加热炉燃烧模糊控制系统应用探讨

摘 要：随着我国经济的快速发展，钢铁工业也得到了不断的发展，在制造钢铁产品的过程中需要使用到加热炉对产品进行燃烧从而来实现产品的生产。在使用加热炉燃烧的过程中，应用模糊控制系统能让加热炉的燃烧实现更好的效果，并能提高产品生产的效率，因此本文对加热炉燃烧模糊控制系统的应用进行了相关的探讨，现得出的结果报告如下。

关键词：加热炉；模糊控制；应用探讨

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.025

1 前言

在轧钢领域由于生产的需求，需要使用加热炉来进行相关产品的生产，而加热炉在这个领域当中是主要的能耗设备之一，在运用加热炉的过程中，如果不能合理的操作会造成能耗的增加，因此对加热炉的相关合理燃烧进行良好的解决，不仅能对轧钢领域的经济效益进行提高，还能有效降低能源的消耗。随着技术的不断发展，目前在使用加热炉进行燃烧的过程中会采取模糊控制系统来让燃烧达到合理的程度，从而能对加热炉的加热状态进行控制，解决其大惯性、时变的参数复杂和纯滞后的问题。模糊控制指的是利用模糊数学的相关基本思想以及对理论进行控制的方法。工程师会对系统的动态进行简化，从而能对其进行更好的控制。加热炉作为较为复杂的系统，由于其在运转过程中变量较为复杂，因此对模糊控制系统在加热炉燃烧中的应用进行研究具有重要的意义。

2 模糊控制系统的相关设计原理以及过程

2.1 相关的设计原理

在模糊控制的系统中，其基本的原理为对专业的技术人员以及优秀的操作员工在现场的经验进行相关的总结，然后从模糊控制的结构中将误差和误差的相关变化率进行选取，将其作为參照并输入，这样就能对一维模糊控制中的动态性能不足的问题进行解决，同时还能对维数过高时控制规则太过复杂的问题进行避免，对较为困难的缺点进行解决。在通过上述的步骤处理之后，能够将控制过程中所产生的误差和误差的变化率合成成关于模糊量的算法，从而能得出模糊的规则表，将模糊控制中的相关规则进行自适的修正。

2.2 相关的设计过程

在对加热的温度进行控制的过程中，要对温度分为三档来进行控制，三档均热段分别为（1250±10）℃，（1230±10）℃以及（1210±10）℃；而三个加热的段分别为（1230±10）℃，（1190±10）℃和（1150±10）℃。在加热炉进行预热的阶段没有特定的要求，而在对档位进行相关的选择时要将毛轧主电机中的实际电流作为主要的依据，如果在加热的过程中，电流的数值超过了规定的电流数值范围，则要对温度的档位进行降低；当加热炉中炉膛的压力过高造成炉尾出现冒火的现象，则要选择比较低温的档位。

3 模糊控制系统的具体应用

本文在结合一定的实际情况并进行相关的分析之后，在使用加热炉进行加热时，主要采取以下的措施来实现模糊控制。

3.1 采用“短周期”来进行预测

要想更好对加热炉的炉温进行控制，则要对滞后的问题进行解决。在应用模糊控制系统的过程中，可以采取“短周期”的方式来对加热炉的温度进行模糊的控制，具体的应用过程为：对各个阶段加热炉的情况进行观察，并对每一个阶段的炉温选择一个能进行预测的短周期，一般时间为3分钟至5分钟，对在“短周期”中加热炉温度的变化进行统计，然后对10分钟至15分钟之后炉温的水平进行预测，然后将预测的结果作为对燃料和空气进行调节的依据。采用这种方法能对调节的周期进行缩短，并且能对调节的速度进行提高，同时还能对炉温超标的问题进行调节。

3.2 将模糊控制和PID控制进行结合

为了更好实现对加热炉燃烧的控制，可以将模糊控制和PID控制相结合，该种方法能利用两种控制系统的优点，既能对PID控制中静差小和稳定性较好的有点进行保留，同时又能利用模糊控制中对参数能够自适应和调节的速度较快的优点，对两种控制方法优点的发挥横杆尽量将不利的因素避免。但是值得注意的是由于模糊控制系统在进行应用的过程中其输出的调整是一种非连续性的状态，因此对于加热炉的系统稳定以及调节阀会产生一定不利的影响，这时则需要应用PID控制系统才能取得较好的控制成效。在将模糊控制和PID控制进行结合应用时，当系统所产生的偏差比较大时，则侧重模糊控制，对系统的响应进行提高，当系统的偏差比较小时，则侧重于使用PID控制进行调节处理。

3.3 对配风量进行确定

在使用加热炉进行燃烧的过程中需要对配风量进行确定，而最佳的确定因素是燃料的成分、最佳的空气过程系数以及燃料的流量等。在对最佳的配风量进行确定时存在一定的困难。在模糊系统的各个控制阶段，和配风量相关的参数较多，主要有重油的阀位和流量、煤气的压力以及操作人员对煤气的种类进行确认等。但是在对配风量进行确定的过程中其条件并不充分，因此需要进行相关的实验来作为依据。而经过研究人员的研究，能确定控制过程中各个因素对最佳配风量的相关影响，从而能对因素和配风量的关系进行确定。而在加热炉燃烧的过程中，燃料发热的数值所产生的变化是一个非线性的函数，对于加热炉的燃烧系统而言，燃烧的介质是由重油、转炉煤气以及高炉煤气组成，因此其配风的问题会更加复杂，而采用模糊控制则是对配风量问题进行解决的有效途径。

4 结束语

加热炉燃烧的过程中其影像的因素比较复杂，并且加热炉作为轧钢产业中能耗较大的设备，对其燃烧进行控制能有效降低能源的消耗和提高产品生产的效率。模糊控制系统是适合对较为复杂的程序进行控制的方法，通过实际的应用表明，模糊控制系统能对加热炉的配风量、燃烧的温度以及调节等进行良好的控制，从而能有效提高加热炉的工作效率和降低能源的消化。

参考文献：

[1]郭小威.加热炉智能动态燃烧气氛控制系统开发与应用[J].天津冶金，2014，04（26）：56-59.

[2]赵波.模糊控制系统在宽带钢数字化加热炉的应用[J].自动化应用，2013，12（18）：27-28.

作者简介：杨业璐（1986-），女，河北张家口人，本科，助理工程师，研究方向：热能与动力。