[發(fā)明專利]脈沖爐的爐壓控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110341941.8
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN103090683A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鳳召;張凌
• 申請（專利權(quán)）人: 上海寶信軟件股份有限公司
• 主分類號: F27D19/00
• 分類號: F27D19/00
• 代理公司: 上海集信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31254
• 代理人: 周成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖爐的控制技術(shù)，尤其涉及一種脈沖爐的爐壓控制方法。

背景技術(shù)

斯坦因(Stein公司于1997年11月，第一次將脈沖技術(shù)應(yīng)用在板坯加熱爐上。在中國國內(nèi)，全數(shù)字式脈沖爐在少數(shù)鋼廠得到了應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用過程中脈沖爐在提高熱效率、降低能耗、改善爐內(nèi)溫度場的均勻性等方面發(fā)揮了積極的作用，但由于脈沖燃燒的不連續(xù)特性，導(dǎo)致爐內(nèi)氣流不穩(wěn)定、爐壓波動(dòng)較大。爐壓的主要擾動(dòng)因素有：

1)步進(jìn)梁的周期移動(dòng)嚴(yán)重影響爐內(nèi)氣氛；

2)板坯加熱爐的爐門設(shè)計(jì)比棒線材等加熱爐要大的多，頻繁的開閉對爐壓影響很大；

3)由于脈沖燃燒技術(shù)的特性，頻繁的脈沖切換對爐內(nèi)氣流形成很大沖擊；

4)不同的燒嘴能力和分布位置對爐內(nèi)氣流的影響；

5)掃描順序?qū)t壓的影響。

脈沖爐爐壓控制是普遍認(rèn)為比較棘手、難以解決的一個(gè)問題，現(xiàn)有的控制方案較少，還沒有很好的應(yīng)對措施，在當(dāng)前應(yīng)用過程中大多數(shù)均基于常規(guī)爐的爐壓控制方法。常規(guī)爐和蓄熱式加熱爐采用連續(xù)燃燒控制的形式，爐壓一般可以通過純PID控制器或前饋-反饋控制器來解決。但脈沖爐不同于上述加熱爐，它采用一種間斷燃燒的方式，基本原理是采用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間的占空比(通斷比)實(shí)現(xiàn)加熱爐的溫度控制。由于脈沖爐固有的特性，全爐脈沖燒嘴一直處于不連續(xù)的啟閉狀態(tài)，且由于燒嘴設(shè)計(jì)能力的不同，它們對爐膛氣流的沖擊大小不一，時(shí)長不一，區(qū)域不一，用傳統(tǒng)PID控制方法，爐壓波動(dòng)劇烈，控制失效。針對上述常規(guī)控制方法中的缺陷及脈沖燃燒的特性，如何簡單有效的穩(wěn)定爐壓成為亟待解決的一個(gè)難題。

目前較多采用的解決方案包括如下四種：

方案一：單PID控制回路。

爐膛壓力通過PID調(diào)節(jié)器來設(shè)定，PID調(diào)節(jié)器對爐壓設(shè)定值和壓力變送器回饋的爐膛實(shí)際壓力進(jìn)行采樣，并按照增量型PID算法計(jì)算出偏差值，由偏差值的正、負(fù)控制執(zhí)行器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，由偏差值的大小控制執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)量的大小。單PID調(diào)節(jié)器通過合適的參數(shù)調(diào)整可以有效的控制常規(guī)爐的爐壓，但由于爐壓調(diào)節(jié)的滯后性較大、脈沖爐要求的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，而單PID控制回路不能快速響應(yīng)，因此單PID控制回路在控制脈沖爐爐壓方面具有一定的局限性。

方案二：前饋-反饋控制系統(tǒng)。

這種控制系統(tǒng)是為克服爐壓純滯后、調(diào)節(jié)不及時(shí)而提出的。爐壓變化的決定性因素是爐內(nèi)煙氣量的變化，而煙氣量與進(jìn)入爐內(nèi)的燃料量和空氣量成正比，可以采用加熱爐燃料總消耗檢測信號作為前饋量，組成前饋-反饋控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以有效的克服控制中的純滯后現(xiàn)象，但還是屬于定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)類型，對于定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中存在的其它問題仍沒有很好的解決，因此控制效果也不理想。

方案三：模糊PID控制。

模糊PID控制具有快速響應(yīng)的特性，能及時(shí)抑制脈沖燃燒的不連續(xù)性帶來的影響，但它同時(shí)具有如下不可克服的缺點(diǎn)：

1)模糊查詢表的建立比較困難；

2)自學(xué)習(xí)功能占用大量的系統(tǒng)資源而且穩(wěn)定性不高；

3)可移植性差。

方案四：均熱段常規(guī)控制。

取壓點(diǎn)一般都在均熱段，為了減小脈沖控制對爐壓的影響，在均熱段采用常規(guī)控制以穩(wěn)定爐壓。其缺點(diǎn)在于：

1)均熱段采用常規(guī)控制，燒嘴類型和控制方法均不同于脈沖燃燒，額外增加了成本和工作量；

2)均熱段采用常規(guī)控制，該段失去了脈沖燃燒的優(yōu)勢；

3)均熱段采用常規(guī)控制，加大了爐壓調(diào)節(jié)的滯后特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出一種能夠簡單有效地穩(wěn)定脈沖爐爐壓的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種脈沖爐的爐壓控制方法，包括：

在脈沖爐內(nèi)設(shè)置測試脈沖爐爐壓的測試機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)脈沖爐爐壓的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)包括可調(diào)節(jié)的閘板閥位；

計(jì)算前饋量，包括計(jì)算空、煤燃燒產(chǎn)生的第一煙氣量、稀釋風(fēng)機(jī)抽取的稀釋風(fēng)折合的第二煙氣量和暖保風(fēng)機(jī)抽取的第三煙氣量，將第一煙氣量、第二煙氣量和第三煙氣量總和后作為閘板閥位調(diào)節(jié)的前饋量；

對閘板閥位的閥門特性曲線進(jìn)行修正以減小非線性因素的影響，依據(jù)修正后的閥門特性曲線調(diào)節(jié)閘板閥位；

監(jiān)控爐門狀態(tài)，在爐門打開時(shí)將閘板閥位關(guān)閉預(yù)定的角度，在爐門關(guān)閉時(shí)將閘板閥位打開預(yù)定的角度；

監(jiān)控?zé)鞝顟B(tài)，調(diào)節(jié)參與燃燒的燒嘴的數(shù)量和順序，以及參與燃燒的燒嘴的啟閉動(dòng)作。