文档介绍：大连理工大学
博士学位论文
钢铁冶金加热过程建模与综合优化控制方法的研究
姓名:张凯举
申请学位级别:博士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:邵诚
20040601
一——苎坠主兰———————————————————————————————~摘要域研究的热点,已取得了大量的研究成果,这其中包括加热炉的优化设定方法和燃烧然而,以往在控制系统设计时都是人为地把钢坯加热生产和轧制生产看成是两个相互独立的过程进行的,丽没有将这两个相互联系的过程进行综合控制。因此,为加热炉节能降耗而采取的各种控制方法不能保证整个轧钢生产线总体能耗、生产设备利用和产品质量指标的最优化。为此,本文从综合解决轧钢生产线总体能耗过大、降低轧钢过程生产事故的问题分析入手,提出了将加热和轧制工序相互协调,对钢坯加热过程进行综合优化控制的新的控制策略和方法,为从根本上解决轧钢生产能耗过大、提高轧机的安全性提供了热轧钢坯的温度是联系钢坯加热过程和轧制过程的重要过程参数,本文利用机理分析和离散状态空间相结合的方法建立了热轧生产过程中钢坯温度变化的数学模型,为钢坯加热过程基于轧制信息反馈的综合优化控制奠定了模型基础。加热炉炉温的优化设定和燃烧控制优化方法是实现钢坯加热生产综合优化控制的重要内容,本文对炉温设定问题中目标函数的确定及其优化策略进行了深入分析,对现有方法进行了改进,使炉温设定更符合生产目标的要求;通过综合利用燃料热值前馈和残氧分析反馈的方法,提出了一种基于空燃比优化的燃烧控制新方法,系统解决了钢坯炉内加热过程的优化问题。为解决加热炉炉温的在线优化问题,本文提出了基于模糊控制规则提取和神经网络技术相结合的钢坯加热过程综合优化控制策略,通过将轧制过程的生产信息及时反馈到加热生产工序。实现了对加热炉炉温预设定值波动的动态优化补偿。为实现加热炉基于轧制生产信息的综合优化控制,本文分别建立了基于温度反馈和轧制负荷变量反馈的钢坯加热生产的综合优化控制模型,仿真结果表明了方法的有关键词:步进式加热炉;钢坯温度;炉温设定;燃烧控制:综合优化控制;轧制负荷钢坯加热是轧钢生产线上的重要环节,担负着为轧制工序提供加热质量合格的钢坯的任务。对加热炉以节能降耗为目标的控制策略和方法的研究一直是冶金自动化领控制方法等等。全新的解决方案。效性。冶金自动化
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把加热炉设备、工艺及控制系统介绍加热炉的发展简介工业生产的节能降耗技术的研究已成为包括我国在内的世界各国关注的课题。冶金工业一直都是耗能大户,据统计,其能耗在各行业中首屈一指,占总能耗的%强‘”。轧制能耗。钢坯加热温度参数的合理确定,要综合考虑加热能耗与轧制能耗,随着轧制生产实际表明,两者一般是:墓叵担唇档涂T露仍颇芎脑黾%,同时会高加热炉的加热效率、降低加热能耗。对整个钢铁工业降低生产成本和节能降耗意义重大。如何在保证被加热钢坯能够进行有效轧制的前提下,最大限度降低加热能耗,已经成为冶金工业控制技术研究的主要方向。从生产和节能的角度出发,钢坯加热炉的生产目标主要有以下几个方面:被加热钢坯出炉时的表面温度达到轧制工艺要求的目标温度,同时钢坯的断面温差要小于工控制,最大限度降低加热能耗。钢坯表面氧化铁皮最少,加热质量最好。在保证加热质量的前提下钢坯的加热速度越快越好,可以提高加热炉的生产率甏岳矗主要从设备和控制两方面采取措藏降低加热能耗及提高加热质量【。钢坯加热炉是把初轧钢坯或连铸钢坯轧制成最终产品面对钢坯进行再加热的设备,以确保钢坯出加热炉时的温度达到顺利轧制所需的目标温度。按照加热方式的不同主要分周期式和连续式两种渲辛郊尤嚷谠粕导溆τ米钗F毡椤】。周期式炉是钢坯在炉内原地不动进行加热的炉子。它不适用于大量生产的情况,被辅助用于不能进行连续处理的特殊材质和极厚、单重很大的特殊尺寸的钢坯加热。连续式加热炉的工作是连续性的,坯料不断的加入,加热后不断的排出。按照坯料在炉内的运动方式可分为:推送式连续加热炉、步进式炉、辊底式炉、转底式炉、链式随着国民经济的持续快速发展,国家建设对能源的需求越来越大,经济发展对能源的需求与我国目前的能源短缺状况存在着巨大的矛盾,已经严重制约了我国现代化进程,特别是从年发生第一次世界石油危机以来,这种阻碍作用日益突出。因此对对轧钢厂而言,生产能耗主要包括两部分:钢坯加热工序的加热能耗和轧制工序的温度的降低,轧制能耗会增加,而加热能耗要显著降低,二者之间存在一定的比例关系。使加热能耗降低%,基于此,低温轧制工艺在钢铁生产中得到广泛应用R虼耍艺允许的最大断面温差。在满足生产目标的前提下提高燃料利用率,实现最佳燃烧
炉等。在上述炉型中,目前我国大型钢铁企业采用的基本上都是步