烧结过程自动控制技术的发展

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鞍钢技术

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烧结过程自动控制技术的发展

宋艳明(鞍钢房产建安公司)

　　摘要　介绍了烧结过程总体控制系统过程计算机中各组模型的概况,包括烧结机横向燃烧状况控制系统的组成、控制模型及应用结果等。　　关键词　烧结　自动控制　模糊控制

TheDevelopmentofAutomaticControlforSinteringProcess

SongYanming

(AISCHousePropertyConstructionandInstallationCo.)

　　Abstract　Generalsituationofvariousmodelgroupsofprocesscomputerofoverallcontrolsystemforsinteringprocessareintroduced,whichincludethecontrolsystemcom-,controlmodelandappliedresults,etc.positionforcrosscombustionofsinteringmachine

　　KeyWords　sintering　automaticcontro　lfuzzycontrol

1　引　言

烧结过程主要是为高炉生产提供足够数量的、符合炼铁生产要求的烧结矿。其主

要目的是稳定烧结操作,保证烧结矿质量,降低生产成本及能耗。

目前普遍使用的是Dwight-Lloyd(DL)

型烧结机,其烧结过程是:将通入原料层(即烧结床)上部的空气向下抽吸,使预先混合在原料中的焦粉燃烧,由此所产生的热量促进了矿粉的烧结反应及熔融(或半熔融)反应。由于冷却后的生成物具有较高的气孔

宋艳明　工程师　鞍钢房产建安公司率,因此得到了与原料矿石不同的烧结矿。　　烧结过程总体控制系统应具备以下几部分功能:

(1)使烧结配料稳定,提高收得率。

(2)质量稳定,节约辅助原料。包括控制烧结矿化学成分,采用烧结矿质量控制模型。

(3)生产过程自动化,降低生产成本。稳定生产过程,需要采用各种控制模型和控制手段。

(4)生产维护自动化。

2　横向烧结状况控制

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低(粉矿量增加),生产成本增加,还造成烧结矿质量波动。为保证横向均匀配料,要开发一个自动控制系统,其功能是使在卸矿站侧烧结台车底下的温度计的指示值变得均匀。

2.1　控制系统概况

2.1.1　控制系统的组成

在卸矿站侧烧结台车正下方4～5个点上设置温度计(热电偶),用来检测横向燃烧的均匀性(输出温度值);在横向分布的4～5个点上设置超声料位计,检测烧结料床的料位;在各个分路阀门上设置阀门开口度计,检测各分路阀门的开口度。将这些测量值输入到控制模型中,控制系统每10min进行一次控制,通过调节装料站处的横向料位,使台车下的横向温度达到均匀。而料位调节则是通过自动改变分路阀门的开口度来完成的。

2.1.2　控制模型

在此控制系统中,约有40min的滞后时间,此外还有与相邻位置料位的相互作用,据此在预报值和相互作用的基础上开发了一个控制模型,用于分析和标明烧结台车下侧的烧结料层温度特性并对其进行控制。该模型的输入参数是:台车下侧的煤气温度;烧结料床料位,分路阀门的开口度;烧结带速度。模型依据上述输入参数完成下列计算:滞后时间计算;台车下侧煤气温度预报计算;烧结料床料位(补偿与邻近料位的交互作用);分路阀门开口度计算。最终输出各个分路阀门的开口度。

2.2　实际应用结果

通过采用这一系统,台车下侧的横向温度差可以减少一半左右,减轻了横向温度分布的离散程度,改进了燃烧效果,返矿粉减少了约1.6%,提高了收得率。

2000年第2期

为了在降低生产成本的同时,稳定烧结矿的质量,必须使烧结带纵向和台车横向都保持恒定的燃烧速率。在纵向上,要求燃烧完成点(BTP)接近烧结机生产线末端,并尽

量减少BTP在横向的变化。

控制纵向燃烧均匀性的技术已较为成熟,而横向燃烧控制却较为困难,人们试图用模糊控制技术解决此问题。3.1　均匀燃烧控制系统概况

均匀燃烧控制系统图如图1所示。

图1　台车横向燃烧速度控制系统

为了检测燃烧完成点BTP,并确定台车横向的燃烧均匀性,在台车纵向上安装了5行废气温度计,每行在台车横向有4个测量点,共设20个温度传感器,每4个测量点所测得的温度变化可作为均匀燃烧情况的指示。台车横向的燃烧速率分布可通过改变横向布料密度来加以控制。布料密度用刮板刮切出的物料量来表示。刮板将烧结料床表面刮平,刮切出的物料量用装在刮板前面的5个超声波料位计测出,用5个分路阀门来控制给料器的给料量。

3.2　模糊控制系统

横向均匀燃烧控制系统使用级联控制,如图2所示。

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图3　模糊控制成员函数

　　将纵向平均废气温度最大的位置看成是燃烧完成点BTP。所测得的台车横向4个

图2　燃烧速度级联控制系统

测量点的BTP位置平均值的温度偏差作为

模糊控制系统的输入,输出量为5个刮切量值。实际上,由于将台车宽度中点的刮切量作为基准,以此基准刮切量为依据来控制其它各点刮切量偏差,所以最终只有4个输出值,所采用的模糊控制规则即为生产规则。3.3　控制结果

上述控制系统在日本川崎钢铁公司水岛厂3号烧结机进行实际应用。结果表明,台车横向4个测量点的废气温度最高值和最低值在纵向得到跟踪。将基于模糊控制的自动控制系统所测得的横向废气温度变化和人工控制时所测得的废气温度变化进行比较表明,采用自动控制后,在台车纵向的每个位置上,横向误差都降低了。废气温度最多降低了100℃以上,温度分布范围从100～120℃缩小到30～40℃。

系统的二级控制环路是台车横向布料密度(刮切量)控制器,用分路阀门作为执行器。试样PI(比例积分)控制由DDC(数字直

接控制装置)来完成。一级控制环路是该控制系统的核心。台车横向燃烧速率变化由上述5行20个废气温度计测出。模糊控制器输出的刮切量设定值输出到横向布料密度控制系统(二级控制环路),以便根据模糊控制规则来减少误差。

由于烧结过程有40多分钟的滞后期,而且多个输入量和输出量相互干扰,系统呈现异常复杂的状态,常规控制系统难以完成控制任务,故而应采用已掌握操作经验的模糊控制。

在模糊控制中所应用的模糊集为输入端和输出端的共有,包括7种模糊变量,将每个输入和输出定义成如图3所示的“人”字形成员函数。这7个模糊变量的意义如下:NB——负大;NM——负中;NS——负小;ZO——零;PS——正小;PM——正中;PB——正大

。

4　专家系统在烧结生产中的应用

目前在烧结生产中所采用的专家系统大都是诊断型的。如果将烧结原料即铁矿石的处理也包括进烧结厂的生产流程中,则可()。

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2000年第2期

同,CaO最容易熔化,而MgO最难熔化。另一方面,由于FeO含量在烧结过程中因氧化和还原反应而变化,所以要通过对实际生产数据进行多重回归分析所获得的回归方程来预报。

5.1.3　最佳配料比计算

对于烧结过程控制来说,必须使原料配比最佳化。这里有两种相互矛盾的要求:要同时控制4个组分,并防止发生大的变化,以免造成过程波动。

通过推算可得知,最佳配料比是要将偏差总量和配料比变化幅度控制在最小,可以通过目标程序设计来解决这个问题。5.1.4　操作指导显示

因为此控制系统包括4个控制目标分量、5种生产原料,并且这些原料之间相互干扰,这就使得控制操作很复杂。为了便于操作,开发了一种操作指导显示系统,使操作人员能直接了解操作状况。5.2　实际应用

日本住友金属工业公司的几台烧结机应用了上述控 …… 此处隐藏：3129字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……