模糊控制技术在热风炉自动燃烧中的应用

摘要

本文是以首钢三号高炉热风炉的模糊控制自动燃烧系统为研究背景，详细介绍了模糊控制技术在热风炉自动燃烧系统中的开发与应用。热风炉的燃烧控制是热风炉最复杂的控制系统。其燃烧过程控制的好坏，品质的高低，直接影响热风炉的拱顶温度及燃烧的热效率，进而影响到高炉风温。燃烧过程要求热风炉在规定的时间要达到规定的拱顶温度，同时又要始终保持最佳的燃烧配比。热风炉燃烧的主要原料是高炉煤气，由于高炉在实际生产操作过程中炉况不稳定或其它种种原因，导致高炉煤气压力频繁波动，煤气热值也时有改变，进而影响热风炉拱顶温度发生变化，最终影响送风温度。为了达到最佳的燃烧效果，需要不断地调整空气及煤气的供给量，这样，给热风炉燃烧操作带来一定的难度和较大的劳动强度。因此，寻找一种能够实现最佳燃烧，降低能耗，减轻劳动强度，同时提高热风炉效率的燃烧方法成为必然。 原来首钢炼铁厂热风炉的燃烧控制采用的是PLC双回路比值PID调节控制，控制回路较为复杂，并且两个回路相互影响，调节效果较差。现简化控制思想，采用模糊控制技术，在煤气压力和热值不断变化的情况下以热风炉拱顶温度和废气残氧值作为控制目标，设计两个相互独立的模糊控制器，分别控制参与燃烧的煤气流量和空气流量。这样，既能保证热风炉拱项温度的快速上升，又能保证燃烧过程的合理配比。 本文中深入分析了自动燃烧系统模糊控制器的设计思想，设计过程和实现方法，并结合现场的实际调试，说明了相关参数的调试过程。最后，结合自动燃烧系统的特点，对如何利用本控制系统做了详细的总结和介绍。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1热风炉自动燃烧系统的产生和发展

1.2课题的背景和意义

1.3本文中所作的工作

1.3.1主要的研究任务

1.3.2涉及的主要工作

第二章热风炉自动燃烧系统功能分析

2.1热风炉工艺及控制现状

2.1.1热风炉简单工艺介绍

2.1.2热风炉燃烧的控制

2.2热风炉自动燃烧控制系统的主要功能分析

第三章热风炉燃烧模糊控制器设计

3.1概论

3.2模糊控制器设计理论

3.2.1模糊控制器的结构设计

3.2.2模糊控制器的规则设计

3.3热风炉燃烧模糊控制器设计

3.3.1确定模糊控制器的输入变量和输出变量

3.3.2归纳和总结模糊控制器的控制规则

3.3.3选择论域并确定有关参数

3.3.4确定模糊化和非模糊化的方法

第四章自动燃烧模糊控制器的实现

4.1概论

4.2相关技术的介绍

4.2.1 iFIX监控软件简介

4.2.2 Concept组态软件简介

4.2.3 MODBUS PLUS网络简介

4.3上位监控系统的开发

4.3.1监控画面功能简介

4.3.2模糊控制器推理程序的开发

4.3.3上位监控系统的使用

4.4模糊控制器的部分功能在PLC中的开发

4.4.1 Concept组态软件中Fuzzy模糊库介绍

4.4.2利用Fuzzy库实现模糊控制器

第五章自动燃烧模糊控制器的现场调试

5.1概论

5.2燃烧过程不同阶段的控制目标

5.3自动燃烧系统要实现的目标

5.4模糊控制器的实际调试

5.5应用模糊控制后自动燃烧系统的实际效果

5.5.1简化了燃烧操作

5.5.2稳定了燃烧过程

5.5.3提高了操作的安全性和可靠性

5.5.4提高了高炉风温

5.5.5节约了能源

第六章结束语

6.1热风炉自动燃烧系统的主要功能总结

6.2热风炉自动燃烧系统系统有待改进之处

6.3如何使用好自动燃烧系统

参考文献

致谢