轧钢加热炉燃烧自动控制系统的分析与研究

刘海军

【摘  要】加热炉是在轧钢生产中较为关键的设备手段，加热炉燃烧控制是生产中较为关键的技术手段，直接影响产品的质量与产量，涉及到了成本控制、节能减排等各个方面。加强对轧钢加热炉燃烧自动化控制系统的分析与研究，了解关键技术与手段，可以为轧钢加热炉燃烧自动化控制提供参考。基于此，文章主要对轧钢加热炉燃烧自动控制系统的性能、软件、硬件以及功能进行了简单的分析论述。

【关键词】轧钢加热炉燃烧;自动控制系统;分析;研究;

轧钢加热炉中燃烧自动化控制系统因为检测仪器可靠性较差、使用寿命相对较短，维护正常应用困难等因素的影响，导致其无法实现在线的实施精准测量，通过自动化的方式进行轧钢加热炉燃烧自动化控制系统的控制，可以加强对热值与压力等不断变化数值的分析，根据具体状况合理调整，进而提升资源利用效率，为各项工作有序开展奠定基础。

1.轧钢加热炉燃烧自动控制系统性能分析

智能控制系统主要就是利用计算机技术手段的优势，实现对系统扰动与工况的全面系统分析，根据实际状况合理的选择对策与手段，进而达到最佳的工作目标，其主要目的就是一种利用数理逻辑系统，基于少量模糊信息，基于特定的推理准则分析获得近似或者精准的结论与控制策略，实现智能控制管理，进而实现对轧钢加热炉燃烧自动控制。基于智能控制目标函数与人工智能技术为基础，通过模糊逻辑处理方式，基于软件与硬件系统，充分的凸显了计算机高速运算以及逻辑分析的优势，可以实现控制规律的在线自动选择、工作参数的在线自动调整与控制，实现设置值的自动修正，基于逻辑推理进行自动学习控制。

加热炉的热控系统通过智能化的控制处理，可以优化炉内的燃烧过程，实现自动的最佳控制，达到最佳燃烧，加热炉则无需通过人工干预可以实现燃烧，可以对煤气热值的变化或者热符负荷的变化进行及时自动的反应以及调整，进而保障在炉内温度吻合热工制度规定的设定数值，静态误差则控制在1%范围中。加热燃烧在智能控制的全自动模式之下，则可以将加热段与均热段各个区域中的温度实际值控制在1%的范围中。

在加热炉加热钢坯过程中，燃料燃烧过程中产生的热量主要通过加热钢坯质量，同时也有部分通过烟气带走以及炉体散热等方式损耗，最为关键的就是排烟损失。为了保障空气可以与燃料充分的混合，一般状况之下通过控制過剩的空气量进行控制，而在长期的工作过程中主要通过经验分析，缺乏精准性。加热炉燃料与空气中的合理配比是提升高效燃烧的关键手段，基于实际状况调整空燃比则可以有效的提升资源利用效率与质量。

2.轧钢加热炉燃烧自动控制系统结构

在控制室内的控制工作站主要就是通过以太网的方式连接系统，可以直接读取相关信息数据，了解温度、流量以及压力、阀位开度等参数，通过智能控制终端检测数据参数，利用专家系统实现对数据的有效处理、分析，判断分析实际的状况，通过规划与控制系统确定要采取的措施与手段，将数据利用以太网传输给PLC驱动现场执行机构实现控制管理。

2.1测控系统硬件设计

分析工程生产环境，了解其存在的干扰因素，为了保障加热炉燃烧工况系统的安全稳定运行，在系统设计中通过采集模块与处理模块设计分析。采集模块主要是通过烟气体分析仪器以及智能变送器共同构成。其中采集模块主要就是将残氧信号与可燃气体信号传输给处理器模块，而处理器模块则主要就是进行采集信号的转换处理。

处理器模块可以利用工业以太网以为通信接口，实现对下位机数据远场存储、分析与褒报警，在信号传递到DCS系统中，达到修正加热炉信号的目的，控制系统现场单元其具有数据采集、数据转换等相关功能，可以将数据传递给上位机进行数据处理。系统可以基于现场状况进行对应的处理。

在安装过程中，残氧测控制系统设备安装位置直接影响炉内含氧测控系统是否可以稳定运行。在残氧测控系统中氧探头是较为重要的测量设备，可以深入到加热炉的内部系统中。因此要配备高温保护套管，保障其可以在高温状况之下安全的采集数据参数。监测点安装位置要分析风量、燃料量等因素，要分析虑炉压、炉体密封等相关因素，合理的设置安装氧探头的位置，保障其可以精准的反应加热炉内部的燃烧状况。

2.2测控系统软件设计

加热炉燃烧工况测控系统软件主要是通过PLC控制器以及WINCC组态编程构成，其中PLC控制器的主要责任就是安装烟气分析仪之后，实现对加热一区和二区段中残氧量以及可燃物浓度信号的转换处理，通过PLC 实现信号转发处理，上位机的软件系统为了保障系统的稳定运行，设置了加热炉加热段、均热段残氧以及可燃物含量数据读书显示系统，可以基于具体的工艺要求，通过曲线图、帮线图以及瞬时值的方式显示分析，设置了报警系统。

上位机通过WINCC工业监控软件为基础进行开放，通过各个炉段的燃气值与空气值，利用计算模块中不同燃料中残氧量与空气过剩系数对应的图表参数，获得数值系数判断其是否处于最佳的燃烧区域，如果不处于最佳的燃烧区域则会报警显示，输出空气过剩系数，通过操作人员或者系统实现对空气、燃气量的调整，形成一个闭环控制系统，保持最佳燃烧区，在人机界面则可以直观的显示状况，分析各个段中的燃烧状况。

2.3系统功能设计

智能控制系统中主要有工艺流程图、智能控制图、现场参数图以及实施趋势图、历史趋势图等不同的功能记录分析历史信息与参数，了解具体的运行状况。通过工程是权限、钢坯跟踪以及停轧降温设置的方式分析运行状况，了解其具体的参数，合理控制分析。

结束语

文章主要对轧钢加热炉燃烧自动控制系统的分析与研究，通过对在线控制系统的分析，利用在线测量系统实现对空气过剩系数的在线调整与优化，利用系统实现控制，可以有效的提升工作效率与质量，节约能源，提升了能源的利用效率与质量。

参考文献：

[1]耿欣，牛洪海，陈俊.轧钢加热炉燃烧优化控制系统的设计与应用[C]// 中国计量协会冶金分会2018年会.0.

[2]张晓军，胡会娥，翟炜.马钢某轧钢加热炉燃烧控制优化项目实施方案及可行性研究[J].安徽冶金科技职业学院学报，2017（1）.

[3]刘树，谭欧，徐朝辉.热连轧蓄热式加热炉全自动燃烧控制系统研究[J].轧钢，2018，34（2）：65-67.

[4]陈强.分析加热炉过程控制系统与节能降耗的结合策略[J].世界有色金属，2017（12）：39-39.

（作者单位：苏州正益诚新能源科技有限公司）