专业的流量仪表资料网

提高加热炉温度控制鲁棒性的研究2005年8月(2)

由图1可知,在蓄热式加热炉控制系统中,有设备良好需求的是PLC核心控制器、煤气调节阀、测温热电偶、上位计算机。它们的性能指标相当于H 控制理论的矩阵A。根据工业现场的实践经验,PLC核心控制器、测温热电偶、上位计算机一般不存在性能下降的问题,只存在通常控制理论中所谓的完全故障问题。而煤气调节阀处于高温、多尘、维修保养困难的环境,条件恶劣,又属于机电一体化的设备,而济钢的煤气品质也较差,对煤气调节阀运行的影响较大。现场实际情况也证明,煤气调节阀的性能均有不同程度的、较显著的下降,对系统鲁棒性的影响最大,因此把降低煤气调节阀性能下降所造成的影响作为提高系统鲁棒性的关键因素来考虑。

2.2  针对加热炉工况跃变,提高系统鲁棒性的分析与实践

该蓄热式加热炉采用了比较少见的蓄热式空气、煤气双预热燃烧技术,该工艺流程就决定了每间隔2~4分钟就会进行一次换向燃烧。每次换向都将切断煤气供给,停止燃烧大约25秒钟。现场测试表明,每次换向都会导致炉膛温度快速下降约4~8℃。为了减弱此外部扰动德的冲击,系统采用了前馈控制技术,自动追踪换向时间,在换向前,提前将设定温度提高约3~5℃(可以根据温度段的不同采用不同的前馈量),从而避免或减弱系统受干扰的冲击而震荡的可能。作为提高设备鲁棒性的调整用修正了测温热电偶的位置来减弱了火焰对测温热电偶的冲刷,提高测温输入信号的稳定性,对整个系统的鲁棒性提高也起到了重要作用。

2.3 提高煤气调节阀的鲁棒性的分析与实践

    首先作煤气调节阀状态的全部测定;确认性能显著下降输出的有界范围,使理论初步具备工程背景。然后依据现场采集的实验数据,进行分析测试,最终得到无关无记忆状态的反馈控制律,以确保闭环系统在煤气调节阀性能显著下降情形下和H 范数界约束条件下是二次稳定。图2、图3所示为煤气调节阀的特性状态测试示意图。

图2  新调节阀特性示意图

图3 旧调节阀特性示意图

   由图2、图3中煤气流量变化与调节阀阀位开度的对应关系可以看出,良好状态的调节阀达到了设计使用说明书中的阀位(2%的死区)灵敏度。而性能状态下降的调节阀出现死区范围增大,灵敏度下降并且在不同阀位位置各不相同的没有规律的现象。通常此中现象的出现对控制系统几乎是致命的。在该蓄热式加热炉的煤气调节阀实际使用的行程范围仅为5%~50%,在这样的情况下,要完成良好的自动调节更是不可想象的。

   经实地分析导致调节阀性能下降最重要的原因是:煤气介质清洁度不够高。致使长期使用的调节阀门在不确定的位置,出现随机的附加摩擦阻力。通过煤气调节阀的使用观察,其性能状态下降并不是一个持续恶化的过程(如图4所示)。因此煤气调节阀性能状态应属一个有界的范围,控制系统可以认定边界可控,但需得到工艺认可。

图4 煤气调节阀使用性能变化图

因此如何在控制思想上适应现场煤气调节阀的实际现状,提高系统鲁棒性,就是试验测试的重点。

首先,加热炉属于较大滞后的控制系统,不宜使用连续式的控制,试验表明采用间断性的控制方式,一方面减少系统震荡的可能,另一方面十分有利于煤气调节阀的寿命延长,也的确更有利于系统的稳定性。现场实测可知,从阀位调整引起煤气流量变化,直至引起炉膛温度开始变化,大约整个过程约需12秒钟。显而易见,高于每12秒钟一次的控制频率会加大系统自激的可能。

其次,系统必须在煤气调节阀状态良好以及性能下降后,都能稳定使用。当然性能下降后,控温精度会有所下降,但也应保证一定的工艺要求。在大量实验和数据对比的基础上,同时结合熟练操作人员的经验,总结出了一套自学习的模糊数值化的控制思路。鉴于煤气调节阀状态位置的不确定性,采用直接相关方式,炉膛温度变化为最终目标,不断调节修正使阀位渐渐逼近可操作的灵敏度范围,采用累计控制的自学习技术,结合人工操作的智能判别,减弱了煤气调节阀性能下降的影响。

2.4 效果

   提高温度控制系统鲁棒性的目的主要是使系统具有长期稳定运行的能力,适应各种不良工况和设备状态,达到较高的温度控制精度:预热段、第一加热段±10℃;第二加热段、均热段±8℃,而且也能够在煤气热值大幅度波动和煤气调节阀灵敏度严重下降的状态下使用,满足了工艺生产的基本要求:预热段、第一加热段±15℃;第二加热段、均热段±10℃。

3  结束语

   冶金工业的现场条件往往比较恶劣,而且生产线具有很强的连续性。控制系统中部分重要设备出现性能下降,也是正常现象。由于各种原因生产线常常必须长期处于这种条件下连续生产,因此提高加热炉温度控制系统的鲁棒性在实际生产中更具有显示意义。


 


无锡求信流量仪表有限公司
技术论文资料平台提供
以上资料摘录自《自动化仪表》杂志
电磁流量计 涡街流量计 流量计 蒸汽流量计 涡轮流量计 污水流量计
提醒:转贴请注明出处

一本道在线观看视频,大香蕉一本道在线观看,一本道在线视频观看