供应艾默生 DELTAV VE4022 DCS模块KJ3243X1-BB1

系统主要功能及策略

加热炉控制主要包括炉膛温度控制、燃烧介质压力控制、燃烧介质流量控制及部分设备保护控制。调整燃烧控制软件中的温度模糊控制程序和流量模糊控制程序参数：采样/控制周期，偏差模糊化因子，偏差变化率模糊化因子，输出量化因子，同时对模糊控制参数表进行了初步优化。

（1） 炉温控制

炉温控制是加热炉的核心控制部分，其目的是通过控制燃料—煤气和助燃剂—热空气的流量，使炉温的动态性能指标和静态性能指标满足工艺要求。

6段炉温检测、控制（含残氧分析），6段煤气、空气流量比例调节，6段煤气流量/累计及空气流量记录。

加热炉每段设二支热电偶测量炉温，经断偶检测器检定后送dcs系统的温度控制器，温度控制器的设定值由操作员设定。在炉子烟道内设有氧分析仪，对烟气的含氧量进行在线分析，信号送dcs系统中，自动参与空燃比修正。温度控制器送出的信号经过双交叉限幅控制、氧量反馈校正等环节后分别送给空气和燃气流量控制器，构成温度流量串级回路，调节空气和燃气的流量，以达到控制炉温的目的。为此我们采用条件判断语句模式，根据温度误差大小及其变化趋势对交叉限幅模式进行优化，从而使流量控制器的设定值准确。大大改善了温度控制效果。

为了克服双交叉限幅控制升降温时间较慢的缺点，控制中采用二自主度型前馈调节器技术以达到快速升（降）温的目的。采用这些先进的控制策略的目的是达到充分的燃烧和提高加热质量，以及作为轧机延迟时温度控制，并确保燃烧自动控制的稳定性。由于系统软件上存在的干扰问题，曾造成多次计算机死机、画面参数刷新缓慢等问题。经过优化，完全解决了存在的隐患，同时对空燃比自动寻优器进行了进一步的优化，调整了控制表中的一些具体控制参数，提高了控制精度，节约了燃料，满足了生产的要求，炉温控制精度在±5℃，升降50℃仅需12min。煤气压力扰动时温度曲线见图2。

（2） 炉压控制

炉压控制对保护炉膛炉壁和炉门，控制炉内合理的气氛有重要的意义。炉压控制采用单回路控制策略，它是通过调整烟道百叶窗的开度，从而调节烟囱的吸力，进而控制炉膛压力。因为炉压检测点位于出料端，出料炉门的开闭对炉压的测量有一定的干扰，编制控制应用软件对其进行修正是必要的。

（3） 煤气和空气压力控制

煤气和空气的压力控制采用单回路控制策略，它是通过煤气总管调节阀和助燃风机进风中的调节阀进行控制的。

 设备保护控制

由于加热炉温度高，燃料是易燃易爆的高焦炉混合煤气，因此采取必要的保护措施是必须的。本系统的保护措施包括换热器的保护、冷却水管保护及安全联锁控制保护。

a） 换热器的保护

换热器的保护是通过烟道掺冷风、放散预热空气进行的。烟道废气温度过高会烧坏换热器。通过测量换热器前的废气温度，当其超过报警预定值时，控制系统自动打开稀释风机。混入稀释冷风，达到降低烟气温度、保护换热器的目的。稀释风量根据烟气温度，由设在稀释风机出风口的自动控制阀进行控制。预热空气温度过高时，控制系统自动放散热空气，达到保护换热器的目的。

b） 冷却水管保护

炉内每个冷却水回路上均配有温度检测开关和流量检测开关，可对炉内每个水管进行间接监视。

c） 安全联锁控制

本加热炉设有完善的安全联锁装置。在空气或煤气在低压或断电事故发生时，控制系统可报警并安全地切断煤气供应，同时对煤气总管和各段煤气实行氮气隔断保护。

4 控制系统的软件设计

该dcs是目前先进的仪表过程控制系统，不但能完成自动化要求的各种过程监视、回路控制、顺序控制、逻辑控制、而且还具有运算、分析，统计、管理、专用燃烧控制算法等多种功能。dcs软件主要包括控制组态软件和监控组态软件两部分，根据工艺要求及设备编制加热炉实时控制应用软件，主要有：6个炉段的燃烧控制程序，每个炉段的燃烧控制程序包括：1个主程序，温度/空气流量/煤气流量控制子程序各1个;每个温度/空气流量/煤气流量控制子程序又各包括4个自寻优子程序;画面包括：①运转准备监视，②参数修改画面，③运转状态与故障状态监视，④报警画面，⑤操作指导画面，⑥控制流程画面，⑦仪表回路画面，⑧实时趋势画面﹑历史趋势画面记录画面。

5 效果及结论

由于该系统及现场仪表设计合理，控制策略及软件实施科学，致使加热炉的升温和降温都比常规控制策略和pid算法快，一般每升降50℃大节约需要18分钟;炉温控制精度大大提高，一般控制在±8℃范围内。钢坯断面温差在10～20℃，沿长度方向上，坯两端与坯中心温度差为20～30℃，满足了美国morgan公司引进的高速轧机的要求。本系统的不足是根据氧化锆的测试结果修正空燃比，效果不太理想。我们将探索和实验在没有热值仪的情况下真正能在现场运行良好的寻优算法去实现空燃比在线寻优。