熱風爐燃燒控制系統設計與應用

　　1.5 拱頂溫度管理期最佳煤氣流量模糊控制器

　　在保證拱頂溫度不變的情況下，管理期應盡量選擇空氣過剩系數大的條件進行燃燒，從而獲得較多的煙氣量，增加熱風爐的蓄熱量。以最快的時間達到拱頂管理溫度，進入溫度管理期，在達到廢氣管理溫度之前，都采用溫度管理期最佳空燃比模糊控制器，在達到廢氣管理溫度之后，以廢氣溫升速率作為控制量，最高廢氣溫度作為限制終點。模糊控制器以廢氣升溫速率偏差和偏差變化率作為控制輸入，煤氣流量調節增量作為控制輸出量。

　　2 模糊控制器的熱風爐燃燒系統的應用

　　模糊控制技術是近代控制理論中的一種高級策略和新穎技術。模糊控制技術基于模糊數學理論，通過模擬人的近似推理和綜合決策過程，使控制算法的可控性、適應性和合理性提高，成為智能控制技術的一個重要分支。

　　模糊控制器實際應用于熱風爐燃燒系統中，還需要確定模糊控制器輸入輸出量的論域范圍，隸屬函數的選取，模糊控制器參數的確定，解模糊化方法及在燃燒初期何時啟動和停止模糊控制器的空燃比調節，即是拱頂溫度發生變化到什么程度才啟動模糊控制器的空燃比調節。故可以取0.6%作為控制目標，并把0.4%~0.8%作為穩態控制區間，在此區間內不進行控制調節。當煙氣殘氧的體積分數低于0.4%或大于0.8%時啟動空燃比調節系統。

　　本模型嵌入到某鋼廠的WinCC監控系統組態平臺的運行環境和操作平臺，利用可與之相兼容的Visual C++語言進行參數檢測和燃燒模型程序的編寫，從模型得到空燃比、煤氣流量增量轉化為對空氣調節閥和煤氣調節閥的控制，并下發到PLC,從而實現對現場設備的控制，完成集散系統和應用軟件的無縫連接。

　　3 仿真結果

　　用滯后的一階慣性環節的拉氏變換近似模擬熱風爐的數學模型。確定k及T的值。如圖3所示，圖3中實線為模糊控制的仿真曲線，虛線為PID控制的仿真曲線。模糊控制算法作用時，其超調量為σp=1.5%,調節時間為ts=550s,PID控制算法作用時，其超調量為σp=4.1%,調節時間為900s.由圖形曲線可以看出，模糊控制優于PID控制，模糊控制的響應速度比較快，超調現象明顯減小。

　　4 結論

　　模糊控制在工業、農業、家用電器等各個方面已經獲得許多成功的應用，本文將其運用于熱風爐控制系統。根據熱風爐自動化控制的要求及熱風爐燃燒控制的特性，考慮了國內熱風爐基礎自動化的現狀對熱風爐燃燒控制系統進行了設計。在系統中應用了模糊控制理論，并應

　　用模糊控制技術設定最佳空燃比和煤氣流量，以達到最佳燃燒控制的目的。

　　本文設計的最佳空燃比模糊控制器，涉及熱工參量少，對煤氣熱值、殘氧量的檢測不作要求，繞開了控制中的建模困難的問題，通過仿真結果與現場實際比較，提高了燃料的利用率，節約能源，而且比采用傳統控制方法的燃燒過程更加穩定，能安全平穩地給高爐提供盡可能高溫的熱風，不像基于熱風爐數學模型的一些控制方法對軟、硬件要求那樣高，投入成本較低，適合熱風爐自動控制的要求。