• 发布日期：2020-04-22
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模糊控制的热风炉燃烧控制系统 
热风炉是高炉冶炼过程中重要的热交换设备。建立热风炉燃烧控制模型的目标是实现燃烧过程的自动控制，其核心是优化空燃比和煤气流量的实时调整，保证燃烧过程的高效、节能、稳定，延长热风炉使用寿命。 
目前，我国绝大多数热风炉的燃烧控制主要还是采用手动控制，煤气流量和空气流量的大小由人工凭经验手动调节，因此，供热温度波动较大，对热风炉的寿命也有很大影响，并造成煤气的巨大浪费。国内外热风炉的空燃比控制主要有传统控制方法、数学模型方法、人工智能方法。传统控制方法主要有比例极值调节法和烟气氧含量串级比例控制法，但是由于不能及时改变空燃比，不易实现热风炉的最佳燃烧，且测氧仪器成本高、难以维护，因此，实际使用效果不太理想；数学模型法能将换炉、送风结合为一体，实现全闭环自动控制，但由于检测点多，在生产条件不够稳定、装备水平较低的热风炉中不易实现；人工智能方法主要有神经网络和模糊控制，神经网络控制对热风炉燃烧过程有极强的自学习能力，但抗干扰能力较弱，而模糊控制不需数学模型，有较强的抗干扰能力且易于实现，因此尤其适用于热风炉这类难以确切描述的非线性系统。 
1 热风炉燃烧控制系统 
1．1 热风炉的燃烧过程 
燃烧过程对应着蓄热室的蓄热过程，它分为加热期和拱顶温度管理期。在加热期，蓄热室拱顶的温度很低，废气的热量大部分被拱顶吸收，拱项的温度上升迅速，蓄热室中下部温度则上升缓慢。当拱顶温度上升到一定值后，需要保持拱顶温度维持在这个定值，干燥机此时拱顶几乎不再吸收废气的热量，而废气的热量主要被蓄热室中下部所吸收。从废气管道排出的废气，它的温度比较低时，说明热风炉的热交换效率比较高，反之，热交换效率比较低。因此，在拱项温度达到一定值后，合理控制废气的温度上升速率对热风炉的燃烧显得尤其重要。 
模糊控制在工业、农业、家用电器等各个方面已经获得许多成功的应用，本文将其运用于热风炉控制系统。根据热风炉自动化控制的要求及热风炉燃烧控制的特性，考虑了国内热风炉基础自动化的现状对热风炉燃烧控制系统进行了设计。在系统中应用了模糊控制理论，并应 
用模糊控制技术设定最佳空燃比和煤气流量，以达到最佳燃烧控制的目的。 
本文设计的最佳空燃比模糊控制器，涉及热工参量少，对煤气热值、残氧量的检测不作要求，绕开了控制中的建模困难的问题，通过仿真结果与现场实际比较，可知此控制系统的鲁棒性、快速性和控制精度都能获得较好的预期效果，在一定程度上弥补了热风炉控制的不足，提高了燃料的利用率，节约能源，而且比采用传统控制方法的燃烧过程更加稳定，能安全平稳地给高炉提供尽可能高温的热风，不像基于热风炉数学模型的一些控制方法对软、硬件要求那样高，投入成本较低，适合热风炉自动控制的要求。