基于ＰＣＳ７的加熱爐燃燒控制策略及仿真研究

孫自強，丁小冬
華東理工大學化工過程先進控制和優化技術教育部重點實驗室，上海

摘　　　要：針對加熱爐控制系統中存在的燃燒效率不高，控制響應延遲大的問題。設計了一套基于某公司ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７控制系統的加熱爐燃燒控制策略。系統針對加熱爐燃燒控制中的主要參數：物料出口溫度，空燃比，爐膛壓力分別采用串級雙交叉比值限幅控制策略，模糊控制策略和前饋控制策略進行控制。控制過程采用高級多功能過程實訓系統（ＳＭＰＴ）仿真加熱爐，利用ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７控制系統實施加熱爐的控制方案并利用上位機軟件ＷｉｎＣＣ進行在線的實時監控。控制過程自動運行，根據控制過程和仿真結果表明，方案安全可靠，控制效果和可行性較好。比較于傳統的基于數學模型的加熱爐控制策略，方案提供了一種新型的控制策略，在很大程度上解決了加熱爐燃燒效率不高，控制響應延遲大的問題。

關　鍵　詞：加熱爐；ＰＣＳ７；出口溫度；雙交叉限幅控制；空燃比；模糊控制；爐膛負壓；
前饋控制

１　引　言
加熱爐是軋鋼行業的關鍵設備，同時也是主要的能耗設備，其能耗量約占鋼鐵行業總耗能的７％左右。工業生產要求高效利用能源和降低環境污染，因而急需通過對加熱爐實行優化控制以實現節能減排。加熱爐具有時變、非線性、強耦合、大慣性等特點，爐內熱交換機理除包括有關輻射、對流和傳導的關系式外，還有很多不確定因素，如壓力、各段之間相互影響等，要以數學方法建造加熱爐這種復雜、粗糙對象的精確模型十分困難。傳統的控制技術是基于模型的控制，建立在模型己知或可以通過辨識得到的基礎上的。因此，當爐內工況發生變化或出現大的擾動時，傳統的線性近似模型顯然具有較大的局限性［１］。本文跳出了以簡化的數學模型為基礎的經典控制框架，結合國內外加熱爐的控制方法和控制現狀，提出了一種新型的加熱爐燃燒控制策略，并進行了仿真，在很大程度上提高了加熱爐熱效率，減少了環境污染，實現了加熱爐優化控制。

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