[发明专利]脉冲炉的炉压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲炉的控制技术，尤其涉及一种脉冲炉的炉压控制方法。

背景技术

斯坦因(Stein公司于1997年11月，第一次将脉冲技术应用在板坯加热炉上。在中国国内，全数字式脉冲炉在少数钢厂得到了应用。在实际应用过程中脉冲炉在提高热效率、降低能耗、改善炉内温度场的均匀性等方面发挥了积极的作用，但由于脉冲燃烧的不连续特性，导致炉内气流不稳定、炉压波动较大。炉压的主要扰动因素有：

1)步进梁的周期移动严重影响炉内气氛；

2)板坯加热炉的炉门设计比棒线材等加热炉要大的多，频繁的开闭对炉压影响很大；

3)由于脉冲燃烧技术的特性，频繁的脉冲切换对炉内气流形成很大冲击；

4)不同的烧嘴能力和分布位置对炉内气流的影响；

5)扫描顺序对炉压的影响。

脉冲炉炉压控制是普遍认为比较棘手、难以解决的一个问题，现有的控制方案较少，还没有很好的应对措施，在当前应用过程中大多数均基于常规炉的炉压控制方法。常规炉和蓄热式加热炉采用连续燃烧控制的形式，炉压一般可以通过纯PID控制器或前馈-反馈控制器来解决。但脉冲炉不同于上述加热炉，它采用一种间断燃烧的方式，基本原理是采用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比(通断比)实现加热炉的温度控制。由于脉冲炉固有的特性，全炉脉冲烧嘴一直处于不连续的启闭状态，且由于烧嘴设计能力的不同，它们对炉膛气流的冲击大小不一，时长不一，区域不一，用传统PID控制方法，炉压波动剧烈，控制失效。针对上述常规控制方法中的缺陷及脉冲燃烧的特性，如何简单有效的稳定炉压成为亟待解决的一个难题。

目前较多采用的解决方案包括如下四种：

方案一：单PID控制回路。

炉膛压力通过PID调节器来设定，PID调节器对炉压设定值和压力变送器回馈的炉膛实际压力进行采样，并按照增量型PID算法计算出偏差值，由偏差值的正、负控制执行器的正转和反转，由偏差值的大小控制执行器转动量的大小。单PID调节器通过合适的参数调整可以有效的控制常规炉的炉压，但由于炉压调节的滞后性较大、脉冲炉要求的实时性较强，而单PID控制回路不能快速响应，因此单PID控制回路在控制脉冲炉炉压方面具有一定的局限性。

方案二：前馈-反馈控制系统。

这种控制系统是为克服炉压纯滞后、调节不及时而提出的。炉压变化的决定性因素是炉内烟气量的变化，而烟气量与进入炉内的燃料量和空气量成正比，可以采用加热炉燃料总消耗检测信号作为前馈量，组成前馈-反馈控制系统。这种系统可以有效的克服控制中的纯滞后现象，但还是属于定值调节系统类型，对于定值调节系统调节过程中存在的其它问题仍没有很好的解决，因此控制效果也不理想。

方案三：模糊PID控制。

模糊PID控制具有快速响应的特性，能及时抑制脉冲燃烧的不连续性带来的影响，但它同时具有如下不可克服的缺点：

1)模糊查询表的建立比较困难；

2)自学习功能占用大量的系统资源而且稳定性不高；

3)可移植性差。

方案四：均热段常规控制。

取压点一般都在均热段，为了减小脉冲控制对炉压的影响，在均热段采用常规控制以稳定炉压。其缺点在于：

1)均热段采用常规控制，烧嘴类型和控制方法均不同于脉冲燃烧，额外增加了成本和工作量；

2)均热段采用常规控制，该段失去了脉冲燃烧的优势；

3)均热段采用常规控制，加大了炉压调节的滞后特性。

发明内容

本发明旨在提出一种能够简单有效地稳定脉冲炉炉压的方法。

根据本发明的一实施例，提出一种脉冲炉的炉压控制方法，包括：

在脉冲炉内设置测试脉冲炉炉压的测试机构和调节脉冲炉炉压的控制机构，控制机构包括可调节的闸板阀位；

计算前馈量，包括计算空、煤燃烧产生的第一烟气量、稀释风机抽取的稀释风折合的第二烟气量和暖保风机抽取的第三烟气量，将第一烟气量、第二烟气量和第三烟气量总和后作为闸板阀位调节的前馈量；

对闸板阀位的阀门特性曲线进行修正以减小非线性因素的影响，依据修正后的阀门特性曲线调节闸板阀位；

监控炉门状态，在炉门打开时将闸板阀位关闭预定的角度，在炉门关闭时将闸板阀位打开预定的角度；

监控烧嘴状态，调节参与燃烧的烧嘴的数量和顺序，以及参与燃烧的烧嘴的启闭动作。