熱風(fēng)爐燃燒控制系統設計與應用

　　1.5 拱頂溫度管理期最佳煤氣流量模糊控制器

　　在保證拱頂溫度不變的情況下，管理期應盡量選擇空氣過(guò)剩系數大的條件進(jìn)行燃燒，從而獲得較多的煙氣量，增加熱風(fēng)爐的蓄熱量。以最快的時(shí)間達到拱頂管理溫度，進(jìn)入溫度管理期，在達到廢氣管理溫度之前，都采用溫度管理期最佳空燃比模糊控制器，在達到廢氣管理溫度之后，以廢氣溫升速率作為控制量，最高廢氣溫度作為限制終點(diǎn)。模糊控制器以廢氣升溫速率偏差和偏差變化率作為控制輸入，煤氣流量調節增量作為控制輸出量。

　　2 模糊控制器的熱風(fēng)爐燃燒系統的應用

　　模糊控制技術(shù)是近代控制理論中的一種高級策略和新穎技術(shù)。模糊控制技術(shù)基于模糊數學(xué)理論，通過(guò)模擬人的近似推理和綜合決策過(guò)程，使控制算法的可控性、適應性和合理性提高，成為智能控制技術(shù)的一個(gè)重要分支。

　　模糊控制器實(shí)際應用于熱風(fēng)爐燃燒系統中，還需要確定模糊控制器輸入輸出量的論域范圍，隸屬函數的選取，模糊控制器參數的確定，解模糊化方法及在燃燒初期何時(shí)啟動(dòng)和停止模糊控制器的空燃比調節，即是拱頂溫度發(fā)生變化到什么程度才啟動(dòng)模糊控制器的空燃比調節。故可以取0.6%作為控制目標，并把0.4%~0.8%作為穩態(tài)控制區間，在此區間內不進(jìn)行控制調節。當煙氣殘氧的體積分數低于0.4%或大于0.8%時(shí)啟動(dòng)空燃比調節系統。

　　本模型嵌入到某鋼廠(chǎng)的WinCC監控系統組態(tài)平臺的運行環(huán)境和操作平臺，利用可與之相兼容的Visual C++語(yǔ)言進(jìn)行參數檢測和燃燒模型程序的編寫(xiě)，從模型得到空燃比、煤氣流量增量轉化為對空氣調節閥和煤氣調節閥的控制，并下發(fā)到PLC,從而實(shí)現對現場(chǎng)設備的控制，完成集散系統和應用軟件的無(wú)縫連接。

　　3 仿真結果

　　用滯后的一階慣性環(huán)節的拉氏變換近似模擬熱風(fēng)爐的數學(xué)模型。確定k及T的值。如圖3所示，圖3中實(shí)線(xiàn)為模糊控制的仿真曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為PID控制的仿真曲線(xiàn)。模糊控制算法作用時(shí)，其超調量為σp=1.5%,調節時(shí)間為ts=550s,PID控制算法作用時(shí)，其超調量為σp=4.1%,調節時(shí)間為900s.由圖形曲線(xiàn)可以看出，模糊控制優(yōu)于PID控制，模糊控制的響應速度比較快，超調現象明顯減小。

　　4 結論

　　模糊控制在工業(yè)、農業(yè)、家用電器等各個(gè)方面已經(jīng)獲得許多成功的應用，本文將其運用于熱風(fēng)爐控制系統。根據熱風(fēng)爐自動(dòng)化控制的要求及熱風(fēng)爐燃燒控制的特性，考慮了國內熱風(fēng)爐基礎自動(dòng)化的現狀對熱風(fēng)爐燃燒控制系統進(jìn)行了設計。在系統中應用了模糊控制理論，并應

　　用模糊控制技術(shù)設定最佳空燃比和煤氣流量，以達到最佳燃燒控制的目的。

　　本文設計的最佳空燃比模糊控制器，涉及熱工參量少，對煤氣熱值、殘氧量的檢測不作要求，繞開(kāi)了控制中的建模困難的問(wèn)題，通過(guò)仿真結果與現場(chǎng)實(shí)際比較，提高了燃料的利用率，節約能源，而且比采用傳統控制方法的燃燒過(guò)程更加穩定，能安全平穩地給高爐提供盡可能高溫的熱風(fēng)，不像基于熱風(fēng)爐數學(xué)模型的一些控制方法對軟、硬件要求那樣高，投入成本較低，適合熱風(fēng)爐自動(dòng)控制的要求。