加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用探討

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)也得到了不斷的發(fā)展，在制造鋼鐵產(chǎn)品的過程中需要使用到加熱爐對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行燃燒從而來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在使用加熱爐燃燒的過程中，應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)能讓加熱爐的燃燒實(shí)現(xiàn)更好的效果，并能提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，因此本文對(duì)加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的探討，現(xiàn)得出的結(jié)果報(bào)告如下。

關(guān)鍵詞：加熱爐；模糊控制；應(yīng)用探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.025

1 前言

在軋鋼領(lǐng)域由于生產(chǎn)的需求，需要使用加熱爐來進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，而加熱爐在這個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中是主要的能耗設(shè)備之一，在運(yùn)用加熱爐的過程中，如果不能合理的操作會(huì)造成能耗的增加，因此對(duì)加熱爐的相關(guān)合理燃燒進(jìn)行良好的解決，不僅能對(duì)軋鋼領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行提高，還能有效降低能源的消耗。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在使用加熱爐進(jìn)行燃燒的過程中會(huì)采取模糊控制系統(tǒng)來讓燃燒達(dá)到合理的程度，從而能對(duì)加熱爐的加熱狀態(tài)進(jìn)行控制，解決其大慣性、時(shí)變的參數(shù)復(fù)雜和純滯后的問題。模糊控制指的是利用模糊數(shù)學(xué)的相關(guān)基本思想以及對(duì)理論進(jìn)行控制的方法。工程師會(huì)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行簡化，從而能對(duì)其進(jìn)行更好的控制。加熱爐作為較為復(fù)雜的系統(tǒng)，由于其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中變量較為復(fù)雜，因此對(duì)模糊控制系統(tǒng)在加熱爐燃燒中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要的意義。

2 模糊控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)原理以及過程

2.1 相關(guān)的設(shè)計(jì)原理

在模糊控制的系統(tǒng)中，其基本的原理為對(duì)專業(yè)的技術(shù)人員以及優(yōu)秀的操作員工在現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)的總結(jié)，然后從模糊控制的結(jié)構(gòu)中將誤差和誤差的相關(guān)變化率進(jìn)行選取，將其作為參照并輸入，這樣就能對(duì)一維模糊控制中的動(dòng)態(tài)性能不足的問題進(jìn)行解決，同時(shí)還能對(duì)維數(shù)過高時(shí)控制規(guī)則太過復(fù)雜的問題進(jìn)行避免，對(duì)較為困難的缺點(diǎn)進(jìn)行解決。在通過上述的步驟處理之后，能夠?qū)⒖刂七^程中所產(chǎn)生的誤差和誤差的變化率合成成關(guān)于模糊量的算法，從而能得出模糊的規(guī)則表，將模糊控制中的相關(guān)規(guī)則進(jìn)行自適的修正。

2.2 相關(guān)的設(shè)計(jì)過程

在對(duì)加熱的溫度進(jìn)行控制的過程中，要對(duì)溫度分為三檔來進(jìn)行控制，三檔均熱段分別為（1250±10）℃，（1230±10）℃以及（1210±10）℃；而三個(gè)加熱的段分別為（1230±10）℃，（1190±10）℃和（1150±10）℃。在加熱爐進(jìn)行預(yù)熱的階段沒有特定的要求，而在對(duì)檔位進(jìn)行相關(guān)的選擇時(shí)要將毛軋主電機(jī)中的實(shí)際電流作為主要的依據(jù)，如果在加熱的過程中，電流的數(shù)值超過了規(guī)定的電流數(shù)值范圍，則要對(duì)溫度的檔位進(jìn)行降低；當(dāng)加熱爐中爐膛的壓力過高造成爐尾出現(xiàn)冒火的現(xiàn)象，則要選擇比較低溫的檔位。

3 模糊控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

本文在結(jié)合一定的實(shí)際情況并進(jìn)行相關(guān)的分析之后，在使用加熱爐進(jìn)行加熱時(shí)，主要采取以下的措施來實(shí)現(xiàn)模糊控制。

3.1 采用“短周期”來進(jìn)行預(yù)測(cè)

要想更好對(duì)加熱爐的爐溫進(jìn)行控制，則要對(duì)滯后的問題進(jìn)行解決。在應(yīng)用模糊控制系統(tǒng)的過程中，可以采取“短周期”的方式來對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行模糊的控制，具體的應(yīng)用過程為：對(duì)各個(gè)階段加熱爐的情況進(jìn)行觀察，并對(duì)每一個(gè)階段的爐溫選擇一個(gè)能進(jìn)行預(yù)測(cè)的短周期，一般時(shí)間為3分鐘至5分鐘，對(duì)在“短周期”中加熱爐溫度的變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后對(duì)10分鐘至15分鐘之后爐溫的水平進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后將預(yù)測(cè)的結(jié)果作為對(duì)燃料和空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)。采用這種方法能對(duì)調(diào)節(jié)的周期進(jìn)行縮短，并且能對(duì)調(diào)節(jié)的速度進(jìn)行提高，同時(shí)還能對(duì)爐溫超標(biāo)的問題進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 將模糊控制和PID控制進(jìn)行結(jié)合

為了更好實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐燃燒的控制，可以將模糊控制和PID控制相結(jié)合，該種方法能利用兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，既能對(duì)PID控制中靜差小和穩(wěn)定性較好的有點(diǎn)進(jìn)行保留，同時(shí)又能利用模糊控制中對(duì)參數(shù)能夠自適應(yīng)和調(diào)節(jié)的速度較快的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)兩種控制方法優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮橫桿盡量將不利的因素避免。但是值得注意的是由于模糊控制系統(tǒng)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中其輸出的調(diào)整是一種非連續(xù)性的狀態(tài)，因此對(duì)于加熱爐的系統(tǒng)穩(wěn)定以及調(diào)節(jié)閥會(huì)產(chǎn)生一定不利的影響，這時(shí)則需要應(yīng)用PID控制系統(tǒng)才能取得較好的控制成效。在將模糊控制和PID控制進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的偏差比較大時(shí)，則側(cè)重模糊控制，對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行提高，當(dāng)系統(tǒng)的偏差比較小時(shí)，則側(cè)重于使用PID控制進(jìn)行調(diào)節(jié)處理。

3.3 對(duì)配風(fēng)量進(jìn)行確定

在使用加熱爐進(jìn)行燃燒的過程中需要對(duì)配風(fēng)量進(jìn)行確定，而最佳的確定因素是燃料的成分、最佳的空氣過程系數(shù)以及燃料的流量等。在對(duì)最佳的配風(fēng)量進(jìn)行確定時(shí)存在一定的困難。在模糊系統(tǒng)的各個(gè)控制階段，和配風(fēng)量相關(guān)的參數(shù)較多，主要有重油的閥位和流量、煤氣的壓力以及操作人員對(duì)煤氣的種類進(jìn)行確認(rèn)等。但是在對(duì)配風(fēng)量進(jìn)行確定的過程中其條件并不充分，因此需要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來作為依據(jù)。而經(jīng)過研究人員的研究，能確定控制過程中各個(gè)因素對(duì)最佳配風(fēng)量的相關(guān)影響，從而能對(duì)因素和配風(fēng)量的關(guān)系進(jìn)行確定。而在加熱爐燃燒的過程中，燃料發(fā)熱的數(shù)值所產(chǎn)生的變化是一個(gè)非線性的函數(shù)，對(duì)于加熱爐的燃燒系統(tǒng)而言，燃燒的介質(zhì)是由重油、轉(zhuǎn)爐煤氣以及高爐煤氣組成，因此其配風(fēng)的問題會(huì)更加復(fù)雜，而采用模糊控制則是對(duì)配風(fēng)量問題進(jìn)行解決的有效途徑。

4 結(jié)束語

加熱爐燃燒的過程中其影像的因素比較復(fù)雜，并且加熱爐作為軋鋼產(chǎn)業(yè)中能耗較大的設(shè)備，對(duì)其燃燒進(jìn)行控制能有效降低能源的消耗和提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。模糊控制系統(tǒng)是適合對(duì)較為復(fù)雜的程序進(jìn)行控制的方法，通過實(shí)際的應(yīng)用表明，模糊控制系統(tǒng)能對(duì)加熱爐的配風(fēng)量、燃燒的溫度以及調(diào)節(jié)等進(jìn)行良好的控制，從而能有效提高加熱爐的工作效率和降低能源的消化。

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作者簡介：楊業(yè)璐（1986-），女，河北張家口人，本科，助理工程師，研究方向：熱能與動(dòng)力。