[發明專利]一種軋鋼加熱爐優化控制系統

有效

• 申請號: 201210495126.1
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103019097A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 于現軍;李鵬
• 申請（專利權）人: 北京和隆優化控制技術有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及加熱爐優化控制技術領域，尤其涉及一種軋鋼加熱爐優化控制系統。

背景技術

軋鋼加熱爐是利用燃料在爐膛內燃燒時產生的高溫火焰和煙氣作為熱源，來加熱爐中流動的鋼坯，使其達到規定工藝溫度的加熱裝置。加熱爐裝置生產運行操作要求保證被加熱介質出爐溫度的控制精度、最少的燃料用量和鋼損等。

為實現上述加熱爐生產性指標，加熱爐控制中關鍵技術一方面是根據生產節奏，鋼坯進爐溫度，鋼坯出爐溫度來調整爐溫，使鋼坯的出爐溫度滿足軋鋼的需求，需要對爐溫進行動態控制；另一方面主要是從節能和物耗等方面考慮，通過尋找合理的風燃比，使得加熱爐的熱效率最大，并通過降低爐內均熱段的氧化性氣氛，從而降低鋼損。其中在爐溫控制過程中，爐溫目標值的動態設定以及爐溫控制精度的提高，是爐溫控制的重點。

在爐溫的動態設定上，有寶鋼股份有限公司申請的“熱軋加熱爐爐溫動態設定控制方法”，申請號20051002485.0，公開號CN1840715A，該發明共分為四步來實現。第一步，采用板坯溫度預報模型計算板坯所在段的段末溫度，其方法是前向遞推的；第二步，按板坯移動距離，動態計算板坯各段段末的目標溫度；第三步，計算板坯當前段所需要的爐氣溫度；第四步，考慮當前所在板坯的差異進行專家經驗加權平均。由于加熱爐工作的不確定性，如：生產節奏的變化、進爐鋼坯溫度的差異（進冷坯和熱坯）、鋼坯的類型差異等，所以采用前向遞推方法很難預測鋼坯的溫度，或者是預測溫度不準確，這些都將大大的影響爐溫動態設定的效果。

在爐溫的控制方法上，目前采用較多的方法有雙交叉限幅控制，模糊自適應控制技術，預測控制和前饋控制技術等。在工業控制技術雜志上，2009年4月期，由江蘇錫業集團張秀麗、吳定會撰寫的名為“軋鋼加熱爐燃燒過程的模糊自適應控制策略”一文，其將模糊控制理念運用到加熱爐控制技術上去，采用的控制算法仍然是常規PID，僅對P、I、D?的參數進行了模糊計算、設定，模糊控制技術的技術難點是模糊控制器的構成，集中體現在輸入語言變量、輸出語言變量選擇，隸屬度賦值表的確定原則，所以模糊控制的規則確定的過程比較復雜，沒有好的通用性；由清華大學申請的“加熱爐出口溫度的一種綜合控制方法”，申請號200810102875.7，公開號CN?101256418A，該發明將反饋預測控制和前饋控制應用于加熱爐出口爐溫的控制上。其反饋預測控制是建立在諸多的假設之上，建立的反饋預測模型不能準確反映實際情況，或者建立的反饋預測模型不準確；其前饋控制策略將煤氣壓力或者空氣壓力作為流量變化的前饋，但未涉及對負荷變化的前饋控制。

在風燃比的控制上，由日本礙子株式會社申請的“燃燒加熱爐的空氣燃料比控制系統”申請號200810086051.5，公開號CN?101270880A，該發明中需要操作人員給定一個固定的煙氣氧含量設定值，通過氧含量值來修正空氣與燃料的流量配比。由于在不同的工況下最佳氧含量不是固定不變的，因此難以真正實現最佳操作，加之煙氣氧量存在測量滯后的問題，難以滿足控制的實時性，所以這種通過氧含量表來調整空氣燃料配比的方式很難達到理想的結果。

綜上所述，現有的技術仍舊存在一定的局限性和缺陷，因此開發本系統。

發明內容

本發明所要解決的問題是：發明一種軋鋼加熱爐優化控制系統，在保證加熱爐不同負荷下鋼坯出口溫度穩定的前提下，降低煤氣消耗，降低鋼損。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：本系統中設有爐溫在線設定器，熱負荷估計器，均熱段上、下部及加熱段上、下部的爐溫調節器、爐溫前饋調節器、煤氣流量調節器、空氣流量調節器，空燃比優化控制器，爐溫、鋼坯溫度、鋼坯位置、煤氣流量、空氣流量等測量儀表以及煤氣流量調節閥、空氣流量調節閥等執行器；

爐溫在線設定器的輸出作為爐溫調節器的給定值，該調節器采用PID控制算法；熱負荷估計器的輸出乘以負荷分配系數作為各爐溫前饋調節器的測量，該調節器采用PD控制算法，其中負荷分配系數根據各部分熱負荷大小比例按照操作經驗給出；爐溫調節器的輸出與爐溫前饋調節器的輸出之和作為煤氣流量調節器的設定值，煤氣流量調節器采用PID控制算法實現燃氣流量的閉環控制；空燃比優化控制器的輸出與煤氣流量測量值的乘積作為空氣流量調節器的設定值，空氣流量調節器采用PID控制算法實現空氣流量的閉環控制；

（1）?爐溫在線設定器