加热炉控制系统设计(2)

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3.6 燃料入口管道控制 35

4 控制系统硬件设计 36

4.1 过程控制系统 36

4.2 硬件配置 36

5 结论 38

谢辞 39

参考文献 40

附录 40

1 绪论

我国的工业在这几年以来发展迅速，制造行业一日千里，在这样的前提下，汽车、轮船、铁路、建筑、机械设备制造等领域对钢材的需求都在不断增大，为了满足这巨大的市场需求，我国不断铺设新的钢铁生产线，而在整个钢材的生产加工的过程中，加热炉扮演着一个重要且不可缺少的角色。加热炉是整个钢材的生产加工中的重要一环，同时，也是能耗比较多的一环，一个性能优良的加热炉控制系统不仅对钢材的质量有着重要的影响，同时也能节约大量能源，提高能源的利用率，减少环境的污染，为社会和谐发展作出贡献。

经过了建国到现在的许多年，我国工业锅炉技术水平取得了长足进步。特别是逐步发展起来的燃油燃气锅炉，其技术水平与国外同类产品差距不大。然而，我国燃煤锅炉与国外产品相比还存在不少差距，主要表现在：热量利用效率不高，我国在用工业锅炉中约85％是燃煤锅炉。其以层燃为主，并且以链条炉排锅炉为主，锅炉设计效率一般在72％～80％之间，但实际运行时普遍存在负荷较锅炉额定负荷低，炉渣含碳量高，过量空气系数大，排烟温度高等问题，热效率一般低于设计效率。然而世界先进国家的层燃燃煤锅炉热效率可达到80％～85％，锅炉投入运行二三十年之后依然可以保持较高的热效率。国外的燃烧设备大量采用精密浇铸件和金加工件，整个燃烧设备设计、制造得非常精密，几乎没有漏风。相比之下，国内的燃烧设备通常采用普通铸件，而且大多数零部件采用火焰切割冷加工件，质量不尽人意。

后来人们逐渐加强了对现代控制理论的研究与应用，国内外出现了诸如自校正系统、自适应控制、模糊控制、智能控制等新型控制系统。国内各企业也逐步展开锅炉的数学模型与仿真研究，开展模糊控制算法以及智能控制系统的研究，取得了一些成果并获得良好的应用，锅炉的优化控制技术已研究多年并正在逐步完善。石化生产装置多采用集散控制系统，但真正实现锅炉自动控制的并不多，只用作数据采集、出口温度的单回路调节，模仿代替仪表PID调节，无法达到最优的节能操作状态。

虽然现在国内外的加热炉存在各种差距，其中硬件的原因是不可避免的，但是软件即控制系统还是存在接近的可能性，所以我决定对其进行一定的探究。

2 被控对象工艺流程概述

2.1 被控对象系统结构

被控对象为工业领域广泛应用的加热炉。

对象系统结构图

工艺设备包括：

压力变送器PT-101、PT-102，采用二线制的工作方式，信号输出至压力控制器PI-C101、PIC-102，经过两位三通阀PV-101；

铂热电阻TE-101、TE-102，信号送至温度变送器TT-101、TT-102，最后到温度控制器TIC-101、TIC-102，经过三通阀门TV-101；

节流装置FE-101、FE-102、FE-103、FE-104、FE-105、FE-106，信号输送至对应的流量变送器FT-101至FT-106，最后到流量控制器 FIC-101、FIC-102、FIC-103、FIC-104与前馈控制器Gff-101、Gff-102，经过变频器FV-102、FV-103、FV-104；