文档介绍：东北大学
硕士学位论文
步进式加热炉自动控制系统设计及研究
姓名:石勇
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:王福利
20050201
东北大学硕士学位论文摘要
步进式加热炉自动控制系统设计及研究
摘要
加热炉是冶金企业主要的过程设备,其自动控制策略是过程控制领域内的一
个重要的研究方向。如何使自动控制系统能够确保钢坯的加热质量、节约加热炉
的能耗、确保燃烧系统的最佳燃烧、延长加热炉设备的寿命一直是该研究领域主
要的研究内容
本文以山东泉信步进式加热炉控制系统为背景,首先在介绍加热炉工艺流程
以及加热炉自动控制系统的控制要求的基础上,介绍了控制系统中所使用的硬件
及组态软件的功能和特点,以及在控制系统软硬件平台上所进行的组态编程工作。
然后,本文对步进式加热炉的炉温控制、流量控制、炉压控制、烟温控制、换向
控制、钥坯出入炉控制和步进梁控制进行了实际应用设计。实际应用结果表明,
本系统采用的控制策略可获得满足开轧所要求的钢坯温度,并能保证煤气合理经
济燃烧以及安全稳定运行。
在实现步进式加热炉自动控制的基础上,为了优化待轧时的供热制度,本文
对加热炉的优化待轧问题作了深入的研究。通常,加热炉优化待轧策略的确定是
以炉子数学模型为基础的,但是工业过程的复杂性、不确定性等特点往往使得我
们无法得到准确的过程模型,这就给得出精确的优化待轧策略带来了很大的困难。
灰色局势决策方法是一种不依赖于过程模型先验知识的目标决策方法。本文在对
待轧过程和供热制度变化对钢坯出炉温度影响进行了深入分析的基础上,根据待
轧时间的不确定性,利用多目标灰色局势决策方法,得出了不同待轧时间的待轧
优化控制策略,达到节约燃料、减少烧损,保证钢坯加热质量以及待轧结束后能
及时恢复生产的目的。
关键词步进式加热炉双交叉限幅控制待轧灰色局势决策
东北大学硕士学位论文
玩
一
东北大学硕士学位论文
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取
得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或
撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确
的说明并表示谢意。
学位论文作者签名
日期、口才
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用
学位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文
的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将
学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
如作者和导师同意网上交流,请在下方签名否则视为不同意。
学位论文作者签名导师签名
签字日期签字日期咬
东北大学硕士学位论文第一幸绪论
第一章绪论
步进梁加热炉简介
轧钢工业的加热炉型一般有推钢式炉和步进式炉两种,但推钢式炉有长度短、
产低、烧损大,操作不当时会粘钢造成生产上的问题,钢坯断面温差较大,钢
坯背面滑轨擦痕多,难以实现管理自动化。由于推钢式炉有难以克服的缺点,而
步进梁式炉是靠专用的步进机构,在炉内做矩形运动来移送钢坯,钥坯之间可以
留出空隙,钢坯和步进梁之间没有摩擦,出炉钢坯通过托出装置出炉,完全消除
了滑轨擦痕,又有适合加热断面较大的坯料,钢坯加热断面温差小、加热均匀以
及可出空炉料,炉长不受限制,产盈高、生产操作灵活等特点,其生产符合高产、
优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求川
为了对钢坯实现有效的加热,步进式加热炉沿炉长方向分为预热段、加热
段和均热段,如图所示。有的步进式加热炉加热段分为一加热段和二加热段。
预热段长度较长,可以充分利用烟气来预热装炉钢坯,从而提高燃料的利用率。
钢坯在加热初期会因温差过大而产生热应力,因此要求控制升温速度。钢坯经过
预热段预热后进入加热段,加热段是加热炉中最重要的段,钢坯在加热段被加热
的程度决定了钢坯是否能被烧透、炉口能否正常出钢。均热段主要将钢坯均匀加
热到规定的出钢温度。若均热段温度过高,将出现钢体打滑现象,温度过低,则
不能出钢。三段的温度互相拐合,互相影响。
均翻加能预热吸
图步进式加热炉工艺图
步进式加热炉的热工制度主要包括温度制度、燃料燃烧制度和炉压制度等,
为了保证燃烧的高效进行,一般采用双交叉限幅燃烧控制系统和带动