控制

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1、基于模糊理论的焦炉集气管压力控制一、绪论目前炼焦生产过程中的关键且常用的装置是焦炉，焦炉的生产任务是将来自配煤系统符合炼焦的煤隔绝空气加热干馏制得焦炭和煤气。由于冶金工业的快速发展，焦炉炼焦也发展迅速，我国己成为世界炼焦大国，新焦炉不断涌现，因此对焦炉控制技术的研究意义较大。焦炉集气管压力控制是焦炉控制中的难点之一，因此在这里我们主要采用人工智能技术之一的模糊控制技术对集气管压力控制进行了尝试，焦炉集气系统是焦炉系统的重要组成部分，它负责收集焦炉生产过程中产生的焦炉煤气，对其进行气液分离、冷却、洗涤等净化操作，提供给用户。集气管压力是焦炉操作的重要参数之一，一般应保持在80-120P

2、a。在生产过程中，它受多种因素的影响会不断波动，若压力过低会导致炭化室负压，使大量空气从炉门等不严密处进入炭化室，与焦炭接触燃烧造成损失，影响焦炉寿命:若压力过高，会导致上升管煤气放散，造成环境污染及能源浪费，因此，稳定集气管压力十分重要。由于焦炉集气管压力具有多变量、强偶合的特点，也是焦炉控制中的难点，目前尚无很好的办法达到满意的控制效果。本文介绍了一种在常规模糊控制算法的基础上增加了扰动量作为模糊控制器的一个输入，取得了较好的效果。二、焦炉控制的目的和特点焦炉控制的目的主要是按工艺要求，控制加热过程，保证炉内燃料完全燃烧，降低能源消耗，尽可能提高热效率。焦炉是个大热容对象，温度滞

3、后非常大，控制难度大。主要控制内容有:火道温度的检测和控制(既焦炉加热控制)、结焦终了时间的判定、烟道吸力的控制、集气管压力的优化控制等。焦炉控制的特点：(1)焦炉的生产过程伴随着物理化学反应及物质和能量的转换与传递，是一个复杂的具有分布参数的工业大系统。系统本身存在的大惯性、纯滞后、慢时变等不确定性和非线性因素决定了它的控制难度。(2)焦炉工艺过程是一个连续生产过程，强调生产过程的实时性、整体性。焦炉内复杂的物质能量关系导致加热生产各工艺参数以及不同工艺环节之间复杂的祸合与制约。(3)焦炉生产过程存在高温、易燃、易爆、有毒物质等危及生产设备和人身安全的因素，生产的安全性十分重要。三

4、、焦炉控制研究的现状和发展趋势近年来，国内外在焦炉控制的研究与应用方面有不少成果，例如世界各国使用的焦炉加热控制系统的种类很多，如美钢联的CBC系统，伯利恒公司雀点厂的焦炉加热控制系统，法国索尔莫钢铁厂的CRAPO系统。法国于齐诺尔公司敦刻尔厂的COBAFT系统，北芬兰劳塔鲁基钢铁公司拉赫厂的CPMS系统，德国斯蒂尔·奥托公司的ABC系统，日本钢管公司的CCCS系统，新日铁公司的ACC系统，川崎钢铁公司的焦炉控制系统，美国凯撒公司的COHC系统，德国矿类研究所的CODECO系统和荷兰霍戈尔文公司的CETCO系统等。我国的上海焦化厂、武钥焦化厂、新疆八一钢铁公司焦化厂和包钢焦化厂也先后

5、开发成功了焦炉加热计算机控制系统。若按控制方法分类，上述众多的控制系统中分为两类，一是以前馈为主的供热量控制系统;二是以温度反馈控制为主的系统。焦炉是焦化生产的主要设备，保证集气管压力的稳定是焦炉正常生产的主要指标。以前集气管压力的控制多采用液压比例控制器，如前苏联“国立焦化工业设计院焦化机械设计院”设计的集气管压力控制系统[141。目前国内焦炉控制系统多采用电动单元仪表系统，如上海浦东煤气厂采用的“定阀位集气管调节系统”115]，马钢焦化厂JN60-82型焦炉采用的定制调节系统1161。近年来，陆续有一些焦化厂采用了PLC、单片机或工控机系统，对焦炉集气管压力及鼓风机吸力进行自动控

6、制，如长春市煤气公司站煤气厂的三座66型焦炉采用的以8098单片机为主构成的GFCS控制系统;铁岭焦化厂用STD-5801工控机构成的CRB集气管压力控制系统;太原化工焦化厂集气管两级计算机控制系统，上位机为工控486，下位机为PLC。目前的控制方案多为PID控制，虽技术上比较成熟，设计调试简单易行，但由于影响焦炉压力的因素多而强烈，而且随焦炉工况的变化，控制对象的模型也发生变化，PID控制很难兼顾减小超调量和提高快速性的要求，系统的调节品质会因参数变化而变坏，使压力常有超出正常范围的现象。鉴于此，近年来，一些先进的控制算法正在引入，如鞍钢8号焦炉横河uXL集散控制系统中，集气管采用

7、可变增益的PID算法;唐山工程技术学院设计的基于自校正调节器的集气管压力自适应控制系统:涟钢焦化厂的焦炉集气管压力智能控制系统，采用了模糊控制与专家控制相结合的先进策略，取得良好的控制效果。四、模糊控制理论1.模糊控制的产生背景和发展模糊控制技术是人工智能技术的一个分枝，近年来研究和应用取得长足发展。经典数学是以精确方法来描述事物的，精确数学一般用微分方程来描述自然科学的某些基本规律或系统。然而，随着社会进步和科学技术的发展，人们渐渐发现，现在的精确数学在