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1、高炉热风炉自动控制系统的设计与应用,电气工程硕士论文摘 要 热风炉是当代高炉冶金生产中不可或缺的加热入炉空气设备，它的主要作用是为高炉提供连续的炽热空气。在有限的条件下，尽量提高热风温度为高炉高产、稳产、节能、降耗创造了有利条件。热风炉本体需要监测控制的参数非常多，尤其各个温度点的变化规律性不强，线性特点较差；而且热风炉的操作随动性不强，运行检测参数反应比控制操作动作严重滞后等。总之，热风炉的自动控制是一个随时间变化而变化的复杂工业经过。在客观条件受限的前提下，如何把热风炉拱顶温度的控制系统设计合理，就显得尤为重要。 本文以某钢厂 1号1800m3高炉大修为背景，结合 1#高炉热风炉的控制要求
2、及工艺流程，提出并设计了系统控制方案。根据控制方案，分别对 PLC 系统和上位监控系统的硬件分别进行设计，下位机采用 AB RSLogix5000 编程软件，实现全自动换炉流程。上位机监控以组态软件RSNet Worx为开发工具，完成操作画面的设计，除此之外还设计了报警、经过参数和历史趋势画面等，更好的对热风炉系统的工艺流程进行动态监视和管理，并对历史数据和曲线进行保存归档，及时发现现场异常状态发出报警信号。 笔者深切进入分析高炉热风炉的工艺流程和针对热风炉燃烧经过中温度变化大、很难实现实时控制，重点研究了热风炉燃烧的控制方案。分析和总结原有控制系统存在的问题，同时以废气温度和拱顶温度为参考，
3、设计出由 DCS 和PLC 组成的基于煤气和空气双穿插限幅热风炉自动控制系统，鉴于热风炉燃烧经过存在强耦合的特点，设计出智能模糊解耦控制，进而建立起模糊控制规则表。 基于系统控制方案对系统的硬件和软件进行测试，现场试运行效果佳，到达系统的控制要求，在稳定性和可靠性方面得到了很大的改善，获得预期效果。 本文关键词语 ： 高炉热风炉；Control Logix 控制器；自动控制；穿插并联限幅；智能模糊解耦 。 Abstract Hot blast stove is an indispensable heating air equipment i n modern blastfurnace meta
4、llurgical production,Its main function is to provide continuous hot airfor blast furnace.Under the limited conditions,it creates favorable conditions forhigh production, stable production, energy saving and consumption reductio n ofblast furnace to increase the hot air temperature as much as possibl
5、e.There are manyparameters that need to be monitored and controlled for the hot blast stove,especially the change regularity of each temperature point is not strong, and thelinear characteristics are poor; moreover, the operation of the hot blast stove is notstrong, and the feedback of operation and
6、 detection parameters lags behind thecontrol operation seriously, etc. in a word, the automatic control of the hot blaststove is a complex industrial process that changes with time.On the premise oflimited objective conditions, how to design the control system of the hot blast stovedome temperature
7、is particularly important. In this paper, based on the No.1 1800m3 blast furnace overha ul of a steel plant,combined with the control requirements and process flow of the No.1 blast furnacehot blast furnace, the control system scheme is proposed and designed. According tothe control scheme, the hard
8、ware of PLC system and upper monitoring s ystem aredesigned respectively. The lower computer uses AB RSLogix5000 programmingsoftware to realize the process of automatic furnace change.The upper computermonitoring uses the configuration software (Rsnetworx) as the development tool tocomplete the desi
9、gn of the operation screen, in addition to the design of the alarm,process parameters and historical trend screen, which can better monitor and managethe technological process of the hot blast furnace system, save and archive thehistorical data and curves, and timely detect the abnormal status on si
10、te and send outthe alarm signal. The author deeply analyzes the technological process of the hot blast stove ofthe blast furnace and focuses on the combustion control scheme of the hot blast stovein view of the large temperature change in the combustion process of the hot blaststove and the difficul
11、ty in realizing real -time control. The existing problems of theoriginal control system are analyzed and summarized. At the same time, taking theexhaust gas temperature and vault temperature as references, an automatic controlsystem based on gas and air double cross limiting hot -blast stove compose
12、d of DCS and PLC is designed. Considering the strong coupling characteristic of hot -blaststove combustion process, intelligent fuzzy decoupling control is designed, thusestablishing a fuzzy control rule table. Based on the system control scheme, the hardware and software of the systemare tested, an
13、d the field trial operation effect is good, reaching the controlrequirements of the system. The stability and reliability are greatly improved, andthe expected effect is achieved. Key words : Blast furnace hot blast stove；Control Logix Controller；Auto-Control；Cross parallel limiting；Intelligent fuzz
14、y decoupling 。 文章为硕士论文，如需全文请点击底部下载全文链接】 1.2、国内外研究现在状况 1.2.1、国外研究现在状况. 1.2.2、国内研究现在状况 1.3 、本文研究内容及构造布置 第2章 热风炉燃烧控制系统 2.1、热风炉的简介. 2.2 l、#高炉热风炉整体工艺构造 2.3、本章小结 第3章 高炉热风炉自动燃烧控制方案设计 3.1、主要工艺控制流程. 3.2、单炉手动换炉 3.3、热风炉燃烧控制方案 3.3.1、比值控制 3.3.2、改良的控制系统 3.3.3、智能模糊解耦控制加前馈控制 3.4、本章小结 第4章 热风炉自动控制系统软硬件设计. 4.1、硬件设计 4.
15、1.1、热风炉自动燃烧控制系统控制器的硬件选型 4.1.2、热风炉燃烧控制系统网络架构 4.2、热风炉控制系统软件设计 4.2.1、软件设计总体框架 4.2.2、系统的程序设计 4.2.3、EPKS经过控制软件操作画面制作. 4.2.4、最终的报表 4.3、本章小结 第5章 系统测试. 5.1 、硬件测试. 5.2、软件测试 5.3、运行效果 5.4、 本章小结 结 论 本文以某钢厂炼铁厂1号高炉为主要研究对象，通过分析发现该高炉当前热风炉控制中的燃烧经过和换炉经过控制采用的仍然是人工控制和半自动化控制相结合的方式，华而不实人工控制处于主导地位，由于人工控制的不确定性，高炉燃烧控制的实际效果无
16、法知足实际需求。为提高该高炉的控制精度和自动化程度，本文结合热风炉燃烧的基本工艺流程和控制经过及其重点，总结提出了热风炉的自动化控制的实现方案，并根据自动化控制方案，立足于现有的软硬件系统，开发研究高炉热风炉燃烧自动控制系统的软件和硬件部分，并在现场进行了试运行，且获得良好效果，对于高炉燃烧的自动化控制系统具有非常重要的实践性意义。 通过查阅相关的资料文献，对热风炉的基本构造和工艺流程进行了深切进入研究，并针对性的对热风炉的燃烧控制策略进行了分析研究，对于当前国内钢铁冶炼中热风炉控制所存在的手动、半自动和自动化智能化换炉方式进行了分析研究，比拟其优劣，在控制策略和控制方式研究的基础上，提出了高
17、炉热风炉自动化控制的实现方案，确立了基本的控制目的，并以主要的控制元件和阀门参数为基础，研究设计了燃烧控制系统的实现方案，确定了换炉控制、燃烧控制的实现策略，制定了具体的混风温度控制策略和详细的实现经过，根据高炉燃烧控制的实现方案，通过Logicx5000工程工具，从系统功能图、热风炉的自动控制设计等方面开发建立了高炉燃烧自动控制系统的控制软件，并在现场进行了调试与试运行，获得了较好的控制效果，对于原来的半自动化控制具有很大的优势、较高的安全性和较低的成本，实现了本文研究的主要目的。 固然，该自动控制系统初步实现了最初对高炉燃烧进行自动化控制的预测料想，但是仍然存在如下问题： 1.自动控制的经
18、过中，在稳定状态下，控制效果较为良好，但是碰到相关的扰动时，如送风温度剧烈波动、进气量和助燃空气量发生突变时，控制的有效性下降，甚至某种情况下，需要人工干涉才能恢复。 2.完全自动化的控制地域阀门控制的灵敏性、安全性和耐久性都提出了更高层次的要求，因而也意味着更高层次的成本，更高层次的控制精度更是增加了对于控制器件质量的要求。 以下为参考文献 1 贾冯睿，刘杨，冯耀强，等.高炉热风炉高风温技术J.工业炉，2018, 31(4):5-8. 2 罗美莲.涟钢l#高炉热风炉燃烧经过自动控制系统设计与实现D.武汉:中南大学, 2006. 3 李晶，武靖故，张永亮.高炉冶炼经过的复杂性机理及其预测研究J
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