加热炉自动烧钢控制系统研发与应用__tr
加热炉自动控制简介
三轧钢生产过程自动化控制系统运行情况介绍一. 仪表自动化1.1.主要控制功能●燃烧控制加热炉采用工艺先进的双蓄热步进粱式加热炉，燃料为高炉煤气，加热工艺设计采用空气、煤气双蓄热燃烧技术，两段温度控制，该技术对仪表检测控制提出了较高的要求，全新的控制策略和方法为传统的控制模式无法胜任，唯有计算机系统才能完成控制要求，仪表自动化的设计应以提高检测精度、保证合理燃烧及安全性为核心。
在设备选型上，坚固可靠性及先进性，对于关键性的设备，采用国外引进产品或合资产品，国内设备部分也选用性能价格比高的产品。
两段的炉温控制均由交叉限幅燃烧控制系统来实现。
每个炉温段设有热电偶，在线检测炉温。
燃烧控制系统还根据最大加温速率对温度控制器输出值进行限制，以免过热。
该控制系统中，引入了流量系统系数的修正和热空气流量温度补正，以提高控制精度。
●炉膛压力、排烟温度控制于蓄热式加热炉每隔30—90秒左右需换一次向，换向期间煤气被顺序切断，这样便会对炉膛的压力产生一定的影响；对排烟温度也会产生影响；由于加热炉各段之间不可能完全隔断，在对某段的某一热工参数进行控制时必然也会对其他段的热工参数产生较大的影响。
设计采用根据测得的炉顶压力，调节排烟阀实现炉膛压力和排烟精确控制，控制两段炉顶炉压在+30Pa（允许波动范围10Pa）。
●加热炉温度控制基于本家热炉的工艺特点，此类型的加热炉炉膛温度控制相当复杂，为了实现炉膛温度精确控制，除采用交叉限幅燃烧系统控制外还才取了以下措施：a) 在加热炉换向期间，为了避免空气和煤气调节阀作无用的动作以及提高调节阀的使用寿命，采用了间歇控制，即在换向期间，预置相关空气和煤气调节阀保持换向前的开度不变;b) 同时采用自学习和预测控制技术，即计算机系统根据以前收集的数据和目前炉子的工况确认空气和煤气调节阀开度并进行实时校正。
这样在换向完成后，系统能在最段的时间内恢复到正常的燃烧控制状态。
●换向阀控制换向系统具有灵活的手动、半自动、全自动控制功能。
加热炉智能燃烧控制技术分析与应用
加热炉智能燃烧控制技术分析与应用发布时间：2021-01-29T09:43:06.470Z 来源：《基层建设》2020年第26期作者：蒲智娟[导读] 摘要：加热炉的燃烧控制是保证产品质量的重要措施。
中国石油四川石化有限责任公司南充炼油厂四川省南充市 637000摘要：加热炉的燃烧控制是保证产品质量的重要措施。
文章重点介绍了包括煤气分支总管压力控制、温度－流量串级比值控制和残氧寻优控制的智能燃烧控制系统的工作原理，并且具体分析了该智能燃烧控制系统应用于某钢铁企业复合板生产线的一个实例。
实践表明:在智能控制系统的辅助下，加热炉炉温的升温曲线更贴近于设定值;更精确的升温控制不仅可以有效保证复合板产品加热后的质量与性能，而且能够节约能源，改善操作环境。
关键词：分支总管压力控制；串级比值控制；残氧寻优控制；智能燃烧引言在轧钢生产中，加热炉是重要的设备，加强加热炉的燃烧控制是保证产品质量的重要措施。
但是传统的加热炉燃烧控制必须依赖工艺参数的测量才能实现最佳空燃比。
而实际生产应用的检测仪器可靠性能比较差、维护难度大，导致许多工艺参数无法得到准确地测量，进而影响整个加热炉的生产质量。
加热炉燃烧的智能控制是保证轧钢生产质量的前提。
一、加热炉智能燃烧原理加热炉智能燃烧是根据实时准确的炉膛温度、炉壁温度和钢坯表面温度等，及时调整燃料供给量及空燃比、加热节奏等操作参数，使能源和经济指标得到优化。
设定加热炉智能控制系统是采用模糊逻辑方法，并借助各种软件来发挥出计算机的优势，从而实现最优的智能控制。
智能燃烧控制系统能够实现自动选择控制规律、自动整定工作参数、自动修正设定值和自动学习控制逻辑推理等。
二、加热炉智能燃控系统的技术特点1.空燃比自修正功能燃烧正常与否的关键在于空燃比是否得当，而空燃比是否适宜的关键又在于能跟随工况的改变做出及时的调整。
正常情况下,加热炉各段的空燃比设定值是由各种复杂工况处理的结果,处理模型，采用各段空燃比系数的加权平均,加权系数的选择确定成为问题关键。
一热轧硅钢加热炉燃控系统的研制与开发
一热轧硅钢加热炉燃控系统的研制与开发摘要:加热炉燃控系统主要是提高加热炉的自动化程度,增强系统的稳定性、安全性、可靠性,提高炉子的热效率,保证钢坯在炉内加热的质量和温度控制精度。
系统选用了西门子的PCS7 V7.0 来进行设计,采用(C/S)的网络构架模式,分布式I/O ET200M构架通过光纤传输进行数据交换。
燃控系统引入了双交叉限幅作为主要控制方式,能有效地抑制空气、煤气的大幅波动,实现了炉内气氛的严格可调,并且在间拔阀上做了重新的设计,优化了系统,大大提高了控制精度和系统稳定性。
关键词:PLC;PCS7;燃控系统;双交叉限幅1项目背景及意义随着国家对企业科技自主创新的日益重视,武钢作为国有企业中的代表,在自主创新的道理上走在了前沿。
热轧总厂一热轧分厂3、4号硅钢加热炉燃控系统完全由武钢工程技术集团计控公司承担。
2项目简介2.1项目目标硅钢加热炉燃控系统的目标是提高加热炉的自动化程度,增强系统的稳定性、安全性、可靠性,提高燃料的热效率和利用率,保证钢坯在炉加热的质量和温度控制精度。
2.2系统构成整个加热炉控制系统的配置为单CPU、双服务器冗余多客户机(C/S构架)、工业以太网、PROFIBUS_DP 总线、光纤传输、分布式I/O ET200M 结构。
2.2.1硬件配置整个加热炉DCS控制系统具有两个显著特点:一是基础自动化层采用双服务器多客户机冗余结构,以提高系统的可靠性和稳定性;二是信息层采用标准以太网结构,使得整个系统具有大容量的数据通讯能力和方便的可扩展性。
针对上述特点在硬件选择上采用以下方式:①选用西门子公司S7-400系列PLC中的过程控制器CPU416-2DP作为整个加热炉控制系统的核心,与分布式I/OET200M共同组成冗余的系统控制站。
②采用dell服务器互为冗余服务器,分挂四台dell客户机作为操作员站,用一台笔记本作为工程师站。
系统各操作站是联网、协调工作的,服务器站之间是全容错的,可以实现相互代替。
关于轧钢加热炉自动化节能控制的研究
关于轧钢加热炉自动化节能控制的研究【摘要】本研究旨在探讨轧钢加热炉自动化节能控制的技术，通过设计自动化控制系统和优化节能控制策略，实现节能效果的提升。
本文通过控制效果验证实验和节能效果评估，验证了节能控制系统的有效性和可行性。
研究结果表明，该系统在实际应用中具有显著的节能效果，为轧钢行业节省了大量能源消耗。
未来，研究可继续深入探讨节能控制系统的更多优化策略，并将该技术推广到更多的轧钢企业中，以实现更大的节能效益。
本研究对轧钢行业的发展具有积极的推动作用，将为行业的可持续发展提供重要的技术支持和创新思路。
【关键词】轧钢加热炉、自动化控制、节能、控制策略、效果验证、节能评估、研究现状、应用价值、影响、研究方向1. 引言1.1 研究背景随着工业化生产的不断发展，轧钢工业作为钢铁行业中的重要组成部分，在钢铁生产中起着至关重要的作用。
轧钢加热炉作为轧钢生产过程中的关键设备之一，其加热效率和能耗水平直接影响着整个生产线的运行效率和生产成本。
传统的加热炉控制方法大多依靠人工调控，存在着操作复杂、效率低下、能源浪费等问题，难以满足当今工业生产对精准、高效、节能的要求。
为此，轧钢加热炉自动化节能控制的研究备受关注。
通过引入先进的自动化控制技术和节能策略，对加热炉的温度、燃烧、进料等关键参数进行优化调控，实现加热过程的精准控制和能源利用效率的最大化，从而提高生产效率、降低能耗成本，推动轧钢行业向绿色、智能化的发展方向迈进。
开展轧钢加热炉自动化节能控制的研究具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
1.2 研究意义研究意义是本研究的核心所在，轧钢加热炉是钢铁行业中耗能较大的设备之一，其能耗占到整个生产线的很大比例。
对加热炉的自动化节能控制进行研究具有重要意义。
节能控制可以有效降低生产成本，提高企业的竞争力。
节能环保已成为全球性的趋势，实施节能控制可以减少能源消耗和碳排放，有助于企业遵守环保法规，实现可持续发展。
加热炉自动化控制可以提高生产效率，保证产品质量稳定，减少人为因素对生产过程的干扰，提高生产线的稳定性和可靠性。
轧钢加热炉优化燃烧系统开发与应用
轧钢加热炉优化燃烧系统开发与应用作者：周本胜，刘向阳，唐荣彬，吴剑雯，周文华来源：《科技视界》 2014年第31期周本胜刘向阳唐荣彬吴剑雯周文华（丹东屹欣科技有限公司，辽宁丹东 118000）【摘要】加热炉操作的优化燃烧系统具有热效率高，氧化烧损率低，加热炉寿命长、减排低碳环保和操作稳定等优点。
工业试验表明：通常情况下，采用优化燃烧系统可在原氧化烧损的基础上降低氧化烧损率2%，节约煤气2.0%-5.0%。
【关键词】燃烧控制；自动化；加热炉0 引言（1）加热炉优化燃烧系统开发背景钢铁工业是国家最重要的材料和基础工业，担负着国民经济高速发展和国防安全所需钢铁材料的生产重任。
随着经济的持续快速发展，国家倡导低碳节能环保这与我国目前的能源短缺状况存在巨大的矛盾，已经制约了我国现代化的进程，必须降低生产能耗。
钢铁行业其能耗在各行业中首屈一指，占总能耗的20%，而加热炉的能耗占钢铁能耗的25%。
针对这种加热能耗关系，在保证生产正常进行的前提下，尽可能地降低钢坯的加热能耗可以使轧钢生产的总能耗得到最大程度的降低，因此如何提高加热炉的加热效率，优化加热炉的炉温控制和燃烧技术的更新对于冶金工业的节能降耗、降低生产成本、提高产品质量具有重要的现实意义。
低能耗高效率的生产，已经成为目前冶金工业控制技术的重点和主要的研究方向。
（2）轧钢加热炉现状轧钢加热炉的炉压变化频繁、空燃比难以抓取，对人工操作技术要求较高。
轧钢加热炉燃烧燃料使用的是高炉煤气,由于外网压力经常波动。
炉内煤气燃烧的好坏将直接影响炉膛温度、出钢温度、燃烧热效率及氧化烧损率，因此燃烧控制环节亦是加热炉控制中最关键的环节之一。
目前加热炉控制过程中频繁的出现过氧燃烧和缺氧燃烧，进而导致炉压不稳，出现炉膛进出口蹿火现象，空燃比难以维持在最佳状态，不但浪费了煤气，而且影响加热炉的产量。
（3）加热炉优化燃烧系统开发目的丹东屹欣加热炉优化燃烧系统目的在于提高加热炉热效率、提高产品质量、节约燃气、减少残氧排放量以实现低碳生产、延长加热炉的使用寿命、减轻操作人员劳动强度等功能及指标。
某炉TRT自动控制系统设计及应用
某炉TRT自动控制系统设计及应用摘要：结合某高炉煤气余压干式透平发电TRT,设计了高炉TRT 自动控制系统。
通过现场运行表明，该系统控制灵活，操作方便，运行稳定可靠，充分发挥机组的能力和保证安全生产、节能环保效果显著。
关键词：高炉煤气；干式透平发电TRT；控制系统1.引言高炉炼铁在耗能的同时也产生了各种化学能、热能和压力能等。
随着炼铁技术的发展，高炉的有效容积日益增大，炉顶压力也不断提高，高炉煤气所含的压力能已占高炉鼓风功率的30~40%。
如何有效地回收利用这些二次能源成为当前钢铁企业高炉节能的主攻方向。
以前，只利用了煤气的可燃性的化学能，为了将其压力和温度的物理能也能回收，即利用高炉煤气行程中的特性变化来实现二次能源再生（即TRT余压发电）是高炉炼铁生产中高效回收能源的一种有效途径。
随着高炉工艺的改变和发展，许多高炉采用了高压炉顶操作、无料钟炉顶、干法除尘等先进的工艺和设备，提高了进入透平的压力和温度，使TRT的回收功率得以大幅度提高，一般可以回收高炉鼓风机能耗的35~50%，经济效益十分显著。
本文结合某高炉煤气余压干式透平发电TRT工艺，设计了TRT自动控制系统，尤其是设计开发了嵌入式升功率和自适应式升速曲线修正，并取得了良好的效果。
2.自动化系统构架及控制原理本系统采用先进的计算机控制系统，完成机组所必须的过程控制、逻辑控制和过程监视功能。
为了保证系统的可靠性，在设计时选用双机热备（PS、CPU冗余）控制系统。
即配置有两套控制器，正常运行时，一套处于运行状态，另一套处于热备用状态。
当主控制器故障，备用控制器立刻投入运行，不影响到系统的正常上作。
且因为通讯冗余即每套控制器配置了两套现场总线，均处于工作状态，一旦其中的一条网络出现故障，则另一条网络仍然能保证系统的正常运行，这样也提高了整个系统运行的可靠性。
控制系统采用分布式结构，由设备控制级和过程监控级组成。
系统网络设计采用工业以太网网络结构，使得网络结构清晰，数据流通路径相互独立。
金陵石化加热炉智能控制技术的开发及应用
修改稿收到日期:2014-04-27㊂作者林志强(1974-),男,1999年毕业于华东理工大学工业自动化专业,获学士学位,工程师;主要从事国际及国内化工㊁食品饮料等行业项目的电气自动化研究㊁设计等工作㊂金陵石化加热炉智能控制技术的开发及应用Development and Application of the lntelligent Control Technology for Heating Furnace in Jinling Petrochemicals林志强(基伊埃工程技术(中国)有限公司,上海 201109)摘 要:经对金陵石化加热炉进行深入的了解和分析得知,加热炉炉膛温度大多采用手动控制,波动较大㊂在积累了大量历史运行数据的情况下,对原加热炉控制系统进行了升级改造㊂采用智能专家控制技术,使炉膛温度得到了有效控制,提高了产品质量,降低了能耗,减少了排放,为企业创造了良好的经济效益和社会效益㊂由于节能降耗效果显著,该系统已广泛应用于石化企业的多个加热炉中㊂关键词:加热炉 炉膛温度 炉膛压力 空燃比 自动寻优 控制策略 PID 控制 智能控制中图分类号:TP2 文献标志码:AAbstract :Through in-depth study ,investigation and analysis of the heating furnace in Jinling Petrochemicals ,it is learnt that the hearth temperature of the heating furnace is basically controlled manually with big fluctuations.In accordance with huge amount of the historical operating data accumulated ,the original control system of the furnace has been upgraded and revamped.By adopting intelligent expert control technology ,the hearth temperature is effectively controlled and the quality of products is improved.In addition ,the energy consumption and emission are decreased ;thus excellent economical and social benefits are created for the enterprise.Due to the obvious effects of energy saving and emission reduction ,the system has been widely applied in multiple heating furnaces in petrochemical enterprises.Keywords :Heating furnace Hearth temperature Hearth pressure Air-fuel ratio Auto-optimization Control strategy PID controlIntelligent control0 引言金陵石化第一联合车间三套常减压装置目前加工能力为年产500万t,其中常压炉2台,减压炉1台㊂燃料主要有油㊁高压瓦斯和低压瓦斯,因此燃烧方式也就有3种,即只燃烧油㊁只燃烧气和油气混合燃烧㊂装置原控制系统是Honeywell 公司的TDC-3000DCS 系统,加热炉的控制都较为简单,基本上都是单回路控制㊂通过智能控制技术改造后,加热炉不但在降低油耗方面非常显著,并能减少烟尘,提高产品质量㊂1 存在的问题和难点1.1 控制策略与对象特性不相适应常规PID 只适合于线性调节㊁稳态工况㊁小偏差系统,对于加热炉这种时变和大偏差的特性就存在局限性,特别是加热炉的非线性特性更难以适应㊂PID 的3个参数随时需要重新整定,否则系统再投入自动时就很难适用,调节特性波动很大㊂交叉限幅控制虽能改善大偏差的调整,但对加热炉频繁波动的燃料发热值㊁压力以及炉子的非线性等仍然无能为力㊂1.2 检测的困难在工业炉中,许多控制所需的物理量很难在线检测,如控制最佳空燃配比就很难在线测出燃料的发热值和炉子的热效率,这给前馈控制带来很大困难㊂而燃烧后的烟气中的残氧量的检测也不尽人意,它对检测环境要求高,滞后大,标定难,寿命短,精度低,成本高并且难以持久使用㊂这导致国内许多性能良好的计算机系统因为要依靠残氧量反馈进行闭环控制,而测氧探头不好,难以投入使用㊂1.3 建模的困难计算机控制离不开数学模型,而要建立加热炉的精确数学模型却是非常困难的㊂炉内的热工状态非常复杂,有热辐射㊁热传导,还有热对流,加上工艺参数频繁波动[1],干扰因素很多㊂因此,要建立精确的数学模型困难很大㊂例如炉内加热物料,假定忽略热传导与热对流,仅考虑热辐射,辐射传热过程又包括火焰辐射㊁炉墙辐射㊁炉气介质辐射等过程㊂在此假设条件下,得出描述金陵石化加热炉智能控制技术的开发及应用 林志强炉内辐射换热过程的数学模型为1个微分-积分方程[1],如式(1)㊁式(2)所示㊂d iλd s=-αλiλ(s)+αλiλb(s)-σsλiλ(s)+σsλ4πʏωi=4πiλ(s,ωi)Φ(λ,ω,ωi)dωi(1) iλ(kλ)=iλ(0)exp(-kλ)+ʏkλ0iλ(kλ,ω)exp-(kλ-kλ*[])d kλ*(2)式中:iλ为辐射强度,W/(m2.sr);s为辐射射程,m;αλ为辐射吸收系数;σsλ为辐射散射系数;ωi为空间立体角,sr;Φ(λ,ω,ωi)为辐射相函数;kλ为辐射衰减系数,m-1;k*λ为虚拟辐射衰减系数,m-1;λ为波长,μm㊂求解这个方程的方法很多,但由于假设太多,实用起来误差太大,所以真正能实际应用推广的却并不多㊂2 智能控制系统结构2.1 硬件结构智能控制系统硬件主要由1台西门子工控机和液晶显示器组成㊂其中,西门子工控机是智能控制系统的核心,负责智能控制软件的运行,实现智能控制㊂显示器主要充当人机界面的作用,可以监视系统的运行状况㊂2.2 系统软件结构系统的智能控制器主要由数据库㊁知识库㊁推理机㊁学习环节㊁修正环节和黑板组成㊂数据库主要完成对系统历史数据和运行数据的收集并按一定的格式存储,然后控制器会从数据库中提取相关联的数据进行自学习,并根据学习结果情况进行修正,学习的结果集合形成知识库㊂另外,智能控制器也会从数据库中提取数据,并按一定规则进行推理,形成推理机,推理的结果将存入知识库㊂黑板是智能控制系统的高结构化的问题求解模型,它能在最适当的时机运用知识进行推理,其特点是能够决定什么时候使用知识以及怎样使用知识等[2]㊂智能控制软件的运行平台为Windows XP,开发平台为Visual C++,主要由以下模块组成㊂①HJ.DLL:应用程序扩展文件,智能控制软件包,主要作用是实现三套加热炉的智能控制[3-5]㊂②智能控制.EXE:可执行文件,智能控制应用程序,主要为人机界面监控软件,同时执行智能控制其他功能模块[6-7]㊂③JLAPI.DLL:应用程序扩展文件,Modbus通信软件包,主要作用是负责智能控制,通过计算机串口和DCS的通信,完成两个系统间的数据交换[8-9]㊂3 智能控制的优越性智能控制是自动控制发展的高级阶段,是人工智能㊁现代控制论与运筹学等多种学科的高度综合与集成,是一门新兴的交叉前沿学科㊂智能控制是以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性㊂它具有自学习能力,具有适应性㊁容错性㊁鲁棒性㊁组织功能㊁实时性和人机协作等功能㊂它不仅依靠数学模型,而且根据知识和经验进行在线推理,确定或优选最佳的控制策略[5]㊂结合本加热炉的实际情况,尤其在节能降耗方面主要采取了如下一些智能控制策略㊂3.1 控制规律的在线自动选择在本加热炉中,控制规律是随着工况的变化而自动变换的㊂如在加热炉的介质油或燃料油发生变化时,系统会在很短的时间内自动重新搜索出当前工况的最佳空燃比,也即空燃比自动寻优㊂当介质油的温度或流量发生变化时,系统会提前自动调节燃料的供给量,以便及时㊁准确地控制介质油的出口温度㊂也就是说智能控制系统能根据工况的变化自动调整控制策略,以快速适应系统中出现的各种干扰和工况的变化,确保介质油的出口温度牢牢控制在设定值的ʃ2K 之内㊂3.2 工作参数的在线自动整定以PID调节为例,其数学表达式为[10]:V=K P E+K IʏE d t+K D d E/d t(3)式中:E=V0-V,过程变量的设定值与实际值的偏差; K P为比例系数;K I为积分时间,s;K D为微分时间,s㊂在常规PID中,K P㊁K I㊁K D都是由人工整定的,一旦整定好就固定不变,而在本系统的PID调节中,则可根据偏差E和d E/d t来自动整定,即:K=f(E,d E/d t)(4)这样,无论工况和扰动怎样变化,系统都能自动保持最佳的工作参数和良好的调节品质,各个加热炉的出口温度调节稳定精度始终在设定值的ʃ2K范围之内㊂3.3 空燃比自动寻优在同样的工况条件下,加热炉热效率的高低,燃烧效果的好差,最终可以归结为一个量 空气过剩系数,而空气过剩系数的大小取决于燃烧时所配风量的大小,即空燃比的大小㊂更为重要的是,不同的空气过剩系数与节约燃料百分数有直接的关系,如表1所示㊂金陵石化加热炉智能控制技术的开发及应用林志强表1 空气过剩系数与节约燃料百分比关系Tab.1 Relationship between excess coefficient of air and percentage of fuel saving废气温度/ħ修正前空气过剩系数/m修正后空气过剩系数/m 1.30 1.20 1.10 1.00700 1.40 3.767.7210.5013.501.30 3.657.0110.101.20 3.41 6.741.10 3.38900 1.40 5.9411.3016.1020.201.30 5.6610.7015.201.20 5.2910.101.10 5.06 1100 1.409.4317.3023.8029.401.308.6715.9022.101.207.9114.101.107.36在本系统中,根据当前燃料量的大小,经过短时间的寻优得出一个最佳的风量值,该值是随着燃料量的变化而变化的,并且始终保持系统处于最佳燃烧状态㊂这对于节约燃料的消耗㊁提高产品质量和排出烟气的质量都是非常有利的㊂实践证明,系统投用两个多月后,燃料消耗大大降低,烟囱基本没有出现冒黑烟的情况㊂3.4 炉膛压力的智能控制策略炉膛压力的大小,虽然与加热炉的能耗和热效率没有直接的关系,但是它会直接影响炉膛内的气氛,从而影响炉膛内热量的传导速率㊁热量的扩散速率和热量的辐射效率㊂这些因素都是最终影响加热炉热效率的关键,所以控制好炉膛压力也是非常重要的㊂在常规控制中,一般都是单变量单回路的定值控制策略㊂采用智能控制技术后,可以结合烟气温度㊁炉膛温度和含氧量等诸多工艺参数来自动修正炉膛压力设定值,从而间接降低加热炉的能耗,提高加热炉的热效率㊂总之,智能控制是以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性㊂它具有自学习㊁自适应性㊁容错性㊁鲁棒性㊁自组织功能㊁实时性和人机协作等功能㊂它不仅依靠数学模型,而且根据知识和经验进行在线推理,确定或优选最佳的控制策略㊂3.5 智能控制系统投用后的效果3.5.1 节能降耗效果显著 社会效益突出随着我国经济发展步伐的加快,对能源的需求也越来越大㊂而我国目前可利用的能源总量又日趋紧张,所以如何合理利用好现有的资源就显得非常重要,其中节能降耗就是合理利用现有资源的有利措施之一㊂智能控制系统正是朝着这一目标去努力的,系统于2012年3月底调试全部结束,4月初全部正式投入运行,系统在正常生产条件下运行的能耗统计如表2所示㊂表2 智能控制月加工量与燃料消耗数据统计表Tab.2 Statistics of the data of monthly processing capacity and fuel consumption under intelligent control时间月加工量/t月耗燃料油/t2012年5月4059483437.342012年6月4106413609.882012年7月4287383565.812012年8月4277413591.252012年9月4381363801.912012年10月4166743664.962012年11月4164023563.902012年12月4527373949.252013年1月4347263817.292013年2月4009193368.552013年3月4244183572.782013年4月4493513895.822013年5月4479873768.36根据金陵石化公司生产部提供的智能控制系统投入运行前10个月的能耗数据,通过计算可知,平均单耗为9.4669kg标油㊂而智能控制系统投入运行后,以表2中前10个月的数据为准,加权平均单耗为8.5909kg标油,则节油率为(9.4669-8.5909)/9.4669=9.25%㊂3.5.2 烟气质量明显提高 环保效益突出智能控制系统投入运行前,供风量基本上是靠人工操作,所以经常会出现空燃配比不合理的现象,导致不完全燃烧或过烧,烟气的有害物质成分相应增加㊂这样不但增加了燃料消耗,并且与当前的环保高要求是不相匹配的㊂智能控制系统投用后,空燃配比合理,燃烧充分,烟气中的有害物质成分相应减少㊂4 结束语智能控制系统投入运行后,除了取得可计算的直接经济效益外,还带来了其他很多无法估量的间接经济效益:炉温控制平稳,耐火材料烧损减少,产品质量得到明显提高;系统运行平稳,加工量得到明显提高;实现智能控制后,一线工人劳动强度大大降低,石化加热炉的自动化技术水平得到明显提高㊂参考文献[1]钱家麟.管式加热炉[M].北京:中国石化出版社,2003:5-34, 46-169.[2]丁宝苍,罗小锁,罗霄,等.先进控制理论[M].北京:电子工业(下转第74页)金陵石化加热炉智能控制技术的开发及应用林志强图5 量调节控制效果Fig.5 The quantitative regulation control effect从图中可以看出系统能够跟踪给定值变化㊂PID 神经元网络解耦控制器优化前后控制指标对比如表1所示㊂从图4和图5以及表1所示的控制效果对比可知:①热网供热过程中PID神经元网络解耦控制器能够实现解耦控制;②与PID神经元网络控制相比,PSO优化的PID 神经元网络解耦控制器在调节时间㊁超调量㊁震荡次数等控制指标方面均有改善,总体的控制效果得到提升㊂表1 PSO优化PID神经元网络解耦控制器前后效果对比Tab.1 Comparison of the effects of PID neural network decoupling controller before and after PSO optimization网络类型调节方式调节时间/min超调量/%震荡次数/次PSO优化PID神经元网络质调节10.1 2.20.3量调节 6.20.20.2 PID神经元网络控制质调节18.621.3 2.0量调节14.311.3 1.14 结束语本文针对集中供热过程中质量并调的耦合系统,设计了PID神经元网络解耦控制器,运用PSO智能算法优良的全局搜索和局部搜索能力优化PID神经元网络的初始权值,从而提高了PID神经元网络的收敛精度和速度㊂Matlab仿真验证了PSO优化的PID神经元网络解耦控制器对供热管网控制的可行性㊂该方法是实现供热管网运行优化控制的一种新方法㊂参考文献[1]Stefanovski J.Sufficien conditions for linear control system decoupling by static state feedback[J].Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.IEEE Transactions on Automatic Control,2001,46(6): 984-990.[2]闵娟,黄之初.多变量解耦控制方法[J].控制工程,2005,12(12):125-127.[3]王晓哲,顾树生.基于遗传算法的PID神经网络解耦控制[J].控制与决策,1999,14(14):617-620.[4]舒怀林.PID神经元网络对强耦合带时延多变量系统的解耦控制[J].控制理论与应用,1998,15(6):920-924.[5]舒怀林.PID神经元网络多变量控制系统分析[J].自动化学报,1999,25(1):105-111.[6]舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006:10-36.[7]陈烈.基于神经网络的热力站供热过程预测控制研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009.[8]Kenned Y J,Eberhart R C.Particle swarm optimization[C]//Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks.Perth,WA,Australia,1995:1942-1948.[9]杨晓庆,左为恒,李昌春.改进PSO算法在中央空调控制系统中的应用[J].计算机仿真,2011,28(11):201-204.(上接第70页)出版社,2010:105-183.[3]易继锴,侯媛彬.智能控制技术[M].北京:北京工业大学出版社,2003:238-262,276-288.[4]蔡自兴.智能控制原理与应用[M].北京:清华大学出版社, 2007:72-150.[5]周凤岐,周军,郭建国.现代控制理论基础[M].西安:西北工业大学出版社,2011:145-287.[6]刘锐宁,李伟明,梁水.Visual C++编程宝典[M].北京:人民邮电出版社,2011:56-273.[7]高守传,聂云铭,郑静.Visual C++6.0开发指南[M].北京:人民邮电出版社,2007:152-435.[8]李长林,高洁.Visual C++串口通信技术与典型实例[M].北京:清华大学出版社,2006:62-187.[9]龚建伟,熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践[M].北京:电子工业出版社,2007:46-156.[10]俞金寿,蒋蔚孙.过程控制工程[M].北京:中国电子工业出版社,2007:85-320.神经元网络控制器在热网中的应用研究朱林,等。
高炉TRT_自动化控制系统的研究与应用
一、引言高炉TRT（高炉煤气余压透平发电装置）是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过煤气透平膨胀机做功，将其转换为机械能，驱动发电机发电的一种二次能源回收装置，该装置既回收了减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件，不产生任何污染，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。
二、工艺流程及自动化系统配置1.工艺流程。
高炉TRT主要机组配置有透平膨胀机，汽轮发电机，永磁发电机，交流无刷励磁机等，其工艺流程为高炉煤气经过布袋除尘后，经入口电动蝶阀、入口插板阀、快速切断阀后，进入透平机，然后经出口插板阀、出口电动蝶阀到煤气管网，在入口插板阀之前，透平出口之后并连着旁通快开阀组，旁通阀组在紧急停机时，进行高炉顶压控制。
具体控制要求如图1所示：2.系统自动化控制的实现。
为了提高控制精度，保证TRT机组长期安全、稳定地运行，高炉TRT控制系统采用施耐德的Quantum系列PLC，采用冗余配置，两个CPU分别可以作为主控制器或者备用控制器，当主控制器出现故障时，可以迅速切换到备用控制器运行，这个切换是在一个执行周期内完成，对控制信号没有任何影响，这样的配置大幅度提高了PLC的可靠性，对于安全生产具有不可估量的作用。
整个PLC控制系统由2台监控工控机，1台控制站和2个远程站组成，每个工控机分别通过交换机和CPU进行通讯。
两个扩展机架用RIO电缆和适配器连接，采用Quantum的内部通讯协议，两个扩展机架的DROP地址分别是2和3，在主站和扩展机架之间用这个地址来联系。
RIO通讯网络也采用冗余配置，由两个总线组成（A总线和B总线），当一个总线出现故障时，会切换到备用总线，以保证总线通讯的畅通。
该系统PLC编程软件采用施耐德的Unity Pro进行程序设计，监控画面制作采用Wonderware公司的监控软件。
TRT装置的自动化控制，主要包括启动联锁、什速控制、正常调节顶压、正常停机控制、紧急停机控制等，而各过程中保持高炉顶压的稳定是装置实现自动化的关键。