一種隨高爐風溫變化而改變熱風爐燃燒節奏的自動控制系統，屬于高爐熱風爐自動控制技術領域。由空氣、煤氣調節閥、PLC控制器、工控機及智能控制軟件四部分組成。空氣、煤氣調節閥的作用是控制空氣或煤氣的流量；PLC控制器是收集煤氣、空氣壓力及流量信息，實現邏輯連鎖及保護，同時輸出給定閥位來控制調節閥的動作；工控機作為智能控制軟件的硬件載體，從PLC控制器中采集煤氣壓力、空氣壓力、煤氣流量、空氣流量及煤氣調節閥信號、空氣調節閥信號，通過智能控制軟件算出適當的閥位，下發到PLC控制器中，智能控制軟件是本發明專利技術的核心，承載著在外部條件發生變化的情況下，實現燃燒過程的自動控制。優點在于，解決了熱風爐自動燃燒及熱風爐燃燒節奏動態控制的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高爐熱風爐自動控制
，特別涉及一種基于高爐風溫操作變化而改變熱風爐燃燒節奏的自動控制系統。
技術介紹
熱風爐是高爐冶煉系統的重要組成部分，它承擔著為高爐提供熱風的重要任務。由于燃燒過程的復雜性以及工藝設備的局限性，熱風爐自動燃燒一直成為人們研究的熱點。尤其在數學模型與人工智能理論得到廣泛應用以后，熱風爐自動燃燒先后出現了基于最佳空燃比的模糊控制系統、基于專家系統的燃燒控制系統、廢氣殘氧量的自組織模糊控制系統、基于實例庫的一種熱風爐協調控制系統。所有這些研究只針對熱風爐自動燃燒過 程，然而高爐風溫的變化又對熱風爐控制目標提出了新的要求，雖然熱風爐與高爐是兩個相對獨立的工藝系統，由于風溫需求的關系，使得高爐與熱風爐又緊密的聯系在一起，熱風爐燃燒過程的好壞直接決定其為高爐的供風能力，高爐爐況的變化迫使對風溫的動態調整。如何將高爐的風溫調節過程，及時、動態、自動的傳遞給熱風爐，使熱風爐的自動燃燒節奏跟隨高爐的變化，這就是本專利技術探討的一種隨高爐風溫變化而改變熱風爐燃燒節奏的自動控制系統。該系統需要解決兩個方面的問題，I、熱風爐自動燃燒的問題；2、熱風爐燃燒節奏動態控制的問題。通過模糊控制理論、專家知識庫及專家推理、自動尋優等方法來實現。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種隨高爐風溫變化而改變熱風爐燃燒節奏的自動控制系統，使熱風爐的燃燒節奏及時動態的跟隨高爐風溫的變化，提高高爐和熱風爐的整體效益。本專利技術從解決燃燒過程的自動控制，燃燒節奏的動態改變，實現無人干預入手，采用專家系統和模糊控制相結合的方法，實現熱風爐燃燒過程的全自動控制。本專利技術可應用于高爐內燃式或者頂燃式熱風爐，由空氣、煤氣調節閥及切斷閥、PLC控制器、工控機及智能控制軟件四部分組成，其連接關系如圖5，智能控制軟件安裝在工控機內，工控機通過以太網或工業控制總線與PLC控制器相連，PLC控制器通過信號線與空氣、煤氣調節閥及切斷閥相連。空氣、煤氣調節閥的作用是控制空氣或煤氣的流量；PLC控制器的作用是收集煤氣、空氣壓力及流量信息，實現邏輯連鎖及保護等功能，同時輸出給定閥位來控制調節閥的動作；工控機作為智能控制軟件的硬件載體，從PLC控制器中采集煤氣壓力、空氣壓力、煤氣流量、空氣流量及煤氣調節閥信號、空氣調節閥信號，通過智能控制軟件算出適當的閥位，下發到PLC控制器中。智能控制軟件是本專利技術的核心，承載著在外部條件(高爐風溫、煤氣熱值等)發生變化的情況下，實現燃燒過程的自動控制，通過專家知識庫及模糊控制策略來控制空氣和煤氣調節閥的開度，達到熱風爐的燃燒節奏跟隨高爐風溫變化的目的。智能控制軟件主要包括數據通訊、用戶界面及控制策略三部分，數據通訊完成從PLC中數據采集及將控制信號下發到PLC的任務；用戶界面實現人機互動的目的，完成參數修改及實時監控；控制策略完成系統在不同的條件下給出不同的操作指令的目的，主要包括燃燒前最佳燃燒參數的確定和正常燃燒過程控制兩個階段。燃燒前最佳燃燒參數的確定包括以下步驟( I)高爐風溫監測與處理對高爐風溫進行實時、動態地監測，根據其變化情況，進行有效的量化和模糊化處理，為專家知識庫提供科學的決策依據。(2)專家知識庫建立根據量化后的風溫變化，利用專家知識庫，提供控制熱風爐燃燒節奏的最佳參數，包括燃燒時間、送風時間、煙道溫度、拱頂溫度；根據專家經驗和模糊化處理，將高爐常用風溫分為若干個檔次；根據不同檔次的風溫，分別計算煙道溫度、拱頂溫度、燃燒時間、送風時間；建立風溫、燃燒時間、送風時間、煙道溫度、拱頂溫度的專家知識庫； 實時監測現場風溫的變化情況，經過模糊化處理以后，通過專家知識庫能夠得到控制燃燒節奏的合理參數。(3)根據歷史數據自動尋找最佳的空燃比、煤氣流量和空氣流量，作為熱風爐自動燃燒的初始設定值；正常燃燒過程控制階段包含以下步驟(4)點火過程調節閥初始閥位的確定，調節閥初始閥位過大或過小都不利于點火成功，系統實時跟蹤流量及閥位的變化，參考(3)獲得的調節閥初始閥位，根據專家經驗動態獲得合理的點火調節閥初始閥位，在安全監測模塊未出現異常的情況下，進行點火操作；點火閥位參考(3)獲得的調節閥初始閥位，根據專家經驗動態獲得，達到點火順利同時平穩過渡到熱風爐初始燃燒狀態的目的。點火過程中，各閥的實際動作和煤氣、空氣流量的變化是我們監測的重點，開發了一套專門的點火安全監測與控制程序，固化在PLC控制器中，按照先開空氣調節閥后開煤氣調節閥的原則，如果空氣調節閥出現故障，沒有開到指定的位置就開煤氣調節閥，可能發生煤氣爆炸，因此安全監測與控制程序就會自動報警提示用戶并切斷煤氣調節閥，防止意外事故的發生。點火成功后，過渡到通過(3)獲得的調節閥初始閥位，開始進入熱風爐快速升溫的自動燃燒階段；(5)點火成功后按照專家知識庫確定的熱風爐控制參數進行自動燃燒，等待燃燒進入穩定狀態，系統選擇拱頂溫度作為尋優空燃比的依據，根據拱頂溫度的實際變化情況，啟動尋優空燃比過程；(6)在燃燒過程進入穩定狀態后，高爐風溫沒有變化的條件下，系統開始熱風爐燃燒節奏的控制，采用模糊控制的方法，根據目標廢氣溫度與當前廢氣溫度差及剩余燃燒時間來計算熱風爐的目標控制速率與初始計算的標準控制速率進行比較，根據比較結果快速修正燃料供給來控制燃燒節奏；根據煙道溫度、燃燒時間，熱風爐燃燒特性，將熱風爐燃燒過程分為三個階段，分別為快速升溫期、穩定燃燒期及飽和期；根據三個階段的特性，分配三個階段的燃燒參數，同時計算每個階段的目標速率，作為控制燃燒節奏的標準；根據當前煙道溫度與階段目標煙道溫度之差及距離階段結束剩余燃燒時間來計算需要控制的燃燒速率；根據階段目標速率與實際需要控制的燃燒速率比較結果，來快速修正燃料供給，控制燃燒節奏；(7)在高爐風溫發生變化的條件下，啟動高爐風溫監測與處理模塊，通過專家決策過程來控制燃燒節奏；當風溫發生變化時，啟動風溫監測與處理過程，形成專家知識庫所需要的條件；查找專家知識庫，獲得燃燒節奏控制主要參數，燃燒時間及煙道溫度；獲取本次燃燒時間，確定當前燃燒所處的階段；在獲取上述參數的基礎上,通過專家決策過程,采取相應的控制策略。 (8)燃燒過程的安全監測與控制，在設備故障或操作不當的情況下，導致空燃比失調，有爆炸或者設備燒壞的危險，所以熱風爐自動燃燒系統中，安全監測與控制是極其重要的，其措施主要是監測煤氣壓力、流量、空氣壓力流量、空燃比、閥位等等，一旦出現異常采取報警或停燒等措施；(9)異常控制模塊自動燃燒過程中會出現很多異常現象，必須有比較完備的異常控制模塊才能使自動燃燒正常進行。發生調節閥閥位處于極限位置，而實際的流量仍然沒有達到設定值時，系統自動按照標準的空燃配比對流量進行重新折算，保證燃燒過程穩定，當異常狀態消除后，則自動恢復正常的燃燒狀態；當拱頂溫度超出設定值時，啟動頂溫保護程序，防止頂溫過高而損壞設備；( 10)當系統需要完成手自動切換時，通過手自動控制程序，實現無擾動切換。本專利技術的優點在于，解決了熱風爐自動燃燒的問題及熱風爐燃燒節奏動態控制的問題。通過模糊控制理論、專家知識庫及專家推理、自動尋優等方法來實現。附圖說明下面結合附圖對本專利技術的具體實施作進一步說明。圖I為本專利技術具體實施的功能模塊關系圖。圖2為本專利技術具體實施的投入燃本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種隨高爐風溫變化而改變熱風爐燃燒節奏的自動控制系統，應用于高爐內燃式或者頂燃式熱風爐，其特征在于，該系統由空氣、煤氣調節閥、PLC控制器、工控機及智能控制軟件四部分組成，智能控制軟件安裝在工控機內，工控機通過以太網或工業控制總線與PLC控制器相連，PLC控制器通過信號線與空氣、煤氣調節閥及切斷閥相連；空氣、煤氣調節閥的作用是控制空氣或煤氣的流量；PLC控制器的作用是收集煤氣、空氣壓力及流量信息，實現邏輯連鎖及保護功能，同時輸出給定閥位來控制調節閥的動作；工控機作為智能控制軟件的硬件載體，從PLC控制器中采集煤氣壓力、空氣壓力、煤氣流量、空氣流量及煤氣調節閥信號、空氣調節閥信號，通過智能控制軟件算出適當的閥位，下發到PLC控制器中，智能控制軟件承載著在外部條件發生變化的情況下，實現燃燒過程的自動控制，通過專家知識庫及模糊控制策略來控制空氣和煤氣調節閥的開度，達到熱風爐的燃燒節奏跟隨高爐風溫變化的目的；外部條件包括高爐風溫、煤氣熱值；智能控制軟件包括數據通訊、用戶界面及控制策略三部分，數據通訊完成從PLC中數據采集及將控制信號下發到PLC的任務；用戶界面實現人機互動的目的，完成參數修改及實時監控；控制策略完成系統在不同的條件下給出不同的操作指令的目的，主要包括燃燒前最佳燃燒參數的確定和正常燃燒過程控制兩個階段。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周檢平，張賀順，王曉朋，任立軍，王洪庚，蘇殿昌，霍吉祥，陳軍，王有良，張鐵志，甄昆泰，黃俊杰，劉原，
申請(專利權)人：北京首鋼自動化信息技術有限公司，首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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