板坯加熱爐自動燃燒控制系統(tǒng)的開發(fā)與實踐

1、板坯加熱爐自動燃燒控制系統(tǒng)的開發(fā)與實踐摘要：重鋼通過一級、二級分步實現(xiàn)自動燒鋼，有效的解決了難題并最終實現(xiàn)了全自動加熱。關鍵詞：模糊控制；模型優(yōu)化；自動燃燒中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j ki.1672-3198.2021.18.0871重鋼板坯加熱爐燃燒模式介紹加熱爐按燃燒模式分類主要有蓄熱燃燒模式、常規(guī)燃燒模式兩種。因蓄熱式加熱爐能較大節(jié)約煤氣消耗，在國內(nèi)得到大量推廣，近年新建加熱爐主要以蓄熱式加熱爐為主，蓄熱式燃燒模式加熱爐主要有空氣單蓄熱、空氣煤氣雙蓄熱、空氣單蓄熱+煤氣預熱等，重鋼熱軋薄板廠應用的是空氣單蓄熱+煤氣預熱燃燒模式。蓄熱燃燒模式與常規(guī)燃燒模式最

2、大區(qū)別是蓄熱式燃燒模式將燃燒廢氣煙氣的熱量轉(zhuǎn)化到蓄熱體，蓄熱體再將熱量傳遞給燃燒介質(zhì)，從而到達節(jié)約煤氣消耗的目的；但燃燒過程中排煙狀態(tài)和燃燒狀態(tài)，會造成煤氣段管的流量波動，爐子兩側(cè)溫度波動大。目前國內(nèi)加熱爐自動燃燒燃燒控制系統(tǒng)并沒有因為蓄熱式加熱爐和常規(guī)式加熱爐燃燒模式的區(qū)別進行改進，仍采用PID控制，在國內(nèi)根本沒有蓄熱式加熱爐實現(xiàn)自動燃燒控制。2重鋼板坯加熱爐全自動燒鋼定義1一級自動燒鋼是指人工輸入設定目標溫度，控制系統(tǒng)能自動控制煤氣和空氣閥門開度，實現(xiàn)爐內(nèi)溫度無限接近控制目標。2二級自動燒鋼是指模型計算各段實時控制目標溫度，使鋼坯出爐時計算溫度無限接近出爐目標溫度。模型將計算該段所需加熱實

3、時溫度下達給一級，一級作為段控制目標溫度。3同時實現(xiàn)一級、二級自動燒鋼稱為全自動燒鋼。3技術方案和實施3.1一級方案采用模糊控制與流量PID相結(jié)合的方式，實現(xiàn)一級自動燒鋼。重鋼熱軋薄板廠的加熱爐為蓄熱式加熱爐，采用流量PID進行控制，由于在燃燒換向時溫度、煤氣流量會產(chǎn)生波動，不易實現(xiàn)自動，因此攻關時，煤氣調(diào)節(jié)閥使用模糊控制，空氣調(diào)節(jié)閥采用模糊控制與流量PID相結(jié)合的方式，實現(xiàn)一級自動燒鋼。當煤氣閥門開口度低于特定值時，空氣閥門采用模糊控制，反之那么采用流量PID控制。模糊控制技術的原理在于模擬人工操作思想，即實現(xiàn)當實測溫度低于/高于設定溫度時增加/減小煤氣閥和空氣閥開度。煤氣閥位的變化量由溫差

4、和溫閥系數(shù)決定?？諝忾y的變化量由煤氣閥位變化量與空閥系數(shù)共同決定。閥門開度固定周期內(nèi)按目標溫度與實際進行比對進行調(diào)節(jié)，同時設置溫度控制精度，在精度范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)閥開度設定維持不變。煤氣段調(diào)節(jié)閥自動控制，按合理固定的周期，通過對目標溫度與爐內(nèi)溫度比較，溫差與經(jīng)驗系數(shù)計算閥門開度，對閥門進行調(diào)整。3.2二級方案模型優(yōu)化：智能控制系統(tǒng)的模型是為了對鋼坯的加熱過程進行優(yōu)化控制，使加熱爐自動適應多種生產(chǎn)狀況而提供的燃燒控制功能。通過優(yōu)化控制鋼坯的升溫過程，精確控制鋼坯的出爐溫度和均勻度，在提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量的前提下，降低能耗、減少氧化燒損。智能控制系統(tǒng)的數(shù)學模型實時計算爐內(nèi)的各鋼坯溫度及鋼坯內(nèi)部的溫度分布

5、，并根據(jù)預測的剩余在爐時間計算將該鋼坯加熱到目標出爐溫度所必需的爐溫，然后綜合考慮爐內(nèi)各溫度控制段所有鋼坯的加熱要求，最終計算加熱爐各段爐溫的設定值；從而對鋼坯進行優(yōu)化加熱，精確控制鋼坯的出爐溫度及升溫過程。4實施效果與穩(wěn)固措施板坯加熱爐自動燃燒系統(tǒng)從構(gòu)思模擬人工操作到收集大量現(xiàn)場操作人員、技術人員意見建議形成討論方案，經(jīng)工藝與自動化程序員從編譯和執(zhí)行性、可行性等發(fā)面討論和論證最后定下實施方案。通過一級、二級分步實現(xiàn)自動燒鋼最終到達全自動鋼坯加熱。在實施過程中也遇到一些難題，比方一級控制目標溫度的平穩(wěn)性較差、一級程序反響的及時性、跟隨性、收斂性滯后，通過逐步優(yōu)化參數(shù)，設置一級目標溫度升降幅度和

6、一級目標溫度收斂范圍，有效的解決了難題最終實現(xiàn)了全自動加熱。板坯加熱爐自動燃燒系統(tǒng)調(diào)試完成后，得到熱軋薄板廠加熱爐所有看火工的認可和接受，并喜歡和愿意使用該系統(tǒng)。板坯加熱爐自動燃燒控制系統(tǒng)應用后降低煤氣消耗9%左右、降低氧化燒損0.11%左右、鋼坯計算溫度與目標溫度差在10以內(nèi)，爐間差在7，溫度長度方向同板差減小8、爐子使用周期延長2個月、減少操作工4人。加熱爐自動燃燒控制系統(tǒng)的應用降低了煤氣消耗、減少氧化燒損、提高加熱質(zhì)量、延長爐子使用周期減少操作工勞動強度，對企業(yè)降本錢促生產(chǎn)有較大意義！在調(diào)試和使用過程中主要出現(xiàn)兩個問題：二級給一級下達的目標溫度必須爐內(nèi)溫度變化波動太快，比方溫度經(jīng)常從12

7、10升到1290，然后又從1290降到1200，由于波動較大，一級實施和跟蹤非常困難。閥門控制和溫度的滯后性，閥門動作后必須燃燒后溫度才能有反響，溫度反響比較滯后，因此閥門圍繞目標溫度不停的調(diào)整效果較差。設定二級每次下達指令幅度不高于10，防止調(diào)整太快一級不能適應，將計算溫度策略優(yōu)化，保證溫度計算準確性。爐溫檢測溫度與目標溫度差正負8以內(nèi)，默認接近目標值，不在進行閥位調(diào)整。5結(jié)論加熱爐自動燃燒系統(tǒng)不僅僅局限適應于重鋼熱軋薄板廠，可以推廣到板坯式加熱爐。由于燃燒系統(tǒng)不一樣，比方蓄熱式和常規(guī)燃燒模式燃燒過程中煤氣流量和溫度穩(wěn)定性不一樣，要適當?shù)恼{(diào)整一級自動控制方案；同時由于一些廠特殊產(chǎn)品要求不一樣，需要逐步優(yōu)化和完善，比方有的特鋼對加熱速度等有特別要求，需將特殊要求與二級模型中有機結(jié)合才能更好適應現(xiàn)場生產(chǎn)要求，只有現(xiàn)場操作好用、職工愿意用才能得到較好推廣。板坯加熱爐自動燃燒控制系統(tǒng)繼續(xù)開發(fā)結(jié)合不同爐子特點和不同現(xiàn)場需求，滿足現(xiàn)場需求才有較強推廣性！參考文獻【1】陳強，章金楠，劉樹.重鋼