[发明专利]加热炉智能双交叉限幅燃烧自动控制方法

摘要

一种加热炉智能双交叉限幅燃烧自动控制方法，属于加热炉燃烧控制技术领域。采用温度自学习、模糊控制和PI参数自学习相结合，实现加热炉燃烧过程的智能双交叉限幅控制，有效的解决了加热炉燃烧的控制精度问题，同时很好的满足了热轧的生产节奏。优点在于，实现对煤气和空气流量的合理、准确和快速的调节和控制，有效地利用了调节阀的调节功能，实现对加热炉炉膛温度的合理、精准控制。

主权项

一种加热炉智能双交叉限幅燃烧自动控制方法，其特征在于：工艺步骤为：(1)安装控制系统的硬件、软件和现场设备：以计算机编程终端和PLC设备为基础，通过以太网络实现对加热炉燃烧现场设备的有效控制，过程如下：1)安装控制系统：安装计算机编程终端操作系统和西门子编程软件，在软件中完成对PLC硬件的组态过程，并建立以太网连接；2)组态控制软件：在控制柜中安装西门子S7 400系列的PLC机架和相关模件等硬件设备，并且与步骤1)中所述的编程软件中组态的PLC硬件的类型和版本一致；3)组态系统的工艺流程画面：实相对现场设备的控制和状态显示等功能；4)安装现场设备：包括现场的流量、压力、温度和调节阀，并与PLC柜的端子连接正确；5)建立通讯网络：通过以太网协议，把编程软件的计算机终端、PLC模件和现场设备连接为一个整体，从而完成对燃烧控制的硬件和软件基础；6)进行现场设备和软件之间的通讯测试：根据控制的要求，实现设备之间的通讯功能，完成对现场检测信号、编程软件与监控流程画面内部地址之间的对应关系；(2)组态温度自学习内容：包括自动修正空燃比和温度趋势的判断、温度变化率自学习、温度分段自学习和模糊控制等过程，步骤如下：1)确定一个初始的空燃比：根据加热炉设计空燃比或者经验值来确定一个初始空燃比数值；2)对空燃比进行修正：在燃烧过程中，对热值进行分段，分为高、正常和低三段，并根据实际燃烧时的热值和残氧含量，自动修正已设定的空燃比，根据实际的生产情况，对于不同热值，选择出相应的最优值作为实际空燃比的设定值；3)进行温度趋势判断：根据炉膛温度的变化过程和记录，结合当前炉膛温度的过程值，对炉膛内的温度稳定程度进行判断，并得出温度的变化趋势：升高、保持或者降低三个趋势；4)对温度结果进行判断：根据加热炉炉膛温度的趋势判断以及炉膛内的当前温度，结合煤气的实际热值的过程值，对炉膛温度进行自学习。根据设定温度的过程值，利用模糊控制算法，对炉膛温度进行判断，并得出当前温度的高高、高、正常、低和低低五个判断结果；5)对温度变化率进行判断：根据炉膛温度的趋势、热值和残氧量，得到温度的变化率，并对温度的变化率做出正大大、正大、正常、负大和负大大五个判断结果；6)列出模糊控制表：根据炉膛温度趋势的五个结果和温度变化率的五个结果，得到温度趋势与温度变化率关系的一个模糊控制列表；(3)组态PI参数自学习内容：根据煤气流量、压力和调节阀位，自动学习PI参数以及调节阀的限幅过程；过程如下：1)确定煤气控制器的上、下限：对煤气流量调节器人工设定一个煤气流量值，根据煤气流量设定实现燃烧控制过程；手动控制调节阀，并根据实际煤气流量的变化结果来适时调整调节阀的上、下限值；2)修正煤气控制器的限制值：逐步确定在不同热值情况下，根据炉膛实际温度上升或下降的实际情况，来修正调节阀允许动作的上限和下限值；在实际调试过程中煤气、空气流量采用双交叉限幅控制；空气和煤气流量之间的关系由实际空燃比确定；3)确定煤气控制器的PI参数：记录煤气的流量、压力和调节阀的阀位值，并结合实际情况来确定煤气流量控制器的P、I参数；4)确定空气控制器的PI参数：记录空气的流量、压力和调节阀的阀位值，并结合实际情况来确定空气流量控制器的P、I参数；5)建立参数关系表：分别建立煤气或空气P参数与流量、压力和阀位的关系表；分别建立煤气或空气I参数与流量、压力和阀位的关系表；6)组态学习过程：对不同煤气和空气的流量值，结合温度控制偏差的绝对值，根据实际的运行效果，选择最优参数作为燃烧时煤气和空气控制器的实际PI参数；(4)组态流程画面的控制内容：结合双交叉限幅控制原理，建立了智能双交叉限幅控制方法，需要在监控流程画面中进行以下几个步骤：1)选择控制的工作方式：首先对交叉限幅控制进行投入，控制效果稳定一段时间后，投入温度自学习模块和PI参数自学习模块；根据温度自学习模块的结果，得到控制系统的一个温度趋势和温度变化率的列表，投入运行温度自学习模块；2)选择控制器的控制方式：煤气和空气调节阀控制有流量控制和温度控制两种方式，选择投入温度控制模式，并且可以人工设定温度值；3)选择温度设定的方式：温度设定为可选项，包括一级设定和二级设定两种方式。选择一级系统设定，由操作人员人工输入各段的温度设定值；选择二级系统设定，由二级系统自动设定各段的温度设定值；4)投入一级温度设定：首先投入一级温度设定方式，要求在画面中可以自由修改温度的设定值；5)确定上段和下段温度设定的比例关系：对于加热炉的上段温度和下段温度的设定由一个比例关系确定，根据实际炉况和板坯类型的不同，可以进行修改；7)控制功能开始工作：当温度的设定值和温度的过程值产生的偏差超过系统设定的死区范围时，调节阀开始工作；8)选择二级温度设定的方式：在一级控制方式投入后，该控制方法运行可靠，然后投入二级自动温度控制，整个系统由二级自动设定温度送至一级系统，并在一级系统中进行燃烧自动调节，完成加热炉的自动燃烧过程。