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產(chǎn)品進行燃燒從而來實現(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，因此本文對加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用進行了相關(guān)的探討，現(xiàn)得出的結(jié)果報告如下。

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行相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，而加熱爐在這個領(lǐng)域當(dāng)中是主要的能耗設(shè)備之一，在運用加熱爐的過程中，如果不能合理的操作會造成能耗的增加，因此對加熱爐的相關(guān)合理燃燒進行良好的解決，不僅能對軋鋼領(lǐng)域的經(jīng)濟效益進行提高，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行燃燒的過程中會采取模糊控制系統(tǒng)來讓燃燒達到合理的程度，從而能對加熱爐的加熱狀態(tài)進行控制，解決其大慣性、時變的參數(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)基本思想以及對理論進行控制的方法。工程師會對系統(tǒng)的動態(tài)進行簡化，從而能對其進行更好的控制。加熱爐作為較為復(fù)雜的系統(tǒng)，由于其在運轉(zhuǎn)過程中變量較為復(fù)雜，因此對模糊控制系統(tǒng)在加熱爐燃燒中的應(yīng)用進行研究具有重要的意義。

2 模糊控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計原理以及過程

2.1 相關(guān)的設(shè)計原理

在模糊控制的系統(tǒng)中，其基本的原理為對專業(yè)的技術(shù)人員以及優(yōu)秀的操作員工在現(xiàn)場的經(jīng)驗進行相關(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)變化率進行選取，將其作為參照并輸入，這樣就能對一維模糊控制中的動態(tài)性能不足的問題進行解決，同時還能對維數(shù)過高時控制規(guī)則太過復(fù)雜的問題進行避免，對較為困難的缺點進行解決。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)則進行自適的修正。

2.2 相關(guān)的設(shè)計過程

在對加熱的溫度進行控制的過程中，要對溫度分為三檔來進行控制，三檔均熱段分別為（1250±10）℃，（1230±10）℃以及（1210±10）℃；而三個加熱的段分別為（1230±10）℃，（1190±10）℃和（1150±10）℃。在加熱爐進行預(yù)熱的階段沒有特定的要求，而在對檔位進行相關(guān)的選擇時要將毛軋主電機中的實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，則要對溫度的檔位進行降低；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)合一定的實際情況并進行相關(guān)的分析之后，在使用加熱爐進行加熱時，主要采取以下的措施來實現(xiàn)模糊控制。

3.1 采用“短周期”來進行預(yù)測

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

3.2 將模糊控制和PID控制進行結(jié)合

為了更好實現(xiàn)對加熱爐燃燒的控制，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，既能對PID控制中靜差小和穩(wěn)定性較好的有點進行保留，同時又能利用模糊控制中對參數(shù)能夠自適應(yīng)和調(diào)節(jié)的速度較快的優(yōu)點，對兩種控制方法優(yōu)點的發(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)，因此對于加熱爐的系統(tǒng)穩(wěn)定以及調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生一定不利的影響，這時則需要應(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控制進行結(jié)合應(yīng)用時，當(dāng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的偏差比較大時，則側(cè)重模糊控制，對系統(tǒng)的響應(yīng)進行提高，當(dāng)系統(tǒng)的偏差比較小時，則側(cè)重于使用PID控制進行調(diào)節(jié)處理。

3.3 對配風(fēng)量進行確定

在使用加熱爐進行燃燒的過程中需要對配風(fēng)量進行確定，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。在對最佳的配風(fēng)量進行確定時存在一定的困難。在模糊系統(tǒng)的各個控制階段，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煤氣的種類進行確認等。但是在對配風(fēng)量進行確定的過程中其條件并不充分，因此需要進行相關(guān)的實驗來作為依據(jù)。而經(jīng)過研究人員的研究，能確定控制過程中各個因素對最佳配風(fēng)量的相關(guān)影響，從而能對因素和配風(fēng)量的關(guān)系進行確定。而在加熱爐燃燒的過程中，燃料發(fā)熱的數(shù)值所產(chǎn)生的變化是一個非線性的函數(shù)，對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)的問題會更加復(fù)雜，而采用模糊控制則是對配風(fēng)量問題進行解決的有效途徑。

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，對其燃燒進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)是適合對較為復(fù)雜的程序進行控制的方法，通過實際的應(yīng)用表明，模糊控制系統(tǒng)能對加熱爐的配風(fēng)量、燃燒的溫度以及調(diào)節(jié)等進行良好的控制，從而能有效提高加熱爐的工作效率和降低能源的消化。

參考文獻：

[1]郭小威.加熱爐智能動態(tài)燃燒氣氛控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].天津冶金，2014，04（26）：56-59.

[2]趙波.模糊控制系統(tǒng)在寬帶鋼數(shù)字化加熱爐的應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2013，12（18）：27-28.

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：熱能與動力。