危險廢物焚燒系統中模糊控制的應用探究

摘要：模糊控制適用于被控制對象的數學模型難以建立的條件下，特別是對于多變量、非線性以及不確定因素較多的復雜系統具有很理想的控制效果。本文在對于模糊控制進行簡單介紹的基礎上，分析了模糊控制技術在危險廢物焚燒中的對于回轉窯溫度的成功控制，同時對于如何實現計算機控制系統進行了簡述。

關鍵詞：危險虛物 焚燒 溫度

中圖分類號：X327 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0071-01

傳統的控制領域中，動態模式的精確性直接的影響到控制系統的優劣。所提供的控制動態信息越精確就能得到更為精確的控制。但是面對極為復雜的控制條件，由于牽涉到很多的變最，系統的動態就很難的得到準確的描述，幾十勉強的得到描述也很難得到理想的結果。模糊理論作為一種新型的控制手段，是模糊技術與模糊理論結合的產物。尤其適用于條件復雜的系統，近年來得到了迅速的普及、應用。

1危險廢物焚燒工藝簡介

危險廢物的焚燒工藝可以分為兩大部分：焚燒系統與煙氣系統。而焚燒系統又由煙氣高溫焚燒與廢物熱分解組成，煙氣處理系統又可以分為酸性氣體設備、急冷以及回收三大部分。危險廢物的焚燒工藝可以簡單的總結為：首先將待焚燒的廢物經過適當的處理，然后將處理過的廢物通過傳送帶送到料斗，以便送至回轉窯。如果是液體肥料，則需要經過噴霧的方式運至二燃室或者回轉窯窯頭。經過焚燒的危險廢物會產生一定的殘渣，殘渣會隨著回轉窯的轉動而落入水封中，再經由刮板機刮除。一般的回轉窯的溫度控制為700-900C，產生的煙氣要進一步的進入二燃室進行高溫燃燒，這里的溫度大于1100C。高溫地燃燒氣體再經過余熱鍋爐的降溫作用，將溫度降至450(3左右進入急冷塔冷卻至150℃，最后經過布袋除塵就可以從排出了。

2回轉窯溫度的模糊控制

回轉窯的溫度控制具有極大的影響作用，主要體現在：關系到危險廢物是否得到充分的燃燒、關系到節能。根據長期的操作及總結分析得出以下的幾點經驗：

(1)回轉窯內的燃燒器內噴油量的增加會加劇回轉窯內的燃燒，進而導致溫度的上升。并且噴油景越大，溫度的上升速率越快。(2)一般的，增加焚燒物的投入量可以在一定的程度上增加回轉窯內的溫度，但是這要根據焚燒物的種類而決定，因為不同的焚燒物對于溫度的影響不同。(3)回轉窯的轉速在理論上不影響其溫度，因此實際的使用中經常在保證燃燒的充分的前提下保持轉速的不變。(4)通入的壓縮空氣的流量如果不足就會導致燃燒的布充分，也會導致回轉窯內的溫度的降低。

因此可見，影響到回轉窯內溫度的因素有許多。其中燃燒器的噴油量是主要的影響因素，其次是廢物的投入量以及壓縮空氣的通人量。并且上述因素對于溫度的影響并非線性的關系，這就為確定準確的數學模型帶來了很大的困難，也就不能使用傳統的控制方法事項自動控制，這時就顯示了模糊控制技術的優勢。

以某公司的危險廢物處理系統為例，設計了一個雙輸入、單輸出的模糊控制器。其中回轉窯的溫度E以及溫差的變化EC為輸入變量，相應的輸出變量為燃油的噴入量。另外還設置了兩個干擾因素：廢物的投入量以及壓縮空氣量。其模糊控制器所設定的變量的論域為[-40，40]，與之相應的模糊子集可以寫為[NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB]；EC的模糊子集記為[NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB]，論域記為[-40，40]輸出變量模糊子集記為[NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB]，論域為[-100，100]。模糊規則庫的建立作為模糊控制器的核心，具體的建立方式有兩種：一種較為常規，是根據操作人員的經驗以及工藝的操作規章總結來進行相應的模糊規則的抽取。這種方法具有簡單高效的優勢，但是獲得規則不可避免的較為的粗燥，并且帶有一定的主觀性。另一種方法是通過系統的辨別技術，根據輸入、輸出的數據以及模糊模型進行模糊控制規則的提取。經過兩種方法的結合，即首先經過第二種獲得，模糊控制規則，再經過操作人員的經驗指導以及結合現場的控制情況進行完善后的結果，經過實踐的槍驗，這一模型在實施過程中得到了理想的控制效果，具體的回轉窯的溫度變化曲線如圖1所示。其次，我們再使用PID控制方法得到的溫變曲線，窯尾的溫度設定為800度。將兩者進行對比發現，采用模糊控制方法可以實現對于溫度的有效控制，與PID控制策略進行對比分析，其結果顯示，前者具有明顯的優勢。

3計算機控制實現

某廢物燃燒公司的計算機控制系統使用的是西門子PLC，系統的配置為3層，底層使用的是西門子公司的小型的PLCS7-300。根據控制回路的總量以及輸入、輸出，實際中使用2臺PLC組成PROFIBUS網絡。這兩臺操作站是等價的，任何一臺都可以獨立的運行，防止一臺故障而導致系統無法運行的狀況發生。甚至在兩臺都死機的情況下也可以維持正常的工作。

同時考慮到系統的安全性，各系統對于各自控制的設備都設定了與計算機控制相配套的現場控制功能。主要的設備在現場都有啟動/關閉開關以及手動操作器，并且還對于設備的連鎖、順序啟動或者停車編制了相應的軟件，以避免因為廢物的多樣性引發的故障。

4結論

在數學模型難以建立的條件下，被控制對象及比較適合采用模糊控制，尤其是對于非線性、多變量以及不確定因素較多的復雜系統具有很好的控制效果。計算機控制系統與模糊理論的結合可以實現對廢物焚燒全過程的監管，即實現自動化運行、安全監控以及自動進料。由于可以實現危險廢物的自動進爐，從而避免了人工的操作以及對于人身的傷害。同時廢物在爐內的連續的翻滾、攪動以及流動可以實現與空氣的充分的接觸，保證了生產過程的高效、安全。模糊理論作為一種極具潛力的智能控制技術，在其他領域的應用還有待深入的探索，從而使得此方法不斷的發揮自身的作用，為生產生活提供更多的方便。

參考文獻

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