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《高爐煉鐵焦比和爐溫的鏈系統(tǒng)控制算法研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、過程控制化工自動化及儀表，2010，37(4)：26—28ControlandInstrumentsinChemicalIndustry高爐煉鐵焦比和爐溫的鏈系統(tǒng)控制算法研究陳鐵軍，陳華方(鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院，鄭州450001)摘要：為提高高爐煉鐵經(jīng)濟效益和生產(chǎn)質(zhì)量，以焦比和爐溫為研究對象，采用鏈系統(tǒng)控制方法，分析兩者的主要影響因素和相互關(guān)系，并建立以焦比和爐溫為控制對象的鏈系統(tǒng)控制模型，根據(jù)模型求出鏈預(yù)估算法和控制算法，最后做出仿真，仿真結(jié)果表明該控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾能力。關(guān)鍵詞：算法；焦比；
2、爐溫；鏈系統(tǒng)中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1000—3932(2010)04-0026-031引言我國鋼鐵冶金行業(yè)每年消耗能源約占全國能耗總量的10％一15％，高爐煉鐵作為鋼鐵企業(yè)的上游工序，其能耗約占企業(yè)能耗的60％，成本約占30％，如何降耗增產(chǎn)提高經(jīng)濟效益顯得十分重要。作為煉鐵工業(yè)的重要經(jīng)濟指標之一，焦比的降低成為各鋼鐵企業(yè)不斷追求的目標，而煉鐵中保持合理的高爐爐溫是保證穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一，也是目前研究的熱點?；诟郀t冶煉的復(fù)雜性，本文從節(jié)能降耗出發(fā)，針對焦比和爐溫，提出一種新的控制方
3、法。過去焦比的預(yù)測和控制主要是依據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗或一些數(shù)學(xué)和經(jīng)驗的模型來實現(xiàn)，但是由于高爐反應(yīng)的復(fù)雜性，各種影響因素相互關(guān)聯(lián)，且不僅僅是線性關(guān)系，單純地利用數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗控制具有較大誤差。目前該問題已經(jīng)受到多方面關(guān)注，出現(xiàn)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型?，并取得～定成果，提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力，但是該模型網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練落入局部小點，收斂速度慢，擬合精度和預(yù)報精度不理想?。模糊控制口1把專家經(jīng)驗融于控制模型，精度相對較高，但是沒有考慮到各種影響因素內(nèi)部的相互耦合關(guān)系。當系統(tǒng)的某～部分出現(xiàn)故障需要整修，又不希望影響整體系統(tǒng)的運行時
4、，我們需要更先進的控制方法來實現(xiàn)。本文提出基于單元模型控制的鏈系統(tǒng)方法p1，找出影響焦比和爐溫的主要因素，以及各種因素之間的相互耦合關(guān)系，建立一種單元模型鏈系統(tǒng)并給出控制算法和預(yù)估算法，最后做出仿真。2高爐煉鐵過程簡述如圖1所示，高爐生產(chǎn)時從爐頂裝人原料(鐵礦石、焦炭、石灰石等)，從位于爐身下部的風(fēng)口吹入經(jīng)過熱風(fēng)爐預(yù)熱的空氣，煤氣與助燃空氣的比例一般為1：0．7一o。從熱風(fēng)爐出來的熱風(fēng)被送至高爐風(fēng)口，焦炭與空氣中的氧在高爐的風(fēng)口處化合產(chǎn)生高溫煤氣，煤氣在爐內(nèi)上升，同時除去鐵礦石中的氧。鐵礦石被還原得到生鐵，鐵
5、水從出鐵口放出，石灰石和鐵礦石中不被還原的雜質(zhì)結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。高爐內(nèi)的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)過除塵作為熱風(fēng)爐等的燃料循環(huán)使用。圖1高爐煉鐵工業(yè)流程圖3模型的分析和建立焦比是指每煉一噸生鐵焦炭的消耗量，用公斤／噸生鐵表示吲。影響焦比值的因素很多引，例如設(shè)備條件、原料質(zhì)量、焦炭質(zhì)量、還有其他因素如爐頂壓力、風(fēng)口面積、風(fēng)溫、富氧噴煤?等。下面以焦比和爐溫為控制對象具體分析。焦比影響因素：收稿13期：2009-12-22(修改稿)第4期陳鐵軍等．高爐煉鐵焦比和爐溫的鏈系統(tǒng)控制算法研究·27·‘(1)設(shè)備條件、原
6、料質(zhì)量和焦炭質(zhì)量：設(shè)備條件越先進，原料質(zhì)量越高，焦炭質(zhì)量越好，焦比越低；(2)爐頂壓力：爐頂壓力提高，煤氣利用改善，利于還原反應(yīng)進行，焦比降低；(3)風(fēng)口面積：一般為定值，不宜調(diào)整；(4)風(fēng)溫坤1：提高風(fēng)溫，利于活躍爐缸，增加噴煤量，使鼓風(fēng)帶入爐缸的物理熱代替了一部分焦炭燃燒產(chǎn)生的熱量，降低焦比；(5)噴煤：可以提高煤粉燃燒率，利于降低焦比。爐溫的影響因素：(1)噴煤：噴煤量適當升高，爐溫升高；(2)風(fēng)溫：風(fēng)溫提高，使得爐缸活躍，爐溫提高；(3)鼓風(fēng)濕度”J：用于全焦冶煉，綜合鼓風(fēng)發(fā)展后，加濕鼓風(fēng)逐漸被取代。
7、焦比的可控且可測因素中，提高風(fēng)溫是有效方案之一口1。風(fēng)溫的提高是通過控制熱風(fēng)爐來實現(xiàn)的。煤氣在熱風(fēng)爐中與空氣結(jié)合燃燒，為了充分利用煤氣，可以控制空氣流量。爐溫的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)整噴煤量實現(xiàn)，而噴煤量是通過調(diào)整給料器開度控制的【71。容易發(fā)現(xiàn)，焦比對爐溫有影響，風(fēng)溫的提高利于增加噴煤量，降低焦比。而熱風(fēng)爐狀況，空氣預(yù)熱等不可測因素是風(fēng)溫的擾動、高爐配料、原料質(zhì)量、爐頂壓力、風(fēng)口面積等這些不易調(diào)的因素作為焦比的擾動，鼓風(fēng)濕度和富氧等作為爐溫的擾動。至此，我們建立了兩條相互關(guān)聯(lián)的控制鏈，如圖2所示。各單元通過自身的動
8、態(tài)變化和單元間相互影響，在本單元和相關(guān)單元之間傳遞控制信息和預(yù)測信息，共同描述對象的整體運動特性。圖2高爐煉鐵系統(tǒng)爐溫和焦炭量的單元模型注：zlo——熱風(fēng)爐電動調(diào)節(jié)閥；zll——助燃空氣流量；zt2——風(fēng)溫；Z13——焦炭量；V12——熱風(fēng)爐狀況和空氣預(yù)熱；H3——爐頂壓力、風(fēng)121面積、高爐配料等；％——給料器開度；Zzt——煤粉量；Zzz——爐溫；％——鼓風(fēng)濕度和富氧；∑11一Z22——控制單元
