步进式加热炉燃烧控制的新方法

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1、第卷第期控制与决策年月文章编号步进式加热炉燃烧控制的新方法张晶涛钱晓龙王伟张莉柴天佑东北大学自动化研究中心辽宁沈阳摘要针对常规交叉限幅控制方法负荷跟踪速度低的缺点采用了具有快速补偿响应功能和抗积分饱和功能的改进交叉限幅燃烧控制方法针对炉温过程具有时变非线性的特性应用了自整定控制算法针对加热炉下加热段与上加热段炉温对象耦合干扰严重的现象应用了智能解耦控制方法实际应用结果表明该方法可提高加热炉各段炉温的控制精度获得满足开轧所要求的钢坯温度并能保证经济燃烧和安全运行关键词步进式加热炉燃烧控制自整定智能解耦中图分类号文献标识码引言达不到轧制工艺的质量要求温度过高不仅浪费能源而且会带来不良后果实

2、现加热炉的高效率步进式加热炉是轧钢行业中重要的工艺生产设化不难看出控制钢坯以轧制质量所要求的最低温备之一其作用是将钢坯加热后送往轧机进行轧度出炉和减少炉子热损失是降低燃料消耗和减少制在加热炉控制中需要解决两个关键性问题钢坯烧损的有效途径因此最佳燃烧控制系统的控制钢坯出炉时的最佳温度钢坯温度过低将基本任务是提高加热炉各段炉温的控制精度获得收稿日期修回日期基金项目国家杰出青年科学基金项目辽宁省优秀青年科研人才培养基金项目作者简介张晶涛男辽宁大连人博士生从事自整定智能控制等研究王伟男辽宁鞍山人教授博士生导师从事自适应控制预测控制等研究控制与决策年满足开轧所要求的钢坯温度同时保证经济燃烧和改进

3、交叉限幅控制方法均热段安全运行在加热炉燃烧过程中需要保证稳态情况下的加热炉燃烧控制通常采用并行串级控制方法空气过剩率一定更重要的是在加热炉热负荷发生或双交叉限幅燃烧控制方法并行串级控制方法比变化的动态情况下保证空气过剩率仍维持在合适较简单实用负荷跟踪速度较快但在动态特性变的范围内解决上述问题通常采用交叉限幅控制方化频繁的过程中不能保持空气燃料的较好跟随关法使系统在调节的动态过程中保持空气燃料的系难以实现最佳空燃配比而双交叉限幅燃烧控制相互跟随关系控制最佳空燃配比但同时也导致了方法则能保证最佳空燃配比的实现但同时也导致整体上负荷跟踪速度的降低由于加热炉的生产节了整体上负荷跟踪速度的降低这

4、一现象在均热段奏必须服从于轧制节奏在轧线工况改变掉线停燃烧控制中表现得尤为明显为此本文采用具有快轧待轧等或加热钢坯品种规格更换时为了达到速补偿响应及抗积分饱和功能的双交叉限幅燃烧控节能和减少钢坯氧化烧损的目的要求各段炉温加制方法快响应速度和提高控制精度以快速准确地进入降具有快速补偿响应功能的交叉限幅控制方法温保温和升温模式双交叉限幅燃烧控制的响应速度受燃料流量控为了解决上述问题本文采用具有快速补偿响制和空气流量控制响应速度的制约取决于其中响应功能和抗积分饱和功能的改进交叉限幅燃烧控制应较慢一方通常是空气流量控制的响应速度在方法以提高燃烧系统的负荷响应速度同时针对炉温设定值动态优化设定的

5、燃烧系统中这一问题炉温过程具有时变非线性的特性应用了自整定显得尤为突出通常的解决方法是当炉温设定值的变化率较大时取消双交叉限幅功能代之以串级并控制算法针对上加热段和下加热段炉温对象耦合干扰严重应用了智能解耦控制方法从而较好行控制本文采用的方法是在现有的双交叉限幅燃地完成了最佳燃烧控制系统的基本任务从整体上烧控制的基础上增加一快速响应功能以改善空气提高了加热炉燃烧控制系统的控制性能流量控制系统的响应速度这种控制方法主要思想是在正常状态下采用步进式加热炉主要工艺流程及控制双交叉限幅燃烧控制方法当负荷大幅度升降其变特点化超过响应速度较快的燃料系统限制的能力时燃料系统限制环节的输入输出之差经动

6、特性补偿方某线材厂的加热炉为梁底组合式步进炉装向性增益补偿和补偿量限制环节后与空气系统限出料为侧装侧出方式坯料由装钢机构推入炉内后制环节的输出相加此信号作为空气流量控制系统靠活动梁与固定梁组成的步进结构依次经过下加的设定值实行强制性前馈作用以此来加快空气系热段上加热段均热段充分均匀加热达到工艺要统的响应速度迅速解除对燃料系统的限制作用求的轧制温度后由出钢机构送至轧制线上进行轧图为抗积分饱和快速响应型交叉限幅燃烧控制的功能构成图其中为炉温调节器的输出制其主要特点是全炉分为左均热中均热右均和分别为根据空气流量测量值求得的黑烟界限和热上加热下加热个温度控制段下加热段为梁空气过剩界限和分别为根

7、据燃料流量测量值式炉在钢坯的下部炉膛设置烧嘴其余段为底式求得的黑烟界限和空气过剩界限为偏置系炉在钢坯的上部炉膛设置烧嘴加热钢种主要有高数为量程修正系数为空气过剩率设定值碳低碳低合金种钢坯尺寸为具有抗积分饱和功能的交叉限幅控制方法产量为双交叉限幅燃烧控制在跟踪设定值变化时能采用高压内混式热风油烧嘴燃料为重油采保证实际的空气过剩率在限定的范围内使系统处用过热蒸汽雾化空气助燃在加热炉入口处安装一于最佳燃烧区但这种方法的限制作用会使主温度个热电阻用来测