轉爐汽化冷卻水位控制中模糊控制分析

陳世亮,熊偉（宣化鋼鐵公司二鋼軋廠,河北宣化075000）

轉爐汽化冷卻水位控制中模糊控制分析

陳世亮,熊偉
（宣化鋼鐵公司二鋼軋廠,河北宣化075000）

摘要：轉爐是重要的煉鋼器皿，是現代鋼鐵行業進行工廠作業必不可少的工具。轉爐的類型轉爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內的部位有頂吹、底吹和側吹；按氣體種類為分空氣轉爐和氧氣轉爐，其中頂底復吹法被廣泛的應用到鋼鐵的煉制之中。汽化冷卻系統是轉爐的重要組成部分，而其中當屬汽包的水位控制最為關鍵。為了加強對轉爐冷卻水位的控制，應將模糊控制應用到汽化冷卻系統的水位控制之中，以提高運行效率，保障轉爐的安全冶煉。本文就轉爐汽化冷卻水位控制中模糊控制進行了分析。

關鍵詞：模糊控制；轉爐汽化冷卻；水位控制??

模糊控制是一種數字控制技術，以計算機為載體，在模糊集合論、語言變量和邏輯推理的形式進行控制，其控制的特點更具智能化色彩。為了增強轉爐的運行效率，可將模糊控制應用到轉爐汽化冷卻系統的控制中，實現對汽包水位的控制，并對汽化冷卻系統的組成和轉爐汽化冷卻汽包水位控制的現行控制方法存在的問題進行了闡述，并根據轉爐的運行特點，提出了模糊控制方法，通過模糊計算法來實現對水流量的調節。

1汽化冷卻系統的組成

汽化冷卻系統是轉爐的重要組成部分，以全汽化冷卻模式為主，包括強制性和自然性循環系統。汽化冷卻系統在運行時，在各項參數上都有嚴格的要求，工作時的壓力應保持在0.2-0.3MPa，溫度界定在133-142℃之間[1]。汽化冷卻系統的不同結構部位具有不同的循環系統，轉爐的固定煙道部分、主煙道和尾部煙道部分以自然循環系統為主，且沒有循環水泵的參與，只是依靠回路中的壓力沖擊來保證整個系統的循環。維持此階段的循環工作，應將工作壓力和溫度分別控制在2.45MPa和225℃，是循環回路運行的重要條件。汽包是通過三沖量、雙沖量和單沖量的方式進行給水作業，汽化冷卻系統通過發送水位信號來實現對閥門的控制，一旦超過規定的標準量，就要進行水流量的調節。汽化冷卻系統是一項復雜而系統性的工程，需要各部分協調完成，同時對外部環境、壓力和溫度做出明確的要求，是控制汽包水位的重要前提。

2轉爐汽化冷卻水位控制中模糊控制分析

2.1汽化冷卻汽包水位控制方法存在的困難

社會的進步與發展，帶動了我國鋼鐵行業的快速發展，煉制鋼鐵的轉爐是必備工具，優化轉爐汽化冷卻系統具有重要性。作為汽化冷卻系統的重要組成部分，汽包水位的控制工作非常關鍵，是決定系統是否安全運行的重要因素，也是影響蒸汽質量的重要環節，因此，加強對汽包水位的控制至關重要。在轉爐汽化冷卻系統運行的過程中，汽包水位變化相對敏感，極易受到內外多種因素的影響，供水的壓力、儲水的含量、轉爐所承載的負荷等，都會影響汽包的水位，水位調節面臨著巨大的困難。為了解決此類情況，實現對汽包水位的全面控制，可以將模糊控制應用其中，實現對汽包水位的全面控制。原有的單沖量、雙沖量和三沖量的控制方法已經不適應現代社會的發展，將模糊控制應用其中具有必要性。模糊控制是一種數字控制技術，以計算機為載體，在模糊集合論、語言變量和邏輯推理的形式進行控制，其控制的特點更具智能化色彩。將其應用到汽化冷卻系統之中，相較于傳統的水位控制定會取得可人的成績。

2.2模糊控制在轉爐汽化冷卻水位控制中的應用分析

由于蒸汽的產生過程和給水的過程中極易產生“虛假水位”，導致控制人員無法把握真實的水位情況，制約著汽包水位控制工作的開展。為了調節此類情況，應實現水位控制的智能化、模糊化，將模糊控制應用其中。首先，設置定值Sp，還要與實際測量值V進行比較，二者進行比較得出偏差E，將E和偏差變化率F進行輸入，通過對偏差E以及變化情況的運算，通過模糊控制器的運算，能夠輸出相應的偏差數據范圍和變化率范圍，并確定出有效的范圍，得出7個等級，并將該范圍內的變化情況分為5個模糊子集，正大用表示，正小用表示，零用0，負小用表示，負大用表示：??

與此同時，將模糊控制器所輸出的F也應與偏差E執行相同的操作，將其分為7個等級，可將其分為3個模糊子集，正大、零、負大分別用PB、0、MB來表示：??

在模糊控制器數據、信息的輸出代表著閥門的開口情況，應依據公式：，其中u(k)代表第k個環節，則u(k-1)代表著待到環節k-1時的真實控制量，同時也要將其分為7個等級，并分成5個模糊子集，模糊子集的各項代表符號與偏差的5個模糊子集相同：

通過以上的輸入、運算和輸出，得出了三組模糊子集，偏差、偏差變化率以及閥門控制量的模糊子集分別用N、Q、Z來代表，并對模糊控制的規則進行全面的分析與綜述：如果N=MB，同時Q=MB，則Z=PB；如果N=MB，同時Q=MS，則Z=PB…

由以上方式可以得出模糊控制規則，并總結出相關的模糊關系：U代表著輸出的實際控制量，由此可以得出，將有關數據從1至m帶入到i，將1至n帶入j中進行計算。通過對模糊關系的分析和了解，可得出

通過對模糊控制編程原則的分析，并利用編程語言對模糊控制的程序進行了編寫，將模糊控制的程序展現在眼前，利用模糊控制的計算方法和運行控制方法，來控制轉爐汽化冷卻水位，定會取得理想的控制效果。隨著社會的進步與發展，諸多鋼鐵生產工廠將轉爐汽化冷卻系統中的水位控制作為煉鋼生產的重要參數和技術要求，通過實現對閥門開度的控制，可以有效的實現對流量的調節，提高了汽化冷卻水位控制的智能水平。

3結束語

綜上所述，模糊控制在轉爐汽化冷卻水位控制中取得了很好的應用效果，相較于傳統的單沖量、雙沖量和三沖量控制方法與偶利于明顯的改進，實現控制的智能自動化，是水位控制不斷優化的關鍵。通過對模糊控制在轉爐汽化冷卻水位控制中的應用分析，明確了解到模糊控制的原理和算法，通過對相應數據的分析和總結，對汽包水位的控制很是效果理想，值得在轉爐汽化冷卻水位控制中進行應用，是轉爐控制系統優化與升級的重要體現。

參考文獻：

[1]吳再華,張悍東,秦凱運.模糊控制在轉爐汽化冷卻水位控制上的應用[J].控制工程,2010(S3):82-84+101.

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[3]陳智華.汽化冷卻系統汽包水位的模糊控制[J].自動化與儀器儀表,2011(03):97-99.