高炉炉顶装料系统的控制与研究

论文摘要

现代高炉炼铁生产的一个主要特点是高炉大型化,早期的钟式炉顶随着高炉炉容的不断增大和炉顶压力的升高,出现了设备庞大、布料不均等一系列问题,已经无法适应炼铁生产的要求。上世纪70年代无钟炉顶的出现彻底解决了布料和炉顶密封的问题,目前无钟炉顶是现代高炉一种先进的炉顶结构。无料钟炉顶控制系统是高炉控制系统的重要组成部分,对提高高炉的利用率具有重要意义。本文针对国内具有代表性的唐山钢铁公司1号高炉的无钟炉顶布料系统进行了研究。分析了原有设备及其控制系统存在的问题并进行了深入剖析,提出了系统新的设计方案。首先通过研究高炉的布料规律,建立了一套用于指导生产的相关布料曲线,为实现高质量的布料提供了依据。在资金有限的情况下,尽量保留原有系统部分可利用设备,选用了和原设备具有兼容性的控制硬件设备,也进行了相应的软件设计。同时对布料的关键设备-料流阀进行控制与研究,原系统采用的是常规的PID控制器,但是控制效果不是特别理想。当采用模糊控制时,超调量与调节时间虽然同时满足技术要求,但系统出现了稳定误差。本文将模糊控制的智能性与PID控制的通用性、可靠性相互结合,设计了一种参数自整定模糊PID控制器,采用模糊推理的方法实现PID参数Kp,Ki和Kd的在线整定。经试验研究,模糊PID控制器是一种较为理想的智能性控制方案。该系统自实施改造后,系统运行稳定,可靠,满足了高炉炼铁生产工艺的控制要求,验证了本文设计方案的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高炉炉顶装料系统概述
• 1.2 装料技术国内外发展现状
• 1.3 课题的提出
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 高炉布料工艺研究
• 2.1 布料方程的建立
• 2.1.1 炉料在溜槽上的受力分析
• 2.1.2 炉料在空区中的运动
• 2.2 无钟布料操作方案
• 2.3 高炉无料钟炉顶布料规律研究
• 2.3.1 布料议程计算与实例
• 2.3.2 影响布料的因素
• 第三章 炉顶布料控制系统设计方案
• 3.1 硬件设计
• 3.1.1 CP-317控制系统
• 3.1.2 SIMOREG全数字直流调速系统
• 3.1.3 可编机与调速系统连接
• 3.2 炉顶装料控制系统软件
• 3.2.1 专家系统
• 3.2.2 多环布料的控制方法
• 3.2.3 多环布料控制程序
• 第四章 料流阀控制器设计
• 4.1 料流阀液压比例控制系统工作原理
• 4.2 传统PID控制
• 4.3 传统模糊控制
• 4.4 模糊PID控制器设计
• 4.5 试验研究及性能分析
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢