蓄热式加热炉燃烧系统控制策略研究

发布时间：2022-08-09 11:46

　　蓄热式加热炉作为重要的热工设备,广泛应用于冶金领域中。加热炉在工作过程中受到的随机干扰较多,炉温具有非线性、大滞后、大惯性等特点。炉温控制效果的优劣将直接影响最终产品的质量、能源消耗以及锻造设备的寿命。随着我国各行业对钢材性能的要求不断提高,传统的PID炉温控制系统很难生产出较高质量的钢材,因此提高加热炉的控制性能对钢铁行业的发展具有重大意义。本课题以某钢厂锻造车间的2#蓄热式锻造加热炉为研究对象,针对目前加热炉存在的炉温超调量大、波动较大、空燃比难以控制等问题,提出了一种基于智能控制理论的加热炉控制方案。首先,分析了加热炉燃烧机理及空燃比和空气过剩系数的关系,并通过分析加热炉的炉温特性,确定了炉温-燃烧串级控制方案。从蓄热式锻造加热炉的工艺出发,研究燃烧控制策略,通过比较分析双闭环比值控制、单交叉限幅控制、双交叉限幅控制这三种燃烧控制,确定了双交叉限幅燃烧控制为最佳的燃烧控制策略。其次,针对加热炉经常受到燃气压力的波动和燃气热值的变化以及频繁的出料进料等因素的影响,指出采用常规PID难以实现高精度的控制要求,因此引入了的模糊智能控制对主控制器进行改进,提出模糊PID控制方案,并根据加... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 蓄热式加热炉概况
    2.1 加热炉的工艺及分类简介
        2.1.1 室式炉
        2.1.2 蓄热式加热炉
    2.2 蓄热式锻造加热炉简介
        2.2.1 蓄热式锻造加热炉的整体结构
        2.2.2 蓄热式锻造加热炉的燃烧控制系统
    2.3 蓄热式锻造加热炉亟待解决的问题
    2.4 本章小结
第3章 蓄热式加热炉燃烧控制策略研究
    3.1 加热炉燃烧机理分析
        3.1.1 空燃比与空气过剩系数的关系分析
        3.1.2 蓄热式加热炉所需空气量分析
    3.2 加热炉温度回路控制方法研究
    3.3 燃烧控制策略研究
        3.3.1 双闭环比值控制
        3.3.2 单交叉限幅控制
        3.3.3 双交叉限幅控制
    3.4 模糊控制在炉温控制中的应用
        3.4.1 模糊控制原理简介
        3.4.2 模糊控制器的组成
        3.4.3 模糊PID控制
        3.4.4 模糊PID控制器的设计流程
    3.5 本章小结
第4章 蓄热式加热炉控制器设计与仿真研究
    4.1 炉温控制系统设计方案的介绍
    4.2 模糊PID控制器的设计
        4.2.1 模糊PID结构分析
        4.2.2 模糊化处理的确定
        4.2.3 模糊规则的确定
        4.2.4 输出清晰化的确定
    4.3 加热炉控制系统仿真与研究
        4.3.1 仿真软件介绍
        4.3.2 加热炉控制模型的建立
        4.3.3 模糊PID控制器的建立
        4.3.4 控制系统仿真研究
    4.4 本章小结
第5章 蓄热式加热炉控制系统的工业实现
    5.1 现场元件的选型
        5.1.1 温度传感器的选型
        5.1.2 压力传感器的选型
        5.1.3 流量传感器的选型
        5.1.4 执行元件的选型
    5.2 控制系统的硬件配置
    5.3 上位机设计
    5.4 下位机设计
    5.5 总结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]热轧生产线加热炉建模与控制研究综述[J]. 于勇,李小华.  控制工程. 2017(01)
[2]轧钢加热炉综合节能技术浅析[J]. 刘强,李卫东,徐春柏,马光宇.  冶金能源. 2016(04)
[3]模糊神经网络在加热炉温度控制中的应用[J]. 钟华春,李建华,张南风.  中国冶金. 2014(03)
[4]工业炉燃烧控制方式的优化与应用[J]. 张碧琰,杨应凯,邢海潇,钟鸣.  工业炉. 2014(01)
[5]蓄热式加热炉的空燃比控制[J]. 陈友文,柴天佑.  控制工程. 2011(05)
[6]模糊PID控制器设计及MATLAB仿真[J]. 李健,王冬青,王丽美.  工业控制计算机. 2011(05)
[7]基于模糊PID控制器的控制方法研究[J]. 王述彦,师宇,冯忠绪.  机械科学与技术. 2011(01)
[8]基于双交叉限幅PID-RBR的加热炉温度控制[J]. 陈友文,柴天佑.  东北大学学报(自然科学版). 2010(09)
[9]双闭环交叉限幅比值控制在锅炉加热控制系统上的应用[J]. 李贵娥,麻红昭,张伟,朱月.  化工自动化及仪表. 2008(05)
[10]加热炉加热过程优化控制系统的研究与应用[J]. 汤秀琴,王云川,张东平.  控制工程. 2006(03)

硕士论文
[1]蓄热式加热炉先进控制策略研究及应用[D]. 孟俊.中国科学技术大学 2017
[2]基于模糊控制的双交叉限幅在加热炉温度控制中的应用[D]. 李玲.辽宁科技大学 2015
[3]推钢式型钢燃气加热炉燃烧控制策略的研究[D]. 王彦.重庆大学 2010
[4]型钢加热炉系统中一种温度及空燃比控制方式研究[D]. 周瀚.重庆大学 2006



本文编号：3672501