基于复合控制转炉冷却塔水温控制系统设计

《基于复合控制转炉冷却塔水温控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于复合控制转炉冷却塔水温控制系统设计【摘要】在钢铁企业生产中，需要大量的冷却水对各种炼钢、轧钢设备进行冷却。本文针对转炉冷却塔中进水和出水温度的控制所采用的控制策略与算法进行了分析、设计，采取了基于微分先行PID算法的复合控制策略对冷却水温度加以控制。使得冷却塔出水温度更加稳定，利于生产效率的提升。【关键词】前馈控制；微分先行PID；转炉冷却塔[Abstract]Intheproductionofironandsteelenterprise,alotofcoolingwaterforcoolingisrequiredforvarioussteel

2、making,rollingmillequipments.Thecontrolstrategyandalgorithmisadoptedinthispapertoanalyzecontroltheinletandoutlettemperatureofcoolingtower,thetemperatureofcoolingwaterisbasedonthecompoundcontrolstrategyanddifferentialforwardPIDalgorithmtocontrol.Thestableoutlettemperatureisadva

3、ntagetopromotetheefficiencyofproduction.[Keywords]Feedforwardcontrol；DifferentialforwardPIDconverter；Coolingtower0概述转炉炼钢法在现代钢铁冶炼中具有重要的地位和作用。在转炉炼钢法中，对转炉炉体冷却水温度的控制有着较髙的要求，如果冷却水温度达不到要求会使得降温效果不佳甚至会导致安全生产事故，所以对转炉冷却水温度的控制有着重要的意义。在转炉的冷却塔塔体内分布有相关的填料，布水器固定在塔内填料上端，通过水泵把高温水输送到布水器，使水均匀的喷洒

4、于塔内填料上，通过冷却塔内的扇风机，对冷却水形成一定量的冷却风对水进行冷却，从而使水的温度得到一定程度的降低。本文针对转炉冷却塔的温度控制系统设计了一套基于复合控制和微分先行PID算法的温度控制策略。使系统可以快速相应扰动而不对系统的稳定性造成影响。使系统高效、稳定的运行。1复合控制策略在工程应用中反馈校正是常用的校正策略。但是如果当系统存在较大波动系统难以满足所需的稳态精度和响应速度。因此，为了减少系统的稳态误差，在系统的输入回路中加入前馈通道组成一个前馈反馈复合控制系统，可以极大的减小系统波动造成的稳态误差。在冷却塔水温控制系统中，当流经转炉的

5、冷却水通过水泵送到冷却塔顶时，若出现冷却水温度波动较大的情况则在冷却过程中若扇风机依然保持原本的转速很难实现水温的有效下降，进而可能给后续生产造成影响。因此，为避免这种情况的出现本文采用了前馈控制策略，由于系统的被控对象为冷却水的温度而主要降温措施为通过增加扇风机的扇风量达到降低水温的目的，故而在本系统中应采用按输入补偿的负荷控制策略进行设计。首先在冷却塔的入水口加装相应的水温传感器，当水温变化幅度较大时，则前馈控制器产生相应的作用，通过变频器控制扇风机加大转速或开起第二台、第三台扇风机以加大送风量，使水温在冷却塔中得到有效的降低。其控制结构如图1

6、:图1按输入补偿的复合控制系统R(s)为系统输入量Gr(s)为前馈控制器传递函数，G1(s)为前向通路控制器的传递函数，G2(s)则为被控对象扇风机的传递函数此时，系统是输出量为：C(s)二・R(s)(1)于是可得系统的误差传递函数为：①(s)=■(2)等效系统的误差传递函数为：(s)=■(3)由此前馈控制器的全补偿传递函数应为：G・(s)=■(4)由于在实际工程应用中完全实现前馈的全补偿条件在物理上是很难实现的，故而在控制参数整定时，通常采用部分补偿，使系统误差减小的允许的范围内。这样既可以保证有效保证系统的正常运行也可以有效降低水温大范围波动对

7、出水温度的影响。使得冷却系统可以输出水温符合要求的冷却水。2微分先行PID控制算法在本文中由于由于在冷却塔内冷却水要通过填料，使扇风机有时间降低水温，故而该系统为典型的时滞型系统。由于本系统中冷却水通过填料下渗的过程是一个纯滞后的过程，使得传统的反馈控制不能有效、及时的控制出水温度的变化。又由于在实际工程应用中前馈控制的实现仅是以能满足跟踪精度要求的部分补偿条件，因此当水温波动较大时，会使得输出水温不符合要求且整个系统需要很长的时间进行震荡调节。因此对于此类带有滞后过程的控制系统若尽尽采用前述的前馈控制方案并不完善，需要采用基于微分先行的PID控制

8、算法加以完善优化。在PID控制系统中，微分的作用就是可以按照被控参数的变化速度来校正被控量的偏差，由于在传统的PID算法微