冶金加熱爐智能控制
在鋼鐵工業中，熱軋過程中的加熱爐的能耗占全廠總能耗的60%以上，因此降低加熱爐的能源消耗問題具有十分重要的意義。解決好加熱爐問題，除了大量節約能源之外，還能減少鋼坯的氧化燒損和提高加熱質量、延長爐體壽命、減少含有有害氣體的黑煙生成、提高操作水平和管理水平、減輕工人勞動強度。飛天智能加熱爐自動化控制系統為以上各目標的實現提供了一整套方案。

 

下面以某鋼鐵公司中板廠兩座連續推鋼式加熱爐為例說明。用燃料加熱的多段連續式加熱爐具有大慣性、滯后，非線性等對象特性，內部是個多變量系統，相互耦合，結構復雜，又有許多干擾因素影響，詳細描述爐內熱交換機理的方程組是很復雜的。因為這些方程包括有關輻射、對流和傳導的關系式，難以建立的數學模型。因此，一般的調節滿足不了加熱爐的控制要求，必須采用智能控制。

一、系統的構成：

該系統既具有常規控制（數據采集、邏輯控制、調節控制）和畫面監控功能（與傳統的PCL、DCS工控機相同），又具有智能控制功能（專家系統、模糊控制、神經元網絡），硬軟件配套集成，圖形編程組態。該中板廠加熱爐控制系統結構如圖12所示。

每臺加熱爐控制點數：DI：32 DO：32 AI：72 AO：48

 

圖12 中板廠智能加熱爐自動控制系統

該系統分為兩層自動化，即過程自動化和基礎自動化組成以太網，基礎自動化由BCS控制，該控制器用PLC框架結構，采用符合IEC1131-3標準的PLC編程語言進行編程，執行數據采集和控制的功能。過程自動化硬件采用普通PC，實現畫面監控，系統軟件開發并下裝，人工智能運行等功能。智能工作站為系統的開發中心，開發全系統的常規控制、畫面監視功能，并下裝到相應站點運行。

二、控制系統功能描述：

（一）三段的溫度自動控制、以及串級控制空氣和煤氣流量控制環。空氣和燃料（煤氣）控制環的動作是交叉并聯方式。溫度控制規律采用模糊邏輯方式。

（二）煤氣流量前饋補償（當煤氣熱值變化時）。

（三）空燃比控制，采用空氣、燃料分別設有流量控制方式。全部流量控制規律均采用模糊控制方式。全部流量測量均有補償。

（四）爐膛壓力自動控制。采用模糊控制方式代替常規PID控制而使用調節時間zui短，波動次數zui少。

（五）熱空氣總管壓力自動控制。

（六）冷煤氣總管壓力自動控制。

（七）三段煤氣、空氣壓力降低時自動切斷煤氣，停止風機。

（八）預熱器溫度越限自動散放熱風控制。

（九）其它檢測和報警功能。

三、應用效果：

（一）爐溫控制溫度在設定值的±10℃內

（二）全自動運行率95%以上

（三）節能（煤氣）20%左右，年創效益120萬元

（四）氧化燒損從2%下降到1.4%，年效益60萬元

（五）提高產量2%，年效益160萬元。

（六）延長爐體壽命1-2年，年效益300萬元以上

（七）不冒黑煙，減少污染，保護環境。

總計年創益640萬元以上。