軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統的分析與研究

劉海軍

【摘 ?要】加熱爐是在軋鋼生產中較為關鍵的設備手段，加熱爐燃燒控制是生產中較為關鍵的技術手段，直接影響產品的質量與產量，涉及到了成本控制、節能減排等各個方面。加強對軋鋼加熱爐燃燒自動化控制系統的分析與研究，了解關鍵技術與手段，可以為軋鋼加熱爐燃燒自動化控制提供參考?；诖?，文章主要對軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統的性能、軟件、硬件以及功能進行了簡單的分析論述。

【關鍵詞】軋鋼加熱爐燃燒;自動控制系統;分析;研究;

軋鋼加熱爐中燃燒自動化控制系統因為檢測儀器可靠性較差、使用壽命相對較短，維護正常應用困難等因素的影響，導致其無法實現在線的實施精準測量，通過自動化的方式進行軋鋼加熱爐燃燒自動化控制系統的控制，可以加強對熱值與壓力等不斷變化數值的分析，根據具體狀況合理調整，進而提升資源利用效率，為各項工作有序開展奠定基礎。

1.軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統性能分析

智能控制系統主要就是利用計算機技術手段的優勢，實現對系統擾動與工況的全面系統分析，根據實際狀況合理的選擇對策與手段，進而達到最佳的工作目標，其主要目的就是一種利用數理邏輯系統，基于少量模糊信息，基于特定的推理準則分析獲得近似或者精準的結論與控制策略，實現智能控制管理，進而實現對軋鋼加熱爐燃燒自動控制?；谥悄芸刂颇繕撕瘮蹬c人工智能技術為基礎，通過模糊邏輯處理方式，基于軟件與硬件系統，充分的凸顯了計算機高速運算以及邏輯分析的優勢，可以實現控制規律的在線自動選擇、工作參數的在線自動調整與控制，實現設置值的自動修正，基于邏輯推理進行自動學習控制。

加熱爐的熱控系統通過智能化的控制處理，可以優化爐內的燃燒過程，實現自動的最佳控制，達到最佳燃燒，加熱爐則無需通過人工干預可以實現燃燒，可以對煤氣熱值的變化或者熱符負荷的變化進行及時自動的反應以及調整，進而保障在爐內溫度吻合熱工制度規定的設定數值，靜態誤差則控制在1%范圍中。加熱燃燒在智能控制的全自動模式之下，則可以將加熱段與均熱段各個區域中的溫度實際值控制在1%的范圍中。

在加熱爐加熱鋼坯過程中，燃料燃燒過程中產生的熱量主要通過加熱鋼坯質量，同時也有部分通過煙氣帶走以及爐體散熱等方式損耗，最為關鍵的就是排煙損失。為了保障空氣可以與燃料充分的混合，一般狀況之下通過控制過剩的空氣量進行控制，而在長期的工作過程中主要通過經驗分析，缺乏精準性。加熱爐燃料與空氣中的合理配比是提升高效燃燒的關鍵手段，基于實際狀況調整空燃比則可以有效的提升資源利用效率與質量。

2.軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統結構

在控制室內的控制工作站主要就是通過以太網的方式連接系統，可以直接讀取相關信息數據，了解溫度、流量以及壓力、閥位開度等參數，通過智能控制終端檢測數據參數，利用專家系統實現對數據的有效處理、分析，判斷分析實際的狀況，通過規劃與控制系統確定要采取的措施與手段，將數據利用以太網傳輸給PLC驅動現場執行機構實現控制管理。

2.1測控系統硬件設計

分析工程生產環境，了解其存在的干擾因素，為了保障加熱爐燃燒工況系統的安全穩定運行，在系統設計中通過采集模塊與處理模塊設計分析。采集模塊主要是通過煙氣體分析儀器以及智能變送器共同構成。其中采集模塊主要就是將殘氧信號與可燃氣體信號傳輸給處理器模塊，而處理器模塊則主要就是進行采集信號的轉換處理。

處理器模塊可以利用工業以太網以為通信接口，實現對下位機數據遠場存儲、分析與褒報警，在信號傳遞到DCS系統中，達到修正加熱爐信號的目的，控制系統現場單元其具有數據采集、數據轉換等相關功能，可以將數據傳遞給上位機進行數據處理。系統可以基于現場狀況進行對應的處理。

在安裝過程中，殘氧測控制系統設備安裝位置直接影響爐內含氧測控系統是否可以穩定運行。在殘氧測控系統中氧探頭是較為重要的測量設備，可以深入到加熱爐的內部系統中。因此要配備高溫保護套管，保障其可以在高溫狀況之下安全的采集數據參數。監測點安裝位置要分析風量、燃料量等因素，要分析慮爐壓、爐體密封等相關因素，合理的設置安裝氧探頭的位置，保障其可以精準的反應加熱爐內部的燃燒狀況。

2.2測控系統軟件設計

加熱爐燃燒工況測控系統軟件主要是通過PLC控制器以及WINCC組態編程構成，其中PLC控制器的主要責任就是安裝煙氣分析儀之后，實現對加熱一區和二區段中殘氧量以及可燃物濃度信號的轉換處理，通過PLC 實現信號轉發處理，上位機的軟件系統為了保障系統的穩定運行，設置了加熱爐加熱段、均熱段殘氧以及可燃物含量數據讀書顯示系統，可以基于具體的工藝要求，通過曲線圖、幫線圖以及瞬時值的方式顯示分析，設置了報警系統。

上位機通過WINCC工業監控軟件為基礎進行開放，通過各個爐段的燃氣值與空氣值，利用計算模塊中不同燃料中殘氧量與空氣過剩系數對應的圖表參數，獲得數值系數判斷其是否處于最佳的燃燒區域，如果不處于最佳的燃燒區域則會報警顯示，輸出空氣過剩系數，通過操作人員或者系統實現對空氣、燃氣量的調整，形成一個閉環控制系統，保持最佳燃燒區，在人機界面則可以直觀的顯示狀況，分析各個段中的燃燒狀況。

2.3系統功能設計

智能控制系統中主要有工藝流程圖、智能控制圖、現場參數圖以及實施趨勢圖、歷史趨勢圖等不同的功能記錄分析歷史信息與參數，了解具體的運行狀況。通過工程是權限、鋼坯跟蹤以及停軋降溫設置的方式分析運行狀況，了解其具體的參數，合理控制分析。

結束語

文章主要對軋鋼加熱爐燃燒自動控制系統的分析與研究，通過對在線控制系統的分析，利用在線測量系統實現對空氣過剩系數的在線調整與優化，利用系統實現控制，可以有效的提升工作效率與質量，節約能源，提升了能源的利用效率與質量。

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（作者單位：蘇州正益誠新能源科技有限公司）