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1、DCS在中型加热炉燃烧控制系统中的应用莱钢中型厂加热炉采用连铸坯，实现了坯料的热装、冷装及热缓冲工艺，其中热装比例达80%。加热炉采用步进式加热炉，加热才能130t/h，年设计加热量52万吨。使用燃料为高、焦炉混合煤气，分6段加热,加热到1250出炉。2系统配置1系统硬件组成系统由1台控制器和1台工作站构成。控制器采用日本东芝公司MCS1000系统，该控制器有控制回路32路，控制点数1200余点。工作站采用东芝FA3100工控机。该控制器可接4个操纵员接口站，工作站通过光纤连接到控制器上。控制器通过以太网和网关连接到远程经过级计算机。该系统配置图如图1所示。2系统软件控制器采用日本东芝基于分散
2、控制系统DCS的集总式控制系统TOSDIC-CIE1000，它是一种开放性的可灵敏改变规模的控制系统，采用ENGINGEERINGTOOL为控制软件。操纵员接口站由OIS1000系统构成，采用INTELLUTION公司消费的基于WINDOWS操纵系统的FIXDMACS5.65为监控软件。该监控系统具有人机交互、通讯、显示及存储、打印等功能，主要用于数据、图形显示，机组状态监控，机组数据输入，信息存储等各种有关操纵的功能画面。操纵的功能画面主要有两类，一是显示操纵画面:本画面一方面显示数据，显示方式为数字、曲线、棒图、历史趋势等。另一方面，具有功能软开关、软按钮等供操纵人员进展操纵。二是工艺流程
3、画面:显示设备的工艺布置、工艺流程及相应的检测数据。OIS1000标准屏幕治理流程如图2所示。3系统控制功能3.1炉温控制加热炉被分成上下预热、上下加热、上下均热6个温度控制区。区温度由DCS中的单回路PID控制器控制。分为C级联、A自动和M手动3种控制方式。其中C方式为计算机即程序加热方式，由CPU即加热炉经过级控制。A方式中操纵人员可从CRT设置SV温度设定点变量来自动烧钢。M方式从CRT操纵MV操纵变量来手动拖动流量阀门的开口度以调节炉温。温度控制器输出通过比例控制构造级联以确定助燃空气流量控制器和燃气流量控制器的设定点。每个区都装备有一对热电偶，DCS会自动选择温度较高的热电偶或者有源
4、的热电偶。为了防止上区和下区互相干扰，提供了主/从控制方式。上区温度控制优先于下区温度控制，下区的温度由上区按操纵员设定的主/从比控制。主/从控制只有在选择“主/从控制时才开场。3.2区助燃空气和燃气流量控制燃烧控制由燃气流量控制和助燃空气流量控制组成。2个流量控制均由区温度控制器控制输出。燃气流量和助燃空气流量受“双穿插限幅燃烧控制，即便在瞬间条件下也能使空气燃气比保持在一定的范围内。助燃空气流量借助测量孔板测量，通过差压变送器，并用助燃空气总管的温度和压力加以补偿。燃气流量借助流量孔板测量，通过差压变送器，用燃气总管的温度和压力补偿。空气/燃气比按根据烧嘴特性和燃烧负荷及燃气热量值的空/燃
5、比曲线自动补偿。双穿插限幅燃烧法通过根据炉温控制器的输出来控制燃气和空气流量比而具有使燃/空比保持在一适当范围的功能，而每个流量设定值都有根据实际流量确定的上下限。采用这种控制，能在任何瞬间以及稳定条件下高精度保持燃烧系统的多余空气流量。双穿插限幅控制原理如图3所示。3.3炉压前馈控制炉压控制用来保持一个恒定的炉膛压力,由DCS中的PID控制器控制。炉压在均热区测量并借助于用汽缸致动的烟道闸板进展控制。为了在出料门开关期间炉压保持在一定的范围内，炉压控制器输出用前馈修正系数补偿。除了防止炉压随燃烧负荷改变而改变外，把总的燃烧气流量当作计算炉压控制器输出的前馈修正系数的基准值。前馈控制通过稀释闸
6、板翻开或者助燃空气流量改变时进展补偿。补偿值由下面公式确定。dD=K1Dn-Dn-1闸板+K1Dn-Dn-1空气流量K1:常数Dn:干扰量nDn-1:干扰量n-1当出料炉门被翻开时,闸板锁定操纵控制变量MV被记忆MV1,PID随即被锁定,MV2供应了闸板制动器,MV2用公式MV2=MV1-X%定义,X%从CRT上设定。当出料门关闭时。在T1由软件定时器设定时间到前，仍向闸板制动器提供MV1。3.4空气换热器上游侧废气温度控制为了防止换热器温度超出预设定温度,通过向废气管道鼓入冷气体来控制空气换热器上游侧废气温度。上游侧废气温度用一个热电偶来测量，其信号送往DCS中的PID控制器。控制器用一个信
7、号控制位于稀释空气鼓风机入口的两只控制阀的位置。鼓风机起/停信号送至电气系统。3.5气体换热器下游侧废气温度控制气体换热器下游侧废气温度控制通过控制助燃空气的空气换热器旁通流量保持在最低温度上,以便在较低的温度下防止2台换热器受酸的腐蚀。控制器通过控制助燃空气进气管与助燃空气换热器出口管之间的调节阀旁通阀的位置来调节温度。3.6热空气泄露控制为了使换热器温度保持在平安程度上并防止助燃空气温度过高,通过向大气泄放热空气来进步通过换热器的空气流量。温度由位于助燃空气主总管的热电偶测量，其信号送往DCS中的一个温度PID控制器TIC-3020。同时，要求有一个防止助燃空气鼓风机喘振的最小流量。因此，
8、放泄流量由位于放泄阀管道上的孔板测量，其信号在经过压力和温度补偿后送往DCS中的流量PID控制器FIC-3030。TIC-3020与FIC-3030之间的高选信号将控制位于热空气排放系统中的放泄阀TCV-3020。在燃气总管的切断阀关断的情况下，TCV-3020由小于T1助燃空气和T2气体换热器下游处的排气温度的TIC-3020，FIC-3030及TIC-2081中的高选信号控制。TI，T2:由操纵员预设定温度。3.7燃烧平安和切断系统由于加热炉使用的气体为混合煤气，为了保证人和设备平安,燃烧控制在出现以下情况之一时要自动停炉或者自动锁定。煤气切断后自动进展氮气吹扫。此外，在操纵台发出报警闪光
9、和声响。1自动停炉的因素a电源“故障b仪表压缩空气动力压力“低c助燃空气压力“低d气压力“低e冷却水压力“低f通过操纵员“事故停炉2其它报警信号操纵中出现以下报警时,下面的一些控制如燃烧控制,氮气压力控制,炉膛压力控制及换热器进口侧废气温度控制均继续。报警在屏幕上显示。a氮气压力“低b助燃空气温度“高c空气换热器上游温度“高d冷却水温度“高e炉膛温度“高f气体换热器下游侧燃气温度“高该燃烧自动控制系统投入运行以来，性能可靠，运行稳定。加热炉燃烧平稳，炉温控制精度达1%，钢坯温度均匀稳定，钢坯黑印外表和中心温度30，氧化铁皮烧损1.1%,热耗以钢坯热上料产量130t/h时为例只有665kj/kg,根本杜绝了钢坯过烧发生粘钢和钢温过低造成轧机负荷过大等事故的发生，为后道轧制工序提供了合格的钢坯。