涟钢焦炉加热燃烧过程的智能控制策略与应用研究

论文摘要

焦炭是冶金、机械、化工行业的主要原料和燃料,焦炉立火道温度的控制对于降低焦炉能耗、提高焦炭质量、延长焦炉寿命、减少环境污染具有非常重要的意义。 本文在深入分析焦炉加热过程工艺的基础上,提出了立火道温度优化控制的结构,包括火道温度优化设定模型、火道温度软预测模型和火道温度优化控制模型。在此基础上,详细阐述了立火道温度智能控制策略。 由于焦炉燃烧过程的非线性、大时滞等特性,立火道温度与流量、压力关系很难建立一个确定的数学模型,采用常规的控制方法难以实现将直行温度控制到要求的精度范围内,因此本文提出采用模糊专家控制策略解决焦炉燃烧过程的温度优化控制问题。 采用模糊专家的控制策略的温度控制器包括两个回路:温度控制回路和压力控制回路。根据立火道软测量模型得到全炉火道的平均温度与目标火道温度之间的偏差,采用模糊专家控制策略,改变焦炉供热量,调整煤气的流量设定值,同时为了保证煤气的合理充分燃烧,调整空气量,构成温度控制回路;同时,为了控制炉温的稳定及煤气的充分合理燃烧,必须保持煤气量和空气量的稳定,所以构成压力控制回路使煤气量和空气量稳定在设定值上。 本文在WinCC控制系统组态平台的运行环境和操作平台下,采用VC开发工具,充分利用面向对象的开发思想,实现了焦炉加热过程温度智能控制。 本文提出的模糊专家智能控制策略在涟钢焦化厂新2号焦炉的实际生产中得到了应用。现场运行情况表明,这种控制策略的设计符合工业实际,建立的软件系统稳定可靠,有效的控制了立火道温度,提高了焦炭质量,降低了能耗,创造了显著的经济效益和社会效益。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与目标
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 智能优化控制的基本思想
• 1.4 论文内容及构成
• 第二章 优化控制的总体结构
• 2.1 焦炉加热燃烧过程工艺
• 2.2 控制的基本要求
• 2.3 控制系统结构及工作原理
• 2.4 火道温度软测量
• 2.5 立火道温度优化设定模型
• 2.6 温度优化控制策略
• 2.7 小结
• 第三章 温度优化控制模型
• 3.1 模型总体设计
• 3.1.1 控制模型框架
• 3.1.2 高炉煤气流量和混合煤气压力的关系
• 3.1.3 控制方法的选择
• 3.2 专家控制器设计与实现
• 3.2.1 专家控制概述
• 3.2.2 煤气量专家控制器设计与实现
• 3.3 模糊控制器设计与实现
• 3.3.1 模糊控制概述
• 3.3.2 模糊控制器设计与实现
• 3.3.3 空气量控制器设计与实现
• 3.4 混合煤气压力控制设计
• 3.4.1 混合煤气压力控制器结构
• 3.4.2 模糊专家控制器
• 3.4.3 前馈控制器的设计
• 3.4.4 阀门的修正
• 3.5 烟道吸力控制设计
• 3.5.1 控制器的设计
• 3.5.2 阀门的控制策略
• 3.6 小结
• 第四章 优化控制实现与系统运行结果
• 4.1 优化控制应用软件结构
• 4.1.1 软件框架
• 4.1.2 软件设计思想和功能设计
• 4.2 基于VC的软件模块设计
• 4.2.1 软件模块
• 4.2.2 算法实现
• 4.2.3 通讯模块设计
• 4.3 优化控制应用
• 4.4 系统运行结果及分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果