轉爐煉鋼副槍系統的模糊控制

摘 要：轉爐自動化煉鋼系統中的副槍系統是非常重要的，其效益關系到整個鋼廠的效益。本文主要分析了副槍系統的工作原理，采用模糊控制方案，根據在現場調速和運行中收集到的數據和經驗，設定模糊規則。基于S7-300可編程控制器完成程序編寫。在鞍鋼煉鋼總廠的實際應用中，副槍系統在升降速度和測試深度的控制上都具有較好的響應能力及準確性。

關鍵詞：自動化煉鋼；副槍；模糊控制

副槍系統是在轉爐吹煉過程中測量鋼水溫度、碳含量、氧含量及液面高度并取樣分析的設備。在 現代化煉鋼技術中，采用動態控制模型和精確的副槍控制數據，可以降低鋼廠資源消耗，提高生產效率，減短冶煉周期。

1.副槍功能

冶煉時，副槍系統可以自動選擇并安裝探頭。其進入轉爐到指定高度，測量鋼水溫度、鋼水凝固溫度、吹煉后的熔池液位等數據。在接近吹煉終點時，副槍進入轉爐進行過程檢測，并將檢測結果傳輸到上位機以計算吹氧量和冷卻劑的添加量。同時，檢測樣本回收分析，判斷終點的鋼水成分。

吹煉結束后，副槍可再次檢測取樣確定終點溫度、碳含量、氧含量。副槍系統可自行取下探頭，降至操作平臺，以便維護。

2.副槍系統的自動化發展趨勢

2.1.傳感器的智能化、數字化和虛擬化。

2.2.多變量數據通信。

2.3.先進的控制方法和控制軟件（模型預測控制，智能控制，優化控制等）。

2.4.過程和管理的自動化[1]。

3.現有副槍系統存在的問題

目前，副槍系統存在氧氣流量調整慢，且不穩定；副槍動作慢（包括槍體旋轉速度、測量速度、測量周期）等缺點，制約了煉鋼效率的發揮，影響鋼材的品質和質量[2]。

4.副槍模糊控制

副槍系統是一個復雜的循環檢測系統，過程長，干擾因素多，滯后大，過程參數檢測困難。屬于多耦合、時變的非線性控制模型，很適合采用模糊控制，可以很好地解決副槍系統現存的問題。

4.5.控制效果對比

對比單PID算法和模糊PID算法在實際應用中的效果圖（圖3），可見模糊PID算法控制中設定值變化時，輸出很快就可以回到設定值上，而且超調量極小，極少出現振蕩現象，控制效果很好，遠優于單PID算法。

5.小結

本文對副槍系統進行了分析研究，結合現場情況和經驗，設計了切實可行的控制方案。通過理論仿真和現場應用均取得了預期的效果。提高了轉爐檢測的快速性和系統可靠性。

參考文獻：

[1]章文超，轉爐副槍系統型式與國產化，《世界鋼鐵》2010年2期

[2] 郭映波等，轉爐副槍系統的改造，《煉鋼》2010年2期

[3]張化光，模糊自適應控制理論及其應用，北京航空航天大學出版社，2003.6