热风炉控制系统设计研究
发表时间：2019-09-18T11:20:01.943Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：曹元鹏
[导读] 摘要：众所周知，热风炉是我国高炉炼铁工艺中必不可少的设备之一，对生产和节能两方面都有着不可小觑的意义。
(莱芜钢铁集团设备检修中心山东莱芜 271100)
摘要：众所周知，热风炉是我国高炉炼铁工艺中必不可少的设备之一，对生产和节能两方面都有着不可小觑的意义。热风炉的控制系统能够有效控制炉内燃烧，保证高炉炼铁所需要的风温和燃烧效率，对热风炉自动控制系统进行分析，找出研究设计中存在的问题迫在眉睫。
关键词：高炉炼铁；热风炉；控制系统；自动；效率
引言
分析了热风炉的特点，阐述了对热风炉控制系统进行虚拟设计的意义，指出优化我国的高炉炼铁工艺流程，对热风炉研究具备很重要的现实意义。
1热风炉的特点分析
1）节约能耗，保护环境。高炉炼铁工艺中的热风炉设备是整个炼铁过程中十分重要的“角色”之一，光是热风炉自己消耗掉的能耗就占整个高炉炼铁流程的百分之十左右，这对于炼铁工业来说是很大的一部分消耗，因此，热风炉的节能环保对整个工艺来说具有很大的现实意义。2）使用寿命长。现阶段，国内大多数高炉炼铁使用的都是高温蓄热性热风炉，这种类型的热风炉在加热、燃烧的时间与燃料的控制上相比之下都比较科学合理，其材质的选择也偏于实际，热风炉的操作手段、拱顶温度、烘炉、冷炉以及维修护理方法等因素都是极具实用性的，工作人员在设计热风炉之初是必须将使用寿命的长短因素考虑进去的。3）热风输送的高效性。保持送风的高效率能够为高炉炼铁提供不间断的稳定高温风，保证炼铁过程的顺利和连续。送风的高效性能够在一定程度上借助减少送风时间、增加送风量等方法来实现。 2热风炉控制系统设计中存在的问题
热风炉控制系统在设计上的缺陷。现阶段，我国炼铁工业中的热风炉控制系统普遍上都是通过编程控制系统与过程控制系统二者的结合，来达到最终想要的控制效果。但是，不论是从理论上还是从实践上来说，编程控制系统和过程控制系统都是两种各有自己的运作形式和运作特点的独立的系统体系，若要将二者在同一个工作过程中变得融合统一起来，不得不耗费精力提前将两大系统的各方面数据都设置完好，对两大系统所需的各种软件进行配套设置，甚至还要重新编程，这一过程浪费了极大的物力财力，是热风炉控制系统在设计上的根本缺陷。热风炉控制系统对燃烧控制的缺陷。热风炉控制系统对燃烧进程的控制主要体现在对燃烧相关数据的计算，即根据煤气流量和燃烧的空气量建立起数学模型，使每一次燃烧都按照数学模型中的数据来分配，以达到最好的燃烧效果，获取最高的经济效益。但是，从实际上来说，热风炉控制系统所监测的是整个高炉内燃料燃烧的过程，而这个过程充满着各式各样的变量，导致整个过程充满着不稳定性，因此，数学模型无法随时随地满足变量产生的变化，不能以最终测量出来的数据作为以后燃烧用量的标准，除此以外，对于使用三眼燃烧器的热风炉控制系统来说，高炉煤气与焦炉煤气的分别送入要求必须对其分别进行即时监测，这就更加否定了数学模型的作用。
3热风炉控制系统设计要点
3.1热风炉智能控制系统之燃烧控制
热风炉燃烧主要使用的材料为高炉煤气,助燃空气通过集中性方式进行送风操作,再经换热器进行预热准备;煤气的使用量和助燃空气的使用量都是由各自的调节阀控制的。热风炉燃烧控制主要通过调节煤气和助燃空气流量以及两者之间的比值来实现。要想达到燃烧的智能控制,需要的条件有:热风炉拱顶的温度、高炉煤气支管流量、助燃空气支管流量、助燃空气支管调节阀、热风炉废气温度、高煤气支管调节阀等。燃烧控制程序要根据实际情况进行,在实现煤气、空气支管流量的单独手动、自动调节控制时,还要对废气温度、拱顶温度同空燃比串级进行智能控制,这样做才能提供稳定的热风温度,从而达到高效率、低耗能的效果。当废气的温度小于或等于设定值时,空气、煤气能够进行自动、手动、串级操作,在煤气串级状态下,煤气调节的输出量不变;在热风炉燃烧初级阶段,煤气流量根据设定值进行调节。依据设定的空燃比,再根据煤气设定值计算出所需要的空气量,然后调节助燃空气量。当废气温度大于或等于设定值并且拱顶温度小于等于设定值时,煤气流量用预先设置的经验值,根据这些进行智能化控制调节;空气串级状态是废气温度的管理期,根据预先设定的降低率来减少煤气量,选用恰当的空燃比来减少空气量,达到减慢废气温度上升的速度的目的。当废气温度大于设定值并且拱顶温度大于设定值时,废气会自动转为自动状态。若空气选择串级状态,空气设定值计算为:废气调节单元输出经运算单元转换为对应煤气量然后乘以合适的空燃比。这个时候是废气温度和拱顶温度的管理期,所以要依次减少空气流量、煤气流量,防止废气和拱顶温度超出最大限度情况的发生。
3.2混风温度控制
要保证送风过程中温度的稳定，尽量使风的温度处于1000度上下，防止出现温度偏差过大的现象，以防高炉内的温度受到影响。手动回路的设置上，要从大的开度入手，尽可能多的输入大量冷空气，当温度达到一定程度时，可转换为PID自动温度调节模式。送风时，第一座热风炉完成送风任务后，会受到冷空气的影响，这时要及时在第一座热风炉开始燃烧进程让第二座热风炉负责风的运输，以保证混风在温度稳定的情况下不间断输送。
3.3热风炉虚拟器设计
由于VB语言是世界范围内使用最普遍的计算机语言，它具备的多种特点能够满足热风炉模拟器设计的要求，因此，我们采用VB语言作为基础，创建热风炉的虚拟机程序。数据库应用环节采用的数据访问技术，也可以由VB来提供，ADO作为一个专为微软的数据访问接口，能够为模拟器的建立提供强大的数据访问接口，用它来实行数据访问，可以给热风炉控制系统模拟器打开强大的数据库。
3.4热风炉智能控制相关软件的设计
对于热风炉智能控制相关软件的设计，主要是针对燃烧、风温以及换炉电气三大环节进行软件设计，采用CFC编辑程序就能够实现各个参数的分配以及功能块的相连。在结构设计上，将软件结构分成不同的层次级别，主控制层掌管几座主要的热风炉，次控制层掌管单炉热风炉，最后一层则负责热风炉阀门的控制工作。
3.5热风炉控制系统的硬件开发
PLC作为强大的控制系统在热风炉控制系统的研发过程中也发挥了不小的作用。在设计的过程中，设计人员必须充分结合国内外的相关资料和实例，深入作业现场考察勘探，考虑各种开关量的控制，保证热风炉PLC的模型能够适应控制系统整体，要以控制系统的安全可
吉林建筑大学城建学院课程设计报告 题目名称加热炉出口温度控制系统设计院（系）电气工程及其自动化 课程名称过程控制工程课程设计 班级电气13-1 学号 学生姓名 指导教师 起止日期2016.6.20-2016.7.1 成绩
目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 第1章绪论 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计任务 (1) 1.3加热炉温度控制系统简介 (1) 1.4加热炉温度控制系统的发展 (2) 第2章对象模型建立 (4) 2．1 建立数学模型 (4) 2．2控制系统分析 (5) 第3章系统设备选型 (6) 3.1 测量变送器和传感器的选择 (6) 3.2执行器的选择 (6) 3.3控制器的选择 (6) 第4章控制器参数整定及Simulink仿真 (9) 4.1控制器参数整定 (9) 4.2Simulink仿真 (11) 结论 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14)
摘要 随着我国国民经济的快速发展，加热炉的使用范围越来越广泛。随着网络技术的发展和整个工厂完全实现两级自动化管理，在过程级上通过相应的终端了解任何一个设备或任何一个装置的控制情况以及生产情况。过程控制系统在加热炉系统中得到广泛的应用，它是加热炉控制系统的重要部分，是对以及控制系统的一个总领和扩充。现代加热炉的生产过程可以实现高度的过程控制，以保证在加热过程中温度的准确控制，这就为工业生产提供了有利条件。加热炉是工业生产中的一个重要装置，它的任务是把原料加热到一定温度，以保证下道工序的顺利进行。因此加热炉的温度控制起着举足轻重的作用。 关键词：加热炉；过程控制系统；温度控制
学号： 课程设计 题目热风炉送风温度控制系统设计 学院自动化学院 专业自动化卓越工程师 班级自动化zy1201班 姓名 指导教师傅剑 2015 年12 月8 日
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化zy1201 指导教师：傅剑工作单位：理工大学 题目: 热风炉送风温度控制系统的设计 初始条件：炼钢高炉采用燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉煤 气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送 风温度达到1350 ℃，则炉顶温度必须达到1400 ℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解燃式热风炉工艺设备 2、绘制燃式热风炉温度控制系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 11月3日选题、理解课题任务、要求
11月4日方案设计 11月5日-11月8日参数计算撰写说明书 11月9日答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 前言 (1) 1.热风炉工艺 (2) 1.1主要结构............................................................................. .. (2) 1.2工作方式 (3) 1.2.1 直接式高净化热风炉 (3) 1.2.2 间接式热风炉 (3) 1.3工作原理 (3) 1.4高炉炼铁、转炉炼钢工艺流程 (4) 2.热风炉温度控制方案设计 (7) 2.1熟悉工艺过程，确定控制目标 (7) 2.2选择被控变量 (7) 2.3选择操纵变量 (7)
步进式加热炉加热质量控制系统的设计 摘要：目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。本文通过对步进式加热炉加热质量控制系统的设计，从而反映出当今自动化技术的发展方向。同时,介绍了软件设计思想和脉冲式燃烧控制技术原理特点及在本系统的应用。 一、引言 加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。随着工业自动化技术的不断发展，现代化的轧钢厂应该配置大型化的、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。 我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度短、产量低，烧损大,操作不当时会粘钢造成生产上的问题,难以实现管理自动化。由于推钢式炉有难以克服的缺点,而步进梁式炉是靠专用的步进机构,在炉内做矩形运动来移送钢管,钢管之间可以 留出空隙，钢管和步进梁之间没有摩擦,出炉钢管通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕,钢管加热断面温差小、加热均匀，炉长不受限制，产量高,生产操作灵活等特点,其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。 全连续、全自动化步进式加热炉。这种生产线都具有以下特点：
①生产能耗大幅度降低。②产量大幅度提高。③生产自动化水平非常高,原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统,传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PＬC或DCＳ系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 本工程是某钢铁集团新建的φ1８0小口径无缝连轧钢管生产线中的热处理线部分的步进式加热炉设备。 二、工艺描述 本系统的工艺流程图见图1 ?图1 步进式加热 炉工艺流程图 淬火炉和回火炉均为步进梁式加热炉。装出料方式：侧进，侧出;炉子布料：单排。活动梁和固定梁均为耐热铸钢，顶面带齿形面，直径小于１41.3mm钢管，每个齿槽内放一根钢管。直径大15 ３.7mm的钢管每隔一齿放一根钢管。活动梁升程180mm，上、下各90mm，齿距为１90mm，步距为145mm。因此每次步进时，
工号：JG-0054889 酒钢炼铁保障作业区 论文设计 题目热风炉燃烧温度控制系统设计 厂区炼铁厂 作业区保障作业区 班组维护班 姓名陈现伟 2011 年05 月08 日
论文设计任务书 职工姓名：陈现伟工种：维护电工 题目: 热风炉燃烧温度控制系统的设计 初始条件：炼铁高炉采用内燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉 煤气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送风温度达到1350℃，则炉顶温度必须达到1400℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解内燃式热风炉工艺设备 2、绘制内燃式热风炉温度控制系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 4月29－30日选题、理解设计任务，工艺要求。 5月1－3日方案设计 5月4－7日参数计算撰写说明书 5月8日整理修改 主管领导签字：年月日
目录 摘要.............................................................. I 1内燃式热风炉工艺概述. (1) 2热风炉温度串级控制总体方案 (2) 2.1内燃式热风炉送风温度控制方案选择... (2) 2.2内燃式热风炉温度串级控制系统框图 (4) 3系统元器件选择 (4) 3.1温度变送器 (5) 3.2温度传感器 (5) 3.3控制器及调节阀 (6) 3.3.1调节阀的选择 (6) 3.3.2控制器即调节器的选择 (6) 4参数整定及调节过程说明 (7) 4.1参数整定 (7) 4.2调节过程说明 (8) 学习心得及体会 (10) 参考文献 (11)
目录 一、工艺介绍 (2) 二、功能的设计 (4) 三、实现的情况以及效果 (6)
一、工艺介绍 在钢厂中轧钢车间在对工件进行轧制前需要将工件加热到一定的温度，如图1表示其中一个加热段的温度控制系统。在图中采用了6台设有断偶报警的温度变送器、3台高值选择器、1台加法器、1台PID调节器和1台电器转换器组成系统。 利用阶跃响应便识的，以控制电流为输入、加热炉温度为输出的系统的传递函数为： 温度测量与变送器的传递函数为： 由于，因此，上式中可简化为： 在实际的设计控制系统时，首先采用了常规PID控制系统，但控制响应超调量较大，不能满足控制要求。
图1 对如图1所示的加热炉多点平均温度系统采用可变增益自适应纯滞后补偿进行仿真。 加入补偿环节后，PID调节器所控制的对象包括原来的对象和补偿环节两部分，于是等效对象的特性G（s）可以写成： 即补偿后的广义被控对象不在含有纯延迟环节，所以，采用纯滞后的对象特性比原来的对象容易控制的多。 但实际应用中发现，加热锅炉由于使用时间长短不同及处理工件数量不同，会引起特性变化，导致补偿模型精度降低，从而使纯滞后补偿特性变差，很难满足实际生产的稳定控制要求。
为改善调节效果，在控制线路中加入两个非线性单元——除法器与乘法器，构成如图所示的加热炉多点温度控制纯滞后自适应控制系统。 二、功能的设计 1、系统辨识 经辨识的被控对象模型为： 所以，带可变增益的自适应补偿控制结构框图如图
图2 加热炉多点温度控制纯滞后自适应补偿系统控制框图2、无调节器的开环系统稳定性分析 理想情况下，无调节器的开环传递函数为： 上式中所示广义被控对象的Bode图如下图所示。 图3
高炉热风炉技术操作规程 2009-09-21 13:26:12 来源: 作者: 【大中小】浏览:6207次评论:1条 一、热风炉技术操作规程 （一）烧炉和送风制度 1 烧炉制度 (1) 炉顶温度1250℃～1300℃ (2) 烟道温度350℃～380℃ (3) 高炉煤气压力8℃～9℃ 2 烧炉原则： (1) 以煤气流量和烟道残氧仪显示值（应在0.3～0.8%）为参考调节助燃空气，在烧炉初期使炉顶温度尽快达到规定值，以后控制炉顶温度，提高烟道温度，提高热量储备，满足高炉的需要. (2) 烧炉初期应尽量加大煤气量和空气量，实现快速烧炉. (3) 炉顶温度达到规定值时应加大空气量来保持炉顶温不在上升，使炉子中、下部温度上升，扩大蓄热量. (1) 烟道温度达到规定值时，应减小煤气量和空气量，保持烟道温度不在上升，顶温和烟道温度都达到规定值则转入闷炉. (2) 高炉使用风温低，时间在4小时以上时，可采取小烧或者适当增加并联送风时间. (3) 烧炉要注意煤气压力，发现煤气压力低时要和净化室联系提高压力，当煤气压力低于3Kpa时，要停止烧炉. (4) 热风炉顶温度低于700℃时，烧炉要用焦炉煤气引火. 3送风制度： (1)正常情况：四座热风炉同时工作，采用交叉并联送风运行方式，风温使用较低或一座热风炉因故障停用时，可临时采用两烧一送的运行方式，运行方式的改变需工长批准。长期改变运行方式要经工段长批准。 (2) 一个炉子的换炉周期为1.5小时，换炉时间按作业表进行，改变换炉周期应经工段批准，一定要先送风后烧炉. (3) 换炉时，风压波动〈5Kpa，波动超过范围，要立即查清原因（如冲压不当、换炉操作失误等）. (4) 在送风或换炉中，风压和风量突然下降，可能鼓风机失常，应及时报告值班工长，风压降到20Kpa时，立即关闭冷风大闸. （二）热风炉换炉操作选择 （1）手动操作（一般在正常情况下不使用）. （2）机旁操作箱手动操作（特殊情况下使用）. （3）操作室手动（遥控手动），自动失常情况下使用. （4）半自动操作（温度控制或特殊情况）. （5）全自动操作（定时换炉）. （6）单炉自动操作. （7）自动烧炉与停烧. （8）交叉并联送风. 注：操作制度经过同意可以互换，操作方法可根据需要选择. （三）热风炉换炉操作顺序 1.燃烧转送风
湖南理工学院南湖学院 课程设计 题目：电加热炉温度控制系统设计专业:机械电子工程 组名：第三组 班级：机电班 组成员:彭江林、谢超、薛文熙
目录 1 意义与要求 (2) 1.1 实际意义 (2) 1.2 技术要求 (2) 2 设计内容及步骤 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 详细设计 (3) 2.2.1 主要硬件介绍 (3) 2.2.2 电路设计方法 (4) 2.2.3 绘制流程图 (7) 2.2.4 程序设计 (8) 2.3 调试和仿真 (8) 3 结果分析 (9) 4 课程设计心得体会 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................ 10-27
1 意义与要求 1.1 实际意义 在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。 1.2 技术要求 要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统，并用软件仿真。功能要求如下： （1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度； （2）能对所要求的温度进行设定； （3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。 2 设计内容及步骤 2.1 方案设计 要想达到技术要求的内容，少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。其中单片机用作主控制器，控制其他器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中进行数值对比；LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示电加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断
高炉热风炉自动控制系统 1.l 概述 1.1.1 研究背景 高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备，是一种储热型热交换器。国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。 热风炉是一个非线性的、大滞后系统，影响热风炉的因素有很多，并且各种因素相互牵制，因此导致它的控制过程非常复杂，很难用精确的数学模型描述。用传统的方法建模，使整个控制系统置于模型框架下，缺乏灵活性及应变性，很难胜任对复杂系统的控制。 1.1.2 国内热风炉控制系统现状及存在的问题 目前许多钢厂热风炉控制系统采用由可编程控制器（PLC)与过程控制器（或集散系统）分别完成电气与仪表控制的方法进行控制。例如改造前的广钢3#高炉热风炉采用HONEYWELL S9000过程控制器完成仪表控制，采用西门子S5115U可编程控制器完成换炉控制；莱钢1#750M3高炉热风炉控制系统采用美国MODICON公司的E984-685 PLC完成顺序控制和回路控制；鞍钢10号高炉热风炉采用英国欧陆公司生产的网络6000过程自动化（DCS）控制系统完成热风炉燃烧控制，通过接口与MODICON(PLC)通讯，由PLC完成热风炉自动换炉、送风控制；宝钢1#高炉热风炉电控系统采用日本安川CP-3500H PLC,仪表控制系统采用日本横河CENTUM-CS集散控制系统，上位机采用HP-9000，电气的PLC和仪表的现场控制站间以V-NET 网连接，上位机间通过以太网连接，V-NET网和以太网间通过ACG（通信接口）连接。 这类热风炉存在的问题主要有两方面： （1）基础自动化控制系统设计不合理 大都采取用可编程序控制器和过程控制器（或集散系统）分别完成的方法进行控制。这种方法的缺点是为了将各部分连接成一个统一的系统，必须投入相当大的工程费用、时间和专门知识将不同类型的软件和用户接口予以配置、编程、调试和测试。这使得整个控制系统变得复杂、维护困难。 （2）热风炉燃烧控制问题 传统的高炉热风炉燃烧自动化系统采用数学模型计算所需的加热煤气流量和助燃空气流量,并计算出空燃比。热风炉流量设定数学模型的基本原理是使燃烧时热风炉格子砖的蓄热量能够满足热风温度和流量的要求,以获得最佳经济效益。由于热风炉的燃烧过程是一个连续的动态变化过程，控制的主要困难是不能及时得到控制作用的反馈信息，等到控制效果能通过输出测量体现时，此时的控制作用强度往往已过头了。因此，欲实现燃烧过程的实时控制，所需的数学模型相当复杂。此外，对于燃烧高炉煤气和焦炉煤气的具有三眼燃烧器的热风炉来说,由于高炉煤气和焦炉煤气分别送入,因此需分别进行高炉煤气和焦炉煤气流量控制,且需进行高炉煤气和焦炉煤气流量比例控制,这使得系统回路更多、更复杂，同时还需设置煤气成分分析仪,这种仪器不仅昂贵,而且还需要良好的维护。一座高炉通常都带有4个(或3
过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名 专业班级自动化 学号 指导老师 2010年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1 生产工艺介绍
2.2 控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1 系统控制参数确定 4.2 PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1 检测元件 5.2 变送器 5.3 调节器 5.4 执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定
性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID 调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1 生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。
技术秘密全文 一、技术秘密名称：热风炉精细化烧炉控制技术 二、股份公司原有技术及存在的问题 现有大中型高炉的热风炉一般为四座热风炉，采用两烧两送方式工作，烧炉采用DCS（即Distributed control system，直译为分散控制系统）进行控制的，对煤气和空气采取双闭环比值控制的方式进行配比燃烧，由操作工根据拱顶温度的变化情况及废气残氧量不定时地修改空燃比。为了满足高炉对高风温的需要。一般采用尽量提供足够的焦炉煤气或热值较高的转炉煤气，采用废气含氧量加双闭环比值控制和过量氧气系数的办法来满足自动控制和高风温的需要。 在热风炉作业中要保护设备而须管理格子砖温度分布，此外还因使能耗最小而需在燃烧时对煤气流量作最优设定。前者除了保护拱顶使不超上限温度外，由于硅变形点为1350℃以下，为防止达到此温度时硅砖膨胀而破裂，还须在送风末期管理这一温度。现有技术的热风炉煤气等流量自动设定主要是按热平衡和检测数据来计算送风终了时的蓄热量，但没有足够精确度的残热推断和温度分布的数学模型，为此还需手动设定。 但上述方法不足在于： 使用方法（1）无法用最经济简单方法提供尽可能高温度的热风。而最经济科学的方法是，尽可能多的使用高炉煤气，并且在保证高风温情况下尽可能减少焦炉或转炉煤气的使用量。 使用方法（2）由于其使用废气烟道中装有的残氧量测量仪对残氧量进行闭环跟踪调节，由于其控制输入参数为已发生，因此调节反映较慢，不利于节
约能源，同时此也不能满足最佳空燃比所要求的精度。 三、国内外解决同类问题的技术方案 目前国内高炉热风炉的烧炉控制方式因建炉时间和体积的不同以及不同钢铁企业之间，其控制水平千差万别，但目前均无法真正实现烧炉的自动控制，主要有以下几种控制方式： A、采用分立仪表控制的，多见于一些比较老的中小高炉（100-1000m3）上，这部分热风炉燃烧控制都是手工调节，燃烧效果的好坏取决于热风炉操作工的“勤心”、“细心”、“精心”。根本谈不上自动控制。 B、采用PLC或DCS进行控制的，多见于后期新建或大修后改造过，有些企业对煤气和空气的配比燃烧采取双闭环比值控制的方式，或分别采用单回路自动控制，由操作工根据拱顶温度的变化情况不定时地修改空燃比，以提高拱顶温度。但是煤气热晗值的变化是比较频繁的，尽管有经验丰富且勤快的操作工经常操作，也难于保证给出的空燃比是最佳的，何况要保持其长期性。加上调节阀频繁动作，容易损坏。因此热风炉的烧炉控制根本无法达到最优。虽然部分热风炉采用新的工艺技术，使热风炉送出的风温较高，多在1050-1250℃之间，甚至更高，但是还是无法使热风炉的烧炉真正实现自动控制，并使得空燃比随时处于最佳值。 C、国内部分高炉操作水平很高的企业，对热风炉自动烧炉和对风温要求自然也很高，因此想尽办法提高风温并实现自动烧炉，除热风炉采用新的工艺技术外，在烧炉控制上除采取上述双闭环比值控制外，还增加煤气热值仪和废气分析仪，这样从理论上可以实现自动烧炉。但是煤气热值仪和废气分析仪滞后大、控制精度低、稳定性差、维护量极大，在自动烧炉和风温的提
YT-RFL系列热风炉拱顶测温系统 一、系统引言 目前，我国热风炉拱顶温度大多采用热电偶测量。由于热电偶的使用环境（高温，高压）和结构的限制，在温度波动大、振动及安装方式等诸多因素的影响下，造成热电偶寿命短、维护费用高等缺点。 亚泰公司开发出一种专用于热风炉拱顶温度测量的红外测温系统。它可以长期稳定可靠的工作,从而克服热电偶测温的种种缺陷。用户使用结果证明该系统测温精确、经济实用。 二、系统特点 基本免维护运行成本极低 连续自动测温抗十二级大风 不需要循环水无需净化吹扫风 220V交流供电 三、系统用途
四、系统技术参数 1、测温范围：350～2000℃ 2、测量精度：±（0.30％测量值＋1℃）;测量值单位为K 3、重复精度：±（0.10％测量值＋1℃）;测量值单位为K 4、响应时间：1mS或10mS可选 5、光学分辨率：300：1 6、信号处理：峰值，谷值保持和平均值 7、输出方式：同时模拟和数字输出，双向RS485通讯 8、环境等级：NEMA-4 五、应用实例 右图是安装在某钢铁公司炼铁厂热风 炉的热电偶和红外测温仪的实时测温比较。 红外测温仪比热电偶测量的数据略高， 主要是因为红外测温仪测的是格子砖的温 度，热电偶测量的是炉顶内热空气的温度。 用户认为红外测温仪测量的数据准确，工作 状态稳定，且运行期间基本免维护。从烘炉 开始运行五年多来，整体温度趋势都很正 常，用户对该系统的成功应用表示满意和肯 定，现在主要是采用红外测温仪的温度数据对热风炉进行优化控制。QQ:71380115 bbc@https://www.doczj.com/doc/e016112946.html, 希望我们的系统能为贵公司提高产品质量、创造更大的价值!
山东寿光巨能特钢12503 M高炉热风炉操作说明书 莱芜钢铁集团电子有限公司 2011．04
1、系统概述 热风炉控制室设有PLC一套，PLC采用西门子S7-400系列CPU 和ET200M远程站及图尔克现场总线远程站，上位机与PLC间通过以太网进行通讯，CPU与远程站通过PROFIBUS DP进行通讯，完成对三座热风炉的所有参数检测、控制及事故诊断。 2、工艺介绍 本控制系统主要完成本系统上各种开关、模拟量的检测与控制;利用热风炉烟气，设置热风炉助燃空气和高炉煤气双预热系统，以节省能源。并设助燃风机两台，以及各种切断阀和调节阀，以实现热风炉焖炉及燃烧、送风的控制要求。本控制系统设有微机两台及各阀现场操作箱，正常状况下三座热风炉的操作都通过微机实现，微机操作有单机和联锁两种操作模式，现场操作箱主要用于现场调试。微机操作和操作箱操作受联锁关系限制。 热风炉的工作状态有燃烧、焖炉、送风三种状态，状态的转换靠控制各阀门的动作，热风炉各阀门按照：燃烧→焖炉→送风→焖炉循环的工作过程，自动或手动进行换炉切换工作。其受控阀门及三种状态对应的阀门状态如下图所示：受控阀门内容及状态表（K=开，G=关）
3、监控功能 根据生产实际情况和操作需要，在监控站制作多幅监控画面，全部采用中文界面，具有极强的可操作性。具体的监控画面包括：热风炉主工艺画面、助燃风机监控画面、煤气空气调节画面、历史趋势画面。 在画面上可显示热风炉各部分的温度、压力、流量分布状况，采集的数据，历史趋势、报警闪烁画面，完成各阀门、设备的开启及操作，完成煤气、助燃空气的调节阀的操作及调节，各系统的自动调节与软手动调节、硬手动调节的无扰自动切换，各调节阀的操作及调节和保持各数据的动态显示。 主要画面及其功能如下： 热风炉主工艺画面：可显示热风炉的整个工艺生产流程及相关的主要参数值，报警闪烁，切入其他画面的功能按钮，热风炉的单机/联锁切换，单机模式下实现对每个阀的单独开关控制，联锁模式下实现焖炉、燃烧、送风三个状态的自动转换。 分画面：各调节系统的画面，包括参数设定的功能键、控制流程图、报警纪录，相关信息；历史趋势，相关的PID参数设定等等。切
热风炉是现代大型高炉主体的一个重要组成部分，其作用是把从鼓风机来的冷风加热到工艺要求的温度形成热风，然后从高炉风口鼓入，帮助焦炭燃烧。所以热风炉的热风温度大小或稳定与否都对于整个高炉炼铁有着很大的影响。所以我们要做一套设计，控制热风炉的温度，保证生产的正常进行。本次课程设计正是针对于转炉炼钢生产中热风炉的单炉送风系统，利用单闭环系统进行负反馈控制，使得热风炉的热风温度能够达到转炉炼钢生产的工艺要求。国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。 钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。满足热风炉工艺要求的热电偶型号有B型和S型，B型测温范围是0℃--1700℃，S型测温范围是0℃--1450℃，所以从经济适用方面选择S型铂铑10-铂热电偶。具体参数见表2-1。表2-1 标准化热电偶技术数据热电偶名称分度号热电极标示E（100,0）（mV）测温范围（℃）对分度表允许误差极性识别长期短期等级使用温度（℃）允差铂铑10-铂S 正亮白较硬0.646 0~1300 1600 III ≤600 ±1.5℃负亮白柔软＞600 ±0.25％t 用铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。温度测量选用的温度变送单元已包含在PLC功能模块中，不需另行选择。 2.6执行器的选择控制过程中常用的执行器有电动和气动两种，他们均由执行机构和调节阀组成。根据安全生产原则，当热风温度不够时，进入高炉燃烧不充分，高炉温度降低，铁水凝固，导致生产被迫停产，严重会出现生产事故，所以选择气关式调节阀，调节器输出的模拟信号为4-20mA，当电信号为4 mA时，调节阀处于全开状态；当电信号为20 mA 时，调节阀处于全关状态。根据管路特性、生产规模及工艺要求，宜选用百分比流量特性的调节阀，而具体的调节阀尺寸则要根据被控介质流量大小及调节阀流通能力来选择。由于本次设计选用的是热风炉，选择温度控制器作为执行机构，选用对应的MJYD-JL-20型单相交流模块。PLC控制器输出的数字量经过D/A转换成温度控10 制器可识别的模拟电压信号后，根据不同的电流值，MJYD-JL-20型单相交流模块输出相应的电压值从而控制煤气调节阀的开度，达到调节温度的目的。 2.7调节器的选择根据构成控制系统为负反馈原则，选择调节器作用方式。由于调节阀为气关式，故Kv为“-”，当煤气调节阀开度增加时，热风炉温度上升，故被控对象的Ko为“+”；测温仪表的Km为“+”，根据闭环内只有奇数个副作用的原则调节器的Kp应为“+”，故调节器选用负作用方式。工业中常用的控制器有工业控制计算机、单片机和可编程控制器等。与其它几种控制器相比较，可编程控制器是综合了计算机技术、自动化技术与继电器逻辑控制概念而开发的一代新型工业控制器，是专为工业环境应用而设计的。它可以取代传统的继电器完成开关量的控制，比如，将行程开关、按钮开关、无触点开关或敏感元器件作为输入信号，输出信号可控制电动阀门、开关、电磁阀和步进电机等执行机构。它采用可编程的存储器，在其内部存储，执行逻辑运算，顺序控制、定时计数和算术运算等操作的指令，通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械和生产过程实现自动化。工业控制采用PLC，显示了突出的优越性，因它可对用户提出的生产控制要求和意见，能方便地在现场进行程序修改和调试，使系统的灵活性大大增强。内部的软继电器使系统在控
第一章绪论 1.1选题背景及意义 加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。而传统的加热炉普遍采用继电器控制。由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。 在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。 1.2国内外研究现状及发展趋势 一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。 近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及
密级： NANCHANGUNIVERSITY 学士学位论文THESIS OF BACHELOR （2006 —2010年） 题目锅炉控制系统的设计 学院：环境与化学工程系化工 专业班级：测控技术与仪器 学生姓名：魏彩昊学号：5801206025 指导教师：杨大勇职称：讲师 起讫日期：2010-3至2010-6
南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
锅炉控制系统设计 专业：测控技术与仪器学号：5801206025 学生姓名：魏彩昊指导教师：杨大勇 摘要 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。由于加热过程、加热装置特殊结构等具体原因，使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点，利用传统的PID控制策略对其进行控制，难以取得理想的控制效果，而应用数字PID控制算法能得到较好的控制效果。 本文主要阐述了一种改进型的加热炉对象及其工艺流程，采用了PLC控制装置设计了控制系统，使加热炉的恒温及点火实现了自动控制，从而使加热炉实现了全自动化的控制。此种加热炉可广泛应用于铝厂、钢厂等金属冶炼、金属加工行业以及化工行业。 此设计以工业中的电加热炉为原型，以实验室中的电加热炉为实际的被控对象，采用PID控制算法对其温度进行控制。提出了一种适合电加热炉对象特点的控制算法，并以PLC 为核心，组成电加热炉自适应控制系统，其控制精度，可靠性，稳定性指标均远高于常规仪表组成的系统。 关键词：温度；电加热炉；PLC；控制系统
高炉热风炉的控制
1. 概述 钢铁行业的激烈竞争，也是技术进步的竞争。高炉炼铁是钢铁生产的重要工序，高炉炼铁自动化水平的高低是钢铁生产技术进步的关键环节之一。 炉生产过程是，炉料（铁矿石，燃料，熔剂）从高炉顶部加入，向下运动。热风从高炉下部鼓入，燃烧燃料，产生高温还原气体，向上运动。炉料经过一系列物理化学过程：加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫，最后生成液态生铁。 高炉系统组成： 1)高炉本体系统 2)上料系统 3)装料系统 4)送风系统 5)煤气回收及净化系统 6)循环水系统 7)除尘系统 8)动力系统 9)自动化系统 高炉三电一体化自动控制系统架构：
组成：控制站和操作站二级系统 控制内容： 仪表、电气传动、计算机控制自动化 包括数据采集及显示和记录、顺序控制、连续控制、监控操作、人机对话和数据通信 2．热风炉系统 (1) 热风炉系统温度检测 (2) 热风炉煤气、空气流量、压力检测 (3) 热风炉燃烧控制 (4) 热风炉燃烧送风换炉控制 (5) 煤气稳压控制 (6) 换热器入口烟气量控制 (7) 空气主管压力控制 热风炉燃烧用燃料为高炉煤气，采用过剩空气法进行燃烧控制，在规定的燃烧时间内，保持最佳燃烧状态燃烧；在保证热风炉蓄热量的同时，尽量提高热效率并保护热风炉设备。 热风炉燃烧分三个阶段：加热初期、拱顶温度管理期和废气温度管理期。
⑴加热初期： 设定高炉煤气流量和空燃比，燃烧至拱顶温度达到拱顶管理温度后，转入拱顶温度管理期。在加热初期内，高炉煤气流量和助燃空气流量均为定值进行燃烧。 ⑵拱顶温度管理期： 保持高炉煤气流量不变，以拱顶温度控制空燃比，增大助燃空气流量，将拱顶温度保持在拱顶目标温度附近，燃烧至废气温度达到废气管理温度后，转入废气温度管理期。在拱顶温度管理期内，高炉煤气流量为定值进行燃烧，助燃空气流量进行变化以控制拱顶温度。 ⑶废气温度管理期： 依据废气温度逐渐减小煤气流量，同时以拱顶温度调节控制助燃空气流量，将拱顶温度保持在拱顶目标温度附近，至废气温度达到废气目标温度后，如果热风炉燃烧制选择为“废气温度到”，则燃烧过程结束；如果选择为“燃烧时间到”，则调节煤气流量减小到仅供热风炉保持热状态的需要，直到燃烧时间到时燃烧过程结束。 热风炉是烧炉、送风交替进行的，其循环周期根据高炉生产和送风制度确定。例如，配备三台热风炉时可选择二烧一送模式，或半并联交叉送风的模式。二烧一送的模式，其循环周期表如下：
热风炉控制系统中英文对照外文翻译文献 (文档含英文原文和中文翻译) 译文: 基于西门子PCS7的热风炉控制系统的设计 本文介绍的方法利用西门子过程控制系统PCS7 V6.0控制加热炉。描述了两者的配置控制系统软件和硬件，功能通过该系统，随着困难解决方案。加热炉控制系统的配置双CPU冗余。采用工业以太网，欧洲流行的PROFIBUS DP现场总线和分布式I / O减反射膜结构。它采用ET200M I/O站的冗余。带PROFIBUS-DP通信接口和节点具有双控制器的通信协议（CPU）。 一、介绍 在生产过程中的热轧带钢，要求对来料板坯温度比较高；一般来说，应当是1 350℃左右。的加热炉的加热程序的设备，如能满足连续可靠的要求生产只有在控
制的温度和输出量有很好的协调。加热炉采用可移动的步进梁移动冷板坯的出口侧的输入时，炉侧；钢板坯是移动的，它将被加热的喷嘴喷射炉气联合焦炭炉。当板坯入炉炉体的末端，它首先会被加热到850℃左右在预热段，然后约1300℃在加热段；最后将进入热浸泡部分使板坯加热均匀滚动。上述控制过程通常通过不断的PID （比例，积分和差分）。S分别对各控制截面的顶部或侧壁分别收集实际温度在每节该炉和再采样值将被发送到PLC（可编程逻辑控制器）实现连续比例，积分和微分（PID控制）通过测量值之间的差异空气和煤气流量设定值；然后开度每段的喷枪将调整控制气体的流量，温度控制，然而，因为它不是关于气体的燃烧清楚，如果这采用的方法是，热利用效率介质的极低、能耗非常大。在这里，一种改进的双交叉振幅限制全自动燃烧控制进行了介绍和其基本原理是进行控制燃烧的上部和下部各节在正常工作时间；如有必要，温度将上部调整信号可被视为套双交叉限幅控制和在下部前温度检测值可用于炉状态监测。这一原则主从控制模式可以更好地协调在上燃烧和供热平衡段和下部的燃烧上、下段均匀；同时，它认为天然气的燃烧，起到了很好的作用节能。在这个项目中，PCS7 V6.0由西门子将用于实现上述控制功能。 二、简要介绍了PCS7系统 PCS7过程控制系统是一种先进的定位系列可编程逻辑控制器和TELEPERM通过西门子结合最系列机器人系统先进的计算机软件和硬件技术，采用可更换的操作站，强关系过程控制站与大容量和冗余分布式I/O总线的过程控制系统现场总线技术。PCS7已被应用在越来越多的行业 控制区作为一种面向过程的软件开发平台。它提出了一种完全集成的自动化解决方案，可以提供所有种类的一个统一的自动化应用技术环境。以下项目包括它：统一的数据管理，通信，配置和编程软件。基于环境以上，各种技术可以集成在一个在相同的全球数据库系统整体界面与用户。工程师或技术人员可以配置和在同一平台上的各种应用程序。复杂的工程是通过使用一个简单的组态平台。PCS7使PLC 纳入DCS系统更容易，体现真正的特征的计算机自动控制。 三、简要介绍热风炉控制系统 在复杂的工业过程系统，我们总是遇到这样的问题：多个约束条件的多变量系统：强耦合的非线性系统：大；时间延迟；多目标控制；等等。自定义控件技术无
内蒙古科技大学 过程控制课程设计论文 题目：钢坯加热炉温度控制系统 学生姓名： 学号： 专业： 班级： 指导教师：
目录 钢坯加热炉温度控制系统设计摘要 (1) 第一章引言 (2) 1.1加热炉温度控制技术的发展 (2) 1.2 加热炉一般结构与控制原理 (3) 1.3加热炉生产工艺 (4) 第二章加热炉温度控制系统 (5) 2.1串级系统控制概述 (5) 2.2 温度控制系统概述 (6) 2.3 加热炉炉温基本控制方案 (6) 2.3.1 炉温基本控制方案一 (6) 2.3.2 炉温基本控制方案二 (7) 2.3.1 炉温控制改进方案 (8) 2.4调节器正反作用的确定 (9) 2.4.1副调节器作用方式的确定 (9) 2.4.2主调节器作用方式的确定 (9) 第三章仪器选型 (10) 3.1温度传感器的选择 (10) 3.2流量变送器的选择 (10) 3.3执行器选择 (11) 3.4调节器的选择 (11) 第四章总结 (13) 参考文献 (14)
钢坯加热炉温度控制系统设计 摘要 加热炉是冶金行业生产环节中重要的热工设备。加热的目的之一是提高钢的塑性。钢在冷态下可塑性很低，为了改善钢的热加工条件，必须提高钢的塑性。一般来说，钢的热加工温度越高，钢的可塑性越好。钢的加热温度越低，加工所消耗的能量越大，轧机的磨损也越快，而且温度过低时还容易发生断辊事故。加热的另外一个目的是使钢的内外温度均匀。由于板坯内外的温差，使得金属内部产生应力，这样经过轧制过程后容易造成质量缺陷和废品。通过加热炉的均热使断面上温差缩小，避免出现危险的温度应力。板坯的加热质量直接影响到钢材的质量、产量、能源消耗以及轧机寿命。正确的加热工艺可以提高钢的塑性，降低热加工时的变形抗力，及时为轧机提供加热质量优良的板坯，保证轧机生产顺利进行。反之，如加热工艺不当，例如加热温度过高，会发生板坯过热、过烧，轧制时就要造成废品。 加热炉的燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性分布参量的随机过程。对于这种复杂的控制对象，即使是经验丰富的操作人员，也很难全面考虑各种因素的影响，准确地控制燃烧过程，造成炉温经常偏高或偏低，这些都严重影响了加热炉加热质量和燃耗，甚至影响正常生产。 加热炉的生产任务是按轧机的轧制节奏将钢材加热到工艺要求的温度水平和加热质量，并在优质高产的前提下，尽可能地降低燃料消耗，减少氧化烧损。连续加热炉的操作水平直接影响产品的质量、产量和生产消耗指标，钢坯的出炉温度要求在 1 150～1 250℃，靠操作工人调节阀门来控制炉温的效果很差，粘钢和硬断轧辊的事故时有发生，而且能源消耗特别大，所以国内外关于加热炉自动控制的研究一直受到重视，发展得比较快，也取得了较为丰硕的成果。 关键字：加热炉、温度控制、过程控制