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热风炉拱顶温度驾驭优化

  

热风炉拱顶温度驾驭优化

热风炉拱顶温度驾驭优化

热风炉拱顶温度驾驭优化

  2.1蓄热量数学模型的建立 热风炉的燃烧期, 单位时间内通过拱顶受热面的传热量为: (2.1)式(2.1)中 S1 为单位时间量。与此 (2.2)中S2 系数。因此, 单位时间内拱顶蓄热量的变化量为: (2.3)2.2 空燃比数学模型优化 比控制,这是热风炉获得最大热量的保证。 但无论什么情况下 都不能使煤 过量的。一般认为烟气中残氧的体积分数保持在0.2%~0.8 热风炉燃烧状况即为良好。本文选取0.5 %作为控制目标, 并把 0.2%作为可接受波动区间。即在 0.3%~0.7 %范围内不进行任何 控制调节。 21(2.4) 21(2.5) 中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化) 2007 文章编号:1008-0570(2007)05- 0040-03 热风炉拱顶温度控制优化 optim ization about arch tem perature control Hot-blast WANGXIGANG ZHANG CHUNNA XING GUIJU 摘要:针 关键词:热风炉;模糊控制器; 系统优化; 燃烧 中图分类号:TP273+.4 文献标识码:B Abstract:In view hot-blast stove convention arch temperature fuzzy controller undulation major problem, discussed intro-duction adjustable integral divisor system optimization control strategy, confirmsthrough simulationtest. factproved controleffect enhances obviously, hot-blast stove combustion process stability, rationalityplays certain role. Key words:hot- blast stove; fuzzy controller systemoptimizing; combustion 引言热风炉拱顶温度是热风炉生产中的重要参数, 拱顶温度较 过高将会对拱顶造成损伤 顶温度控制有三个重要参数:拱顶控制温度, 拱顶目标温度, 拱顶上限温度 燃烧控制过程中要求拱顶控制温度略低于拱顶目标温度, 拱顶上限温度略高于拱顶目 标温度, 拱顶上限温度是热风炉拱顶的安全界限温度。 根据热风炉的控制工艺可知, 热风炉燃烧初期为强化燃烧 进入蓄热期,通过 温度控制在目标温度范 烧期还是蓄热期,都通过调整空燃比来控制。 控制器的输出量 都是空燃比的 际生产中,进入拱顶温度控制阶段后, 如果煤气热 值降低到一定程度, 以最优空燃比也无法维持目标拱顶温度, 此时如果仍以目标拱顶温度为设定值, 进行拱顶温度控制, 时应停止拱顶温度控制,转换为最优燃烧控制; 如果 煤气热值上升 再进行拱顶温度控制。 本文结合热风炉现场实际情况, 设计一个具有可调整因子 的双输入单输出的燃烧控制器, 输入控制量分别为烟气氧含量 或拱顶温度及它们的变化, 输出控制量为空燃比的变化量, 个燃烧控制器采用选择开关,以拱顶温度为指标, 当拱顶 温度低于拱顶 进行燃烧控制, 度为目标,切换为拱顶温度控制。 拱顶温度数学模型的建立上式中, bk vy为烟气量, vm为煤气量, vk为空气量, 《现场总线 拱顶温度控制器的改进模糊控制系统的核心是模糊控制器的设计 糊控制器的性能决定该系统控制性能的优劣; 而模糊控制器自身性能又取 决于模糊语言规则及其合成推理。 在通常情况下, 模糊控制器 一旦设计完成, 其语言规则和合成推理往往是确定不变的, 就是不可调整的。但是 合的变化系统,其控制对象处于经常变化之中。 这就要求所设 计的模糊控制器能跟踪变化的被控对象, 具有较强的通融性, 使它能够适应不同现场环境的变化, 而同样获得满意的控制效 因此要求模糊控制器具有自调整性能。在简单的模糊控制器中, 将误差 差变化EC 及控制量 的论域均取为:{E}={EC}={U}= 和误差变化EC 对控制 的加权程度,从而调整控制规则 系统的误差往往较大,控制系统的主要目的是消除 误差, 中期阶段,系统的偏差减小 应突出偏差变化的作用;当控制过程趋向稳定 阶段, 系统误 差较小, 控制系统的主要任务是减小超调量, 系统尽快稳定,这就要求在控制规则中, 把误差变化值的加权 系数增大。 上述改进方案理论可行性很明显, 但是它也不是在任何情 况下都具有优越性的, 这需要在燃烧的不同时期寻到最佳调整 因子设定值, 本文 仿真验证,在热风炉拱顶温度控制的三个阶段:初期、中 )=0.4950这样就可以在很大程度上提高系统的稳定性, 其优越性将 在接下来仿真实验中得到验证 有可调整因子的模糊控制器如图 具有可调整因子的拱定温度模糊控制器原理图原理 K1、K2发生变化, 则实际的误差和误差变化所对应论域上的语 言值也将发生变化 。K1、K2 与所对应误差和误差变化的语言值 成正比例变化。事实上, K1 越大, 系统的调节死区越小, 系统上 升速率越大; K2 越小, 系统的反映越灵敏, 上升速率越大, 统不能稳定运行。比例因子K3 相当于常规控制器中的比例增 一般K3 越大, 系统的上升速率越快 。但也 不易超调, 否则也 会是系统产生振荡现象; 但无论 K3 怎样变化, 都不会影响系统 的稳定性。 拱顶温度模型的建立为了研究模糊控制对热风炉拱顶温度的控制效果, 建立一 个以热风炉拱顶温度为对象的近似动态数学模型, 最后将以此 模型为依据, 进行仿真研究。 将热风炉拱顶看成一个温度均匀的整体, 拱顶温度的变化 与烟气温度 拱顶温度上升越快, 其上升速度与烟气和拱顶之间的温差成正比, 而烟气温度可通过煤气成份 气煤气温度计算得来,因此热风炉拱顶温度可通过计算得出。 这样, 通过对热风炉拱 顶对象的简化, 将其近似为如图 仿真结果为了 模糊控制器进行仿真, 仿真曲线分别如图 仿真曲线图从仿真结果可以看出, 具有可调整因子的拱顶温度模糊控 制器比常规控制器对拱顶温度的超调有更好的抑制效果, 而且 具有更强的燃烧稳定性。 结论通过 制有了较明显的改善,稳定性有了很大的提高。 而且拱顶温度 波动基本控制在 150左右, 是一种比较理想的燃烧状态 LC技术应用 200 邮局订阅号:82-946 360 中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化) 2007 只是对单个问题自身完善的解决方案,与完全实现热风炉燃烧 自动控制 乃至高炉的完全顺行燃烧,还需要各方面进行大量的研究。 作为一种新兴技术, 这种策略的研究必将成为日后解决高炉顺 行工作问题的发展趋势。 本文作者创新点: 首先依据热风炉的热工特性合理优化了 子对模糊控制器进行改进,而且通过对多次仿真实验结果的分 将为热风炉燃烧控制系统的进一步优化提供可行性参考。 参考文献 (上接第 62 Biography:GuDeren, male, January1980 assistantengineer SuzhouJiangnan Express elevator Co.Ldt contractengineering?manager, Engineering Dept. mainlystudying direction involves controlsystem elevatorautomation nonstandardizeddesigns parametersabout elevatorproductions (215006江苏 苏州江南快速电梯有限公司)顾德仁 (215500 江苏 常熟理工学院物理与电子科学系)徐惠钢 通讯地址:(215500江苏 苏州江南快速电梯有限公司)郭文华 (收稿日期:2007.3.13)(修稿日期:2007.4.15) [1]Wang Guangyang. Control strategy hotblast stove com-bustion system Fuzzyself- adaptive control WCICA2004 FifthWorld Congress IntelligentControl Automation,Con- ference Proceedings, Jun 15- 19 2004. [2]Donald, blastfurnace hot blast stoves Control92 EnhancingAustralia ProductivityThrough Automation, Control Instrumentation,Nov 工程模糊数学及应用[M].哈尔滨工业大学出版社, 2004 [4]刘曙光、魏俊民、竺志超.模糊控制技术[M].中国纺织出版社, 2001 [5]项钟庸、郭庆弟.蓄热式热风炉[M].冶金工业出版社,1988 [6]纪天南、田小建、李冰.高稳定度恒温控制器模块的设计与应 用[J]微计算机信息,2006,22(1- 1):49- 51 [7]张静、和县WP-EMF-B(32)1C1AB11W52S。刘玉生、李春霖.自适应跟踪输出控制器的设计和仿真 [J]微计算机信息,2006,22(1- 1):61—62 作者简介:王锡钢(1966—), 辽宁辽阳人, 副教授。 研究方向:网络 与电子商务,工业控制;张春娜(1979—), 辽宁辽中人, 辽宁科技大 学计算机科学与工程学院硕士研究生. 研究方向:工业控制;邢桂 菊(1955—),湖南湘西人,教授 究方向:热工过程与燃烧相关技术的研究 Biography:Wang Xi- gang(1966 —)liaoyang Liaoning province. secondaryprofessor .research aspect electroniccommerce; Zhang Chun- na(1979—)liaozhong Liaoning province. graduatestudent Liaoningscience technologyuniversity. research aspect industrycontrol;Xing Gui ju(1955—)xiangxi Hunan province researchaspect researchabout hot industry process inflammation(114051 辽宁鞍山 辽宁科技大学 计算机科学与工程学院) (114051辽宁鞍山 辽宁科技大学 材料科学与工程学院) ComputerScience EngineeringUniversity TechnologyLiaoNing AnShan 114051) Wang XiGang Zhang ChunNa (School Materials Science TechnologyLiaoNing AnShan 114051) Zhang ChunNa Xing GuiJu (收稿日期:2007.3.13)(修稿日期:2007.4.15)(上接第 94 当然税控机一侧的Modem 是通过全功能串口连接到税控 机上的。进入 ARM 税控机系统中, 启动 HDLC 应用程序开始 几秒钟后网控器返回CONNECT 2400 等字样的连 接信息, 表明二者已经进入同步模式了。上层应用接着向网控 发送经过HDLC 协议封装好的同步数据, 在网控器另一端的 PC 机上的超级终端上成功显示出所发送的原始数据。目前做 到了 可以向网控器端发送单帧数据, 但是由于 HDLC 协议通信 网控器的控制比较繁琐,接收端偶尔会出现乱码等, 这些 需要进 一步提高。 结束语本文作者创新点: 本文提出得串行同步模型连接嵌入式 Modem, 能够实现利用电话线(PSTN)解决数据传输问题, 非常适 合用于通信量不太大的终端设备之间的通信, 能够很好的应用 于诸如商场 POS机同银行后台主控计算机之间的通 电自动化、远程 抄表等方面, 为此类问题的解决提供了一 种新的参考。 参考文献: 基于多线程技术的多串口通信[J]微计算机信 息,2006,22(3- 1):253- 255. em的通信技术[J].大众科技, 2006,8:56- 57 [3]高级数据链路控制规程 HDLC Datasheet. 基于AVS- DM642视频服务 器的研究,微计算 机信息,2006,10- 2:46- 48 作者简介: 王翠华 讲师,硕士, 哈尔滨工业大学(威海) 计算机 mail:, 主要研究方向嵌 式系统,数字信号处理;张策: 硕士,哈尔滨工业大学(威 mail:,主要 研究 方向嵌入式系统;郭刚: 威海渔翁科技开发有限公司。 Biography: Wang Cui- hua,female,graduate, Haerbin Institute DSP.(哈尔滨工业大学(威海))王翠华 (威海渔翁科技开发有限公司)郭刚通讯地址: (264209 哈尔滨工业大学(威海) 计算机科学与技术 (收稿日期:2007.3.13)(修稿日期:2007.4.15)《现场总线