轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中模糊控制分析

陳世亮,熊偉（宣化鋼鐵公司二鋼軋廠,河北宣化075000）

轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中模糊控制分析

陳世亮,熊偉
（宣化鋼鐵公司二鋼軋廠,河北宣化075000）

摘要：轉(zhuǎn)爐是重要的煉鋼器皿，是現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)進(jìn)行工廠作業(yè)必不可少的工具。轉(zhuǎn)爐的類型轉(zhuǎn)爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內(nèi)的部位有頂吹、底吹和側(cè)吹；按氣體種類為分空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐，其中頂?shù)讖?fù)吹法被廣泛的應(yīng)用到鋼鐵的煉制之中。汽化冷卻系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐的重要組成部分，而其中當(dāng)屬汽包的水位控制最為關(guān)鍵。為了加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)爐冷卻水位的控制，應(yīng)將模糊控制應(yīng)用到汽化冷卻系統(tǒng)的水位控制之中，以提高運(yùn)行效率，保障轉(zhuǎn)爐的安全冶煉。本文就轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中模糊控制進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：模糊控制；轉(zhuǎn)爐汽化冷卻；水位控制??

模糊控制是一種數(shù)字控制技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為載體，在模糊集合論、語言變量和邏輯推理的形式進(jìn)行控制，其控制的特點(diǎn)更具智能化色彩。為了增強(qiáng)轉(zhuǎn)爐的運(yùn)行效率，可將模糊控制應(yīng)用到轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)的控制中，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包水位的控制，并對(duì)汽化冷卻系統(tǒng)的組成和轉(zhuǎn)爐汽化冷卻汽包水位控制的現(xiàn)行控制方法存在的問題進(jìn)行了闡述，并根據(jù)轉(zhuǎn)爐的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了模糊控制方法，通過模糊計(jì)算法來實(shí)現(xiàn)對(duì)水流量的調(diào)節(jié)。

1汽化冷卻系統(tǒng)的組成

汽化冷卻系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐的重要組成部分，以全汽化冷卻模式為主，包括強(qiáng)制性和自然性循環(huán)系統(tǒng)。汽化冷卻系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，在各項(xiàng)參數(shù)上都有嚴(yán)格的要求，工作時(shí)的壓力應(yīng)保持在0.2-0.3MPa，溫度界定在133-142℃之間[1]。汽化冷卻系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)部位具有不同的循環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)爐的固定煙道部分、主煙道和尾部煙道部分以自然循環(huán)系統(tǒng)為主，且沒有循環(huán)水泵的參與，只是依靠回路中的壓力沖擊來保證整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)。維持此階段的循環(huán)工作，應(yīng)將工作壓力和溫度分別控制在2.45MPa和225℃，是循環(huán)回路運(yùn)行的重要條件。汽包是通過三沖量、雙沖量和單沖量的方式進(jìn)行給水作業(yè)，汽化冷卻系統(tǒng)通過發(fā)送水位信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的控制，一旦超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)量，就要進(jìn)行水流量的調(diào)節(jié)。汽化冷卻系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)性的工程，需要各部分協(xié)調(diào)完成，同時(shí)對(duì)外部環(huán)境、壓力和溫度做出明確的要求，是控制汽包水位的重要前提。

2轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中模糊控制分析

2.1汽化冷卻汽包水位控制方法存在的困難

社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，帶動(dòng)了我國鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，煉制鋼鐵的轉(zhuǎn)爐是必備工具，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)具有重要性。作為汽化冷卻系統(tǒng)的重要組成部分，汽包水位的控制工作非常關(guān)鍵，是決定系統(tǒng)是否安全運(yùn)行的重要因素，也是影響蒸汽質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因此，加強(qiáng)對(duì)汽包水位的控制至關(guān)重要。在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，汽包水位變化相對(duì)敏感，極易受到內(nèi)外多種因素的影響，供水的壓力、儲(chǔ)水的含量、轉(zhuǎn)爐所承載的負(fù)荷等，都會(huì)影響汽包的水位，水位調(diào)節(jié)面臨著巨大的困難。為了解決此類情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包水位的全面控制，可以將模糊控制應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包水位的全面控制。原有的單沖量、雙沖量和三沖量的控制方法已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，將模糊控制應(yīng)用其中具有必要性。模糊控制是一種數(shù)字控制技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為載體，在模糊集合論、語言變量和邏輯推理的形式進(jìn)行控制，其控制的特點(diǎn)更具智能化色彩。將其應(yīng)用到汽化冷卻系統(tǒng)之中，相較于傳統(tǒng)的水位控制定會(huì)取得可人的成績。

2.2模糊控制在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中的應(yīng)用分析

由于蒸汽的產(chǎn)生過程和給水的過程中極易產(chǎn)生“虛假水位”，導(dǎo)致控制人員無法把握真實(shí)的水位情況，制約著汽包水位控制工作的開展。為了調(diào)節(jié)此類情況，應(yīng)實(shí)現(xiàn)水位控制的智能化、模糊化，將模糊控制應(yīng)用其中。首先，設(shè)置定值Sp，還要與實(shí)際測量值V進(jìn)行比較，二者進(jìn)行比較得出偏差E，將E和偏差變化率F進(jìn)行輸入，通過對(duì)偏差E以及變化情況的運(yùn)算，通過模糊控制器的運(yùn)算，能夠輸出相應(yīng)的偏差數(shù)據(jù)范圍和變化率范圍，并確定出有效的范圍，得出7個(gè)等級(jí)，并將該范圍內(nèi)的變化情況分為5個(gè)模糊子集，正大用表示，正小用表示，零用0，負(fù)小用表示，負(fù)大用表示：??

與此同時(shí)，將模糊控制器所輸出的F也應(yīng)與偏差E執(zhí)行相同的操作，將其分為7個(gè)等級(jí)，可將其分為3個(gè)模糊子集，正大、零、負(fù)大分別用PB、0、MB來表示：??

在模糊控制器數(shù)據(jù)、信息的輸出代表著閥門的開口情況，應(yīng)依據(jù)公式：，其中u(k)代表第k個(gè)環(huán)節(jié)，則u(k-1)代表著待到環(huán)節(jié)k-1時(shí)的真實(shí)控制量，同時(shí)也要將其分為7個(gè)等級(jí)，并分成5個(gè)模糊子集，模糊子集的各項(xiàng)代表符號(hào)與偏差的5個(gè)模糊子集相同：

通過以上的輸入、運(yùn)算和輸出，得出了三組模糊子集，偏差、偏差變化率以及閥門控制量的模糊子集分別用N、Q、Z來代表，并對(duì)模糊控制的規(guī)則進(jìn)行全面的分析與綜述：如果N=MB，同時(shí)Q=MB，則Z=PB；如果N=MB，同時(shí)Q=MS，則Z=PB…

由以上方式可以得出模糊控制規(guī)則，并總結(jié)出相關(guān)的模糊關(guān)系：U代表著輸出的實(shí)際控制量，由此可以得出，將有關(guān)數(shù)據(jù)從1至m帶入到i，將1至n帶入j中進(jìn)行計(jì)算。通過對(duì)模糊關(guān)系的分析和了解，可得出

通過對(duì)模糊控制編程原則的分析，并利用編程語言對(duì)模糊控制的程序進(jìn)行了編寫，將模糊控制的程序展現(xiàn)在眼前，利用模糊控制的計(jì)算方法和運(yùn)行控制方法，來控制轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位，定會(huì)取得理想的控制效果。隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，諸多鋼鐵生產(chǎn)工廠將轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)中的水位控制作為煉鋼生產(chǎn)的重要參數(shù)和技術(shù)要求，通過實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門開度的控制，可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的調(diào)節(jié)，提高了汽化冷卻水位控制的智能水平。

3結(jié)束語

綜上所述，模糊控制在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中取得了很好的應(yīng)用效果，相較于傳統(tǒng)的單沖量、雙沖量和三沖量控制方法與偶利于明顯的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)控制的智能自動(dòng)化，是水位控制不斷優(yōu)化的關(guān)鍵。通過對(duì)模糊控制在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中的應(yīng)用分析，明確了解到模糊控制的原理和算法，通過對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的分析和總結(jié)，對(duì)汽包水位的控制很是效果理想，值得在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制中進(jìn)行應(yīng)用，是轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)優(yōu)化與升級(jí)的重要體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳再華,張悍東,秦凱運(yùn).模糊控制在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻水位控制上的應(yīng)用[J].控制工程,2010(S3):82-84+101.

[2]王素榮,張麗榮,路鎮(zhèn),劉君祎.PID調(diào)節(jié)在轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)中汽包水位控制上的實(shí)現(xiàn)[J].科技信息,2009(19):82-83.

[3]陳智華.汽化冷卻系統(tǒng)汽包水位的模糊控制[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2011(03):97-99.