軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統(tǒng)的分析與研究

劉海軍

【摘 ?要】加熱爐是在軋鋼生產(chǎn)中較為關(guān)鍵的設(shè)備手段，加熱爐燃燒控制是生產(chǎn)中較為關(guān)鍵的技術(shù)手段，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，涉及到了成本控制、節(jié)能減排等各個方面。加強(qiáng)對軋鋼加熱爐燃燒自動化控制系統(tǒng)的分析與研究，了解關(guān)鍵技術(shù)與手段，可以為軋鋼加熱爐燃燒自動化控制提供參考?；诖耍恼轮饕獙堜摷訜釥t燃燒自動控制系統(tǒng)的性能、軟件、硬件以及功能進(jìn)行了簡單的分析論述。

【關(guān)鍵詞】軋鋼加熱爐燃燒;自動控制系統(tǒng);分析;研究;

軋鋼加熱爐中燃燒自動化控制系統(tǒng)因為檢測儀器可靠性較差、使用壽命相對較短，維護(hù)正常應(yīng)用困難等因素的影響，導(dǎo)致其無法實現(xiàn)在線的實施精準(zhǔn)測量，通過自動化的方式進(jìn)行軋鋼加熱爐燃燒自動化控制系統(tǒng)的控制，可以加強(qiáng)對熱值與壓力等不斷變化數(shù)值的分析，根據(jù)具體狀況合理調(diào)整，進(jìn)而提升資源利用效率，為各項工作有序開展奠定基礎(chǔ)。

1.軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統(tǒng)性能分析

智能控制系統(tǒng)主要就是利用計算機(jī)技術(shù)手段的優(yōu)勢，實現(xiàn)對系統(tǒng)擾動與工況的全面系統(tǒng)分析，根據(jù)實際狀況合理的選擇對策與手段，進(jìn)而達(dá)到最佳的工作目標(biāo)，其主要目的就是一種利用數(shù)理邏輯系統(tǒng)，基于少量模糊信息，基于特定的推理準(zhǔn)則分析獲得近似或者精準(zhǔn)的結(jié)論與控制策略，實現(xiàn)智能控制管理，進(jìn)而實現(xiàn)對軋鋼加熱爐燃燒自動控制?；谥悄芸刂颇繕?biāo)函數(shù)與人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)，通過模糊邏輯處理方式，基于軟件與硬件系統(tǒng)，充分的凸顯了計算機(jī)高速運(yùn)算以及邏輯分析的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)控制規(guī)律的在線自動選擇、工作參數(shù)的在線自動調(diào)整與控制，實現(xiàn)設(shè)置值的自動修正，基于邏輯推理進(jìn)行自動學(xué)習(xí)控制。

加熱爐的熱控系統(tǒng)通過智能化的控制處理，可以優(yōu)化爐內(nèi)的燃燒過程，實現(xiàn)自動的最佳控制，達(dá)到最佳燃燒，加熱爐則無需通過人工干預(yù)可以實現(xiàn)燃燒，可以對煤氣熱值的變化或者熱符負(fù)荷的變化進(jìn)行及時自動的反應(yīng)以及調(diào)整，進(jìn)而保障在爐內(nèi)溫度吻合熱工制度規(guī)定的設(shè)定數(shù)值，靜態(tài)誤差則控制在1%范圍中。加熱燃燒在智能控制的全自動模式之下，則可以將加熱段與均熱段各個區(qū)域中的溫度實際值控制在1%的范圍中。

在加熱爐加熱鋼坯過程中，燃料燃燒過程中產(chǎn)生的熱量主要通過加熱鋼坯質(zhì)量，同時也有部分通過煙氣帶走以及爐體散熱等方式損耗，最為關(guān)鍵的就是排煙損失。為了保障空氣可以與燃料充分的混合，一般狀況之下通過控制過剩的空氣量進(jìn)行控制，而在長期的工作過程中主要通過經(jīng)驗分析，缺乏精準(zhǔn)性。加熱爐燃料與空氣中的合理配比是提升高效燃燒的關(guān)鍵手段，基于實際狀況調(diào)整空燃比則可以有效的提升資源利用效率與質(zhì)量。

2.軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在控制室內(nèi)的控制工作站主要就是通過以太網(wǎng)的方式連接系統(tǒng)，可以直接讀取相關(guān)信息數(shù)據(jù)，了解溫度、流量以及壓力、閥位開度等參數(shù)，通過智能控制終端檢測數(shù)據(jù)參數(shù)，利用專家系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效處理、分析，判斷分析實際的狀況，通過規(guī)劃與控制系統(tǒng)確定要采取的措施與手段，將數(shù)據(jù)利用以太網(wǎng)傳輸給PLC驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)控制管理。

2.1測控系統(tǒng)硬件設(shè)計

分析工程生產(chǎn)環(huán)境，了解其存在的干擾因素，為了保障加熱爐燃燒工況系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在系統(tǒng)設(shè)計中通過采集模塊與處理模塊設(shè)計分析。采集模塊主要是通過煙氣體分析儀器以及智能變送器共同構(gòu)成。其中采集模塊主要就是將殘氧信號與可燃?xì)怏w信號傳輸給處理器模塊，而處理器模塊則主要就是進(jìn)行采集信號的轉(zhuǎn)換處理。

處理器模塊可以利用工業(yè)以太網(wǎng)以為通信接口，實現(xiàn)對下位機(jī)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)場存儲、分析與褒報警，在信號傳遞到DCS系統(tǒng)中，達(dá)到修正加熱爐信號的目的，控制系統(tǒng)現(xiàn)場單元其具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等相關(guān)功能，可以將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)可以基于現(xiàn)場狀況進(jìn)行對應(yīng)的處理。

在安裝過程中，殘氧測控制系統(tǒng)設(shè)備安裝位置直接影響爐內(nèi)含氧測控系統(tǒng)是否可以穩(wěn)定運(yùn)行。在殘氧測控系統(tǒng)中氧探頭是較為重要的測量設(shè)備，可以深入到加熱爐的內(nèi)部系統(tǒng)中。因此要配備高溫保護(hù)套管，保障其可以在高溫狀況之下安全的采集數(shù)據(jù)參數(shù)。監(jiān)測點安裝位置要分析風(fēng)量、燃料量等因素，要分析慮爐壓、爐體密封等相關(guān)因素，合理的設(shè)置安裝氧探頭的位置，保障其可以精準(zhǔn)的反應(yīng)加熱爐內(nèi)部的燃燒狀況。

2.2測控系統(tǒng)軟件設(shè)計

加熱爐燃燒工況測控系統(tǒng)軟件主要是通過PLC控制器以及WINCC組態(tài)編程構(gòu)成，其中PLC控制器的主要責(zé)任就是安裝煙氣分析儀之后，實現(xiàn)對加熱一區(qū)和二區(qū)段中殘氧量以及可燃物濃度信號的轉(zhuǎn)換處理，通過PLC 實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)發(fā)處理，上位機(jī)的軟件系統(tǒng)為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了加熱爐加熱段、均熱段殘氧以及可燃物含量數(shù)據(jù)讀書顯示系統(tǒng)，可以基于具體的工藝要求，通過曲線圖、幫線圖以及瞬時值的方式顯示分析，設(shè)置了報警系統(tǒng)。

上位機(jī)通過WINCC工業(yè)監(jiān)控軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行開放，通過各個爐段的燃?xì)庵蹬c空氣值，利用計算模塊中不同燃料中殘氧量與空氣過剩系數(shù)對應(yīng)的圖表參數(shù)，獲得數(shù)值系數(shù)判斷其是否處于最佳的燃燒區(qū)域，如果不處于最佳的燃燒區(qū)域則會報警顯示，輸出空氣過剩系數(shù)，通過操作人員或者系統(tǒng)實現(xiàn)對空氣、燃?xì)饬康恼{(diào)整，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，保持最佳燃燒區(qū)，在人機(jī)界面則可以直觀的顯示狀況，分析各個段中的燃燒狀況。

2.3系統(tǒng)功能設(shè)計

智能控制系統(tǒng)中主要有工藝流程圖、智能控制圖、現(xiàn)場參數(shù)圖以及實施趨勢圖、歷史趨勢圖等不同的功能記錄分析歷史信息與參數(shù)，了解具體的運(yùn)行狀況。通過工程是權(quán)限、鋼坯跟蹤以及停軋降溫設(shè)置的方式分析運(yùn)行狀況，了解其具體的參數(shù)，合理控制分析。

結(jié)束語

文章主要對軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統(tǒng)的分析與研究，通過對在線控制系統(tǒng)的分析，利用在線測量系統(tǒng)實現(xiàn)對空氣過剩系數(shù)的在線調(diào)整與優(yōu)化，利用系統(tǒng)實現(xiàn)控制，可以有效的提升工作效率與質(zhì)量，節(jié)約能源，提升了能源的利用效率與質(zhì)量。

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（作者單位：蘇州正益誠新能源科技有限公司）