加熱爐燃燒模糊控制系統應用探討

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，鋼鐵工業也得到了不斷的發展，在制造鋼鐵產品的過程中需要使用到加熱爐對產品進行燃燒從而來實現產品的生產。在使用加熱爐燃燒的過程中，應用模糊控制系統能讓加熱爐的燃燒實現更好的效果，并能提高產品生產的效率，因此本文對加熱爐燃燒模糊控制系統的應用進行了相關的探討，現得出的結果報告如下。

關鍵詞：加熱爐；模糊控制；應用探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.025

1 前言

在軋鋼領域由于生產的需求，需要使用加熱爐來進行相關產品的生產，而加熱爐在這個領域當中是主要的能耗設備之一，在運用加熱爐的過程中，如果不能合理的操作會造成能耗的增加，因此對加熱爐的相關合理燃燒進行良好的解決，不僅能對軋鋼領域的經濟效益進行提高，還能有效降低能源的消耗。隨著技術的不斷發展，目前在使用加熱爐進行燃燒的過程中會采取模糊控制系統來讓燃燒達到合理的程度，從而能對加熱爐的加熱狀態進行控制，解決其大慣性、時變的參數復雜和純滯后的問題。模糊控制指的是利用模糊數學的相關基本思想以及對理論進行控制的方法。工程師會對系統的動態進行簡化，從而能對其進行更好的控制。加熱爐作為較為復雜的系統，由于其在運轉過程中變量較為復雜，因此對模糊控制系統在加熱爐燃燒中的應用進行研究具有重要的意義。

2 模糊控制系統的相關設計原理以及過程

2.1 相關的設計原理

在模糊控制的系統中，其基本的原理為對專業的技術人員以及優秀的操作員工在現場的經驗進行相關的總結，然后從模糊控制的結構中將誤差和誤差的相關變化率進行選取，將其作為參照并輸入，這樣就能對一維模糊控制中的動態性能不足的問題進行解決，同時還能對維數過高時控制規則太過復雜的問題進行避免，對較為困難的缺點進行解決。在通過上述的步驟處理之后，能夠將控制過程中所產生的誤差和誤差的變化率合成成關于模糊量的算法，從而能得出模糊的規則表，將模糊控制中的相關規則進行自適的修正。

2.2 相關的設計過程

在對加熱的溫度進行控制的過程中，要對溫度分為三檔來進行控制，三檔均熱段分別為（1250±10）℃，（1230±10）℃以及（1210±10）℃；而三個加熱的段分別為（1230±10）℃，（1190±10）℃和（1150±10）℃。在加熱爐進行預熱的階段沒有特定的要求，而在對檔位進行相關的選擇時要將毛軋主電機中的實際電流作為主要的依據，如果在加熱的過程中，電流的數值超過了規定的電流數值范圍，則要對溫度的檔位進行降低；當加熱爐中爐膛的壓力過高造成爐尾出現冒火的現象，則要選擇比較低溫的檔位。

3 模糊控制系統的具體應用

本文在結合一定的實際情況并進行相關的分析之后，在使用加熱爐進行加熱時，主要采取以下的措施來實現模糊控制。

3.1 采用“短周期”來進行預測

要想更好對加熱爐的爐溫進行控制，則要對滯后的問題進行解決。在應用模糊控制系統的過程中，可以采取“短周期”的方式來對加熱爐的溫度進行模糊的控制，具體的應用過程為：對各個階段加熱爐的情況進行觀察，并對每一個階段的爐溫選擇一個能進行預測的短周期，一般時間為3分鐘至5分鐘，對在“短周期”中加熱爐溫度的變化進行統計，然后對10分鐘至15分鐘之后爐溫的水平進行預測，然后將預測的結果作為對燃料和空氣進行調節的依據。采用這種方法能對調節的周期進行縮短，并且能對調節的速度進行提高，同時還能對爐溫超標的問題進行調節。

3.2 將模糊控制和PID控制進行結合

為了更好實現對加熱爐燃燒的控制，可以將模糊控制和PID控制相結合，該種方法能利用兩種控制系統的優點，既能對PID控制中靜差小和穩定性較好的有點進行保留，同時又能利用模糊控制中對參數能夠自適應和調節的速度較快的優點，對兩種控制方法優點的發揮橫桿盡量將不利的因素避免。但是值得注意的是由于模糊控制系統在進行應用的過程中其輸出的調整是一種非連續性的狀態，因此對于加熱爐的系統穩定以及調節閥會產生一定不利的影響，這時則需要應用PID控制系統才能取得較好的控制成效。在將模糊控制和PID控制進行結合應用時，當系統所產生的偏差比較大時，則側重模糊控制，對系統的響應進行提高，當系統的偏差比較小時，則側重于使用PID控制進行調節處理。

3.3 對配風量進行確定

在使用加熱爐進行燃燒的過程中需要對配風量進行確定，而最佳的確定因素是燃料的成分、最佳的空氣過程系數以及燃料的流量等。在對最佳的配風量進行確定時存在一定的困難。在模糊系統的各個控制階段，和配風量相關的參數較多，主要有重油的閥位和流量、煤氣的壓力以及操作人員對煤氣的種類進行確認等。但是在對配風量進行確定的過程中其條件并不充分，因此需要進行相關的實驗來作為依據。而經過研究人員的研究，能確定控制過程中各個因素對最佳配風量的相關影響，從而能對因素和配風量的關系進行確定。而在加熱爐燃燒的過程中，燃料發熱的數值所產生的變化是一個非線性的函數，對于加熱爐的燃燒系統而言，燃燒的介質是由重油、轉爐煤氣以及高爐煤氣組成，因此其配風的問題會更加復雜，而采用模糊控制則是對配風量問題進行解決的有效途徑。

4 結束語

加熱爐燃燒的過程中其影像的因素比較復雜，并且加熱爐作為軋鋼產業中能耗較大的設備，對其燃燒進行控制能有效降低能源的消耗和提高產品生產的效率。模糊控制系統是適合對較為復雜的程序進行控制的方法，通過實際的應用表明，模糊控制系統能對加熱爐的配風量、燃燒的溫度以及調節等進行良好的控制，從而能有效提高加熱爐的工作效率和降低能源的消化。

參考文獻：

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[2]趙波.模糊控制系統在寬帶鋼數字化加熱爐的應用[J].自動化應用，2013，12（18）：27-28.

作者簡介：楊業璐（1986-），女，河北張家口人，本科，助理工程師，研究方向：熱能與動力。