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热风炉燃烧自动控制系统


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第2 8卷第 1期  20 0 6年 3月 







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文 章 编 号 :6 24 6 (0 6 0 -040  17 - 1 2 0 ) 1 4 - 4 0 2

热风 炉 燃 烧 自动控 制 系统 
吴瑞 基  
( 新余钢铁公 司 自动化部 , 江西 新余 380 ) 30 1 

摘 要: 在热风炉燃烧系统中开发并应用了寻优燃烧控制, 达到了煤气压力和热焓值不断变化状态下一直进行最 
佳燃烧 的效果 。 提高了风温 。 节省了煤气 , 满足 了生产的需求 。   关键词 : 寻优燃烧 ; 控制 系统 ; 最佳配 比; 空气 过剩系数  中图分 类号 :P 7  T23 文献标识码 :  B

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总结上述控制方案的失败原因 , 主要有两方面 :   方面是流量稳定很 困难 ; 另一方面是煤气成分测 
量很 困难 。  

新钢铁合金厂现有 l 座热风炉 , 2 随着企业装备 

水平的不断提高 , 操作手段和冶炼强度得到进一步 
加强 , 风温 的要 求也越 来越 高 。 温 的高低 直接 影  对 风

3 寻优燃烧 系统的构成 
3 1 寻 优控 制方 案的选 定  .

响着高炉的产量和焦 比。提高 风温的途径有 : 提高 

热风炉蓄热能力、 预热能力、 空气 , 提高空燃 比, 强化 
燃烧等方法, 而一旦热风炉投人生产 , 直接影响风温 

通过对上述总结深入研究 , 发现人工烧炉有时  效果很好的原 因有两个: 一是操作工对炉性很 了解 ;   二是顶温的变化很灵敏 , 一旦煤气成分波动 , 顶温立  即有所反映。基于上述 认识 , 我们 对煤气压力 、 流  量、 空气流量 、 顶温、 烟道温度 、 煤气阀位 、 空气 阀位 、   富氧量等 8个量进行测量 , 发现这 8 个量与时间的  关系可 由一个动态的数学模 型加以描述 。通过该模 

因素是燃烧操作。燃烧操作最理想的状态是保持空 
气过剩系数在 1 一 %之 间 , % 2 很难 办到。由此看  来, 必须找到一种切实可行的调节方案 , 组成一种较  为理想的调节系统来控制燃烧 , 以适应不断 发展 的  
生 产需 要 。  

2 试验过的几种方案及缺 陷 
目 , 前 国内各炼铁企业曾尝试过多种控制方案 ,   效果都不太理想 , 燃烧效果不如熟练 、 认真负责 的操  作工。通常使用的有下面 3   种。 ( 采用 比值调节系统构成燃烧系统。该系统缺  1 )

型运算 , 可得到极准确 的煤气焓值的总值 , 通过该量 
得到最佳的空气过剩系数 , 也就是可找到最佳 的煤  气量( 或空气量 ) 且无滞 后 , , 就可 以通过 自动寻优 
系统稳 定 调节量 。   3 2 自动 寻优 系统 的控 制思 想  . 

所谓 自动寻优 , 就是可 以直接利用调节 影响控 

点有两个 ( 以固空调煤为例) 一是煤气调节阀动作  : 过频 , 调节阀极易损坏 ; 二是无法随煤气成分 自动调 
节煤气流量 , 需人工调节 比值 , 效果不理想 , 应用不 
成功。  

制指标 、 可控参数 的方 法 , 试探其对控制 指标 的影 
响, 从而做 出下一步的决定 , 一步一步搜索 , 获得最 

佳控制指标 的可控制参数值 。当外界不可控的干扰 
因素使得最佳指标产生漂移时 , 它又进行新的搜索 ,  
这样 就始 终不 断地使 控制 指 标 以最短 时 间达 到或 接 

() 用 氧化 锆 测 量 烟气 中的 含氧 量 , 2采 间接 测 出 

煤气成分 , 构成燃烧 系统 。该 系统也存在两方面的 

近最佳值。假定该系统 自某一点投人工 作 , 每隔一  定时间 t , 控制仪控制阀 门开大 l , % 控制仪立 即对  此时的顶温 T 进行测量 , T= : T > ,   若 T 一   0 表示方  向正确 , 下一步仍按原方向调节 , 直至达到 T 。若    再开大 l , T 一 … < , % T= 3 T 0 调节方向错误 , 控制仪  经过逻辑判断 , 出反 向指 令 , 一步按反 方 向调  发 下

缺陷: 一是氧化锆易 老化 , 测量精度下降很快 ; 二是  氧化锆反应滞后 , 构成 的调节系统温升速度不快 , 温 
升效 果不 明显 。  

( 采用煤气在线热值分析仪构成调节系统 , 3 ) 维  护困难 , 维护费用高 , 煤气空气 测量精度要求过  对
高, 一般孔板测量方式不能满足要求。  

节, 这样往返调节阀门的位置 , 不停地搜索使温度达 
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第 1期 

吴瑞基: 热风炉燃烧 自 动控制系统 

4  5

到最高的最佳配比值 , 保证温升最快 。   3 3 控制系统的软硬件实现  . 8C 5 , 0 5 2 硬件结构见 图 1 。软件组成采用分层递 阶  智能控制算法 , 软件框图见图 2  。

分成 4种范围处理 : 2k a2—  P 、 0ka  0—  P 、 4k a4~1 P 、 l 1 P 。根据不 同煤压段 , O一 4k a 采用不 同的控制参  ( 换炉过程 : 3 ) 由于换炉时 , 空气量突然变大 , 需  根据煤压 、 炉顶温升及煤气热焓值 , 及时调整煤气 阀  

(该 系 统 采 用 高 速 、 业 专 用 微 机 处 理 器  数 , 1 ) 工 以达到稳定最佳燃烧的目的。  

( 由于煤压变化大 , 2 ) 直接影 响燃烧效果 , 把煤压 

开度。  

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图 1 硬 件框 图 

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图2 软件框 图 

( 烟道温度接近 4 0℃的处理 : 4 ) 5 由于工艺要求 ,   烟道温度不得大 于 4 0℃, 5 并尽量保证顶 温不 降。  

需 同时调整空气阀位及煤气阀位 , 不断监测煤压 变  化及热焓值大小。  

躲    - 黜

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第 2 卷第 1 8 期 
20 0 6年 3月 







金 

Vo . 8 No 1 12   .  Ma . 2 0   r ,0 6

GAN U MEI JURG S     L . AI Y 

文章编号 :6 24 6 ( 06 0 -0 60  17- 120 )1 4 - 4 0 3

40 0k 直 流可 逆 轧 机 主传 动 电气 控 制 系统 改 造   0  W
曲 凯 , 付 令 , 治 国  王 张
安阳 45 0 ) 50 4  ( 安阳钢铁 集团有 限责任公 司 第 二轧钢 厂 , 河南



要: 本文介绍 丁用新一代直流控制系统 SMA Y I D N—D改造 的直流可逆 电机的系统组成 及工作 原理 , 其在 轧钢 

生 产中有 良好性能和适用性 , 改造取得 良好效 果。  

关键词 : 直流 可逆 电机 ;I D N—D; SMA Y 全数字 
中图分类号 :G 3 .  T 3 37 文献标识码 :  B

I r v me to  h   lc rc Co t o  y t m  f4 0 0 k   mp o e n   n t e E e t i  n r lS se o    0   W DC  v r i l  l n   i   a t r Drv r Re e sb e Rol g M l M se   ie   i l Q   a, N  ul g Z A GZ i u  U K i WA G F —n , H N  h— o i g
( nagI n&Sel ru  o , . yn 5 0 4 hn ) A yn  o r t   o pC .1d Ana g 5 0 。C i   eG t 4 a

Abt c: hsppr nr ue  ess m cm oio n   okpi il o  Crvr b  lc o oo hc  a be  sr t T i ae  t d cst   t  o psinadw r r cpe fD  ee il e t m tr i hs en a   i o h ye t n   s e er w h  
mo ie   yS MAD df d b   I i YN- D,ten w g n rt nDC c nrl ytm.I h  o dp roma c n  p l a it nrl n   l. h  e  e eai     o t   se o os t a g o   f r n ead a pi blyi ol gmi    s e c i i 1
T e g o   f cs h v   e n o ti e . h   o d e e t a e b e   ba n d    Ke   r s y wo d :DC rv r il  lcr mo o ;S MADYN-   e esb e ee t o tr I D:F l d g t   ul ii l   a

1 前 言   
安钢第二轧钢厂原有 280n    0  m4辊中板轧机于  l
19 92年开始筹备建设 , 9 年 5 16 9 月建成投产 , 为单机 

00k 的直流可逆电机, 0 W 采用的是老一代控制系统 ,   由于该系统运行时间较长 , 功率柜 、 控制柜 元器件老  化, 故障率较高, 直接影响着轧钢生产的产量和质量。   为了更好地发挥轧机的生产能力 。 使得产品的产量和 
质量都能够更进一步提高, 决定对精轧机的主控系统 
进行改造 , 并同时上了粗轧机。  

架( 预留了粗轧机的位置) 形式 , 设计能力年产各类中  
厚板材40k 04 2  。20 年年产量突破 1 0 t t   0k, 0 达到了 1   00k。然而, 目前全 国中厚板的生产竞争形势来  6 t 从 看, 安钢中板轧机在产品的质量和品种方面还不能完  全适应市场的需要。分析其原因t 原主传动电机是 4  
() 炉顶 温 度 超 过 130 时 , 及 时 调 整  5如果   0  需

2 改造方案   
采 用西 门子公 司 大容量 的 SMA Y I D N—D6  4位 

多元的, 控制算法根据多个 工艺参数 的现行值及历 
史数据进行综合分析 、 推理 和计算 。   本控制仪根据热风炉运行状况的变化 。 实时变 

空气阀位及煤气 阀位 , 炉顶温度保持在 1 0  使   0 3 左右。  

4 结 语   
热风炉是一个典型的输入非线性存在交义耦合 
的复杂被控对象 , 对于热风炉燃烧过程 , 由于其时变  性和不确定性( 煤气压力及热焓值 ) 一般难 以建立  , 既有足够精度又便于系统控制的数学模型( 既要 满  足煤气压力变化及热焓值变化 , 又要 随时达到最佳  配比燃烧) 其控制运算与决策 的参考 因素 必须 是  ,

换控制规律及参数 。 以控制仪 自身结构和参 数的改  变去适应被控对象 的状态变化 , 即采用分层 递阶智 

能控制方案 , 实现燃烧系统长期 、 稳定 、 优化运行。   从新钢铁合金厂 l 座热风炉的使用情况来看 , 2 提高 
风温 l =减轻了工人的劳动强度 , 5 【, c 效果异常显著 。  
收稿 日期:0 51 —3 20 -01  作者简介 : 吴瑞基 (9 5 ) 男 , 16 一 . 助工。  

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