高炉热风炉控制系统的研究与应用

论文摘要

高炉热风炉燃烧过程是一种复杂的工业过程,具有多变量、非线性、大时滞、时变、难以建立数学模型等控制难点。空燃比和煤气流量是影响热风炉燃烧过程的重要工艺参数,如何确定合适的煤气流量和空气流量,保证热风炉的蓄热效率,使热风炉处于最优的燃烧状态,是热风炉燃烧过程自动控制的关键性问题。高炉热风炉燃烧过程控制复杂,对各种参数,包括温度、流量和压力等的在线检测的前提下,分别对热风炉进行分阶段控制,同时针对国内钢铁企业热风炉送风温度不高、燃烧煤气热值低、缺乏检测设备的普遍现状,通过分析热风炉内气体流动的特点,针对不同的工况,采用模糊控制和专家经验相结合的方式,建立调节阀开度与煤气流量之间的关系模型,实时优化控制煤气流量和空气流量跟随空燃比和煤气流量的优化设定值,使热风炉处于最佳燃烧状态。论文以首钢迁安钢铁有限公司铁厂2号高炉热风炉控制系统为研究背景,在查阅了大量国内外相关文献的基础上,综述了控制技术的发展历程,对热风炉自动控制方法进行了深入的研究。主要完成了以下几个方面的工作：概述了控制原理,分析了影响燃烧的诸项因素,综合介绍了热风炉燃烧控制技术及发展趋势。介绍了热风炉燃烧控制的原理,论述了热风炉燃烧的控制方法以及控制参数的意义。热风炉燃烧控制是改善供高炉热风质量的重要手段之一。将模糊控制理论引入到热风炉自动控制中,建立起热风炉燃烧模型,取得了很好的效果,对提高热风质量起到了重要作用。完成了热风炉燃烧系统设计,实现了热风炉燃烧的模糊控制,并且在实际中进行应用。运行结果表明,所设计的热风炉燃烧控制器性能良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 热风炉燃烧系统的发展状况
• 1.2.1 国内热风炉燃烧系统的研究及发展状况
• 1.2.2 国外热风炉燃烧系统的研究及发展状况
• 1.3 模糊控制技术的发展历史及其在燃烧控制中的应用
• 1.3.1 模糊控制技术的发展历史背景
• 1.3.2 模糊控制的特点
• 1.3.3 模糊控制技术在燃烧控制中的应用
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 系统描述与控制系统总体设计
• 2.1 热风炉系统的基本概念
• 2.1.1 热风炉系统工艺简介
• 2.1.2 迁钢水平现状及面临的问题
• 2.1.3 研发的目标
• 2.2 控制系统的总体设计
• 2.2.1 控制思想及控制方法
• 2.2.2 基本结构和原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 热风炉控制系统的硬件设计
• 3.1 燃烧控制系统的硬件设计
• 3.1.1 系统现状
• 3.1.2 设计系统的配置
• 3.1.3 设计实现热风炉自动系统的具体方案
• 3.2 设计方案针对现场情况进行的改造
• 3.3 本章小结
• 第4章 热风炉相关控制方法研究
• 4.1 控制系统的自寻优算法
• 4.2 基于自寻优算法的燃烧优化控制方案
• 4.3 最佳空燃比的控制方法
• 4.4 模糊控制器及优点
• 4.4.1 模糊化
• 4.4.2 模糊数据库和规则库
• 4.4.3 模糊推理
• 4.4.4 清晰化
• 4.5 拱顶温度模糊控制器的设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 控制系统的软件设计与应用情况分析
• 5.1 系统的配置及具体方案
• 5.2 系统的软件实现
• 5.3 上位机监控系统的实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢