一种热处理炉脉冲燃烧的温度控制方法技术

本发明专利技术涉及热处理技术领域，尤其涉及一种热处理炉脉冲燃烧的温度控制方法。一种热处理炉脉冲燃烧的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：①当加热区域的温控段没有钢坯进入的时候，用模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节进行温度控制；②根据热处理炉物料跟踪信息获知有钢坯进入加热区域的时候，切断模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节控制，进行热能平衡控制；③根据热处理炉物料跟踪信息获知钢坯离开的时候，再切换到模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节进行温控，恒定此温控段温度；④在均热区域始终采取常规ＰＩＤ脉冲调节进行温度控制。本发明专利技术在加热段采取模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节和热平衡供热结合进行加热段的控制，温控精度更好，超调可控制在１０℃以内，起到控温准确，动态相应快，节能的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热处理
，尤其涉及。
技术介绍
目前，国内的工业炉燃烧控制方式包括蓄热式换向燃烧、连续常规燃烧控制等，这 些燃烧控制方式多为比例调节形式，即通过控制燃料、助燃空气流量的大小使炉内的温度、 燃烧气氛达到工艺要求。由于这种控制方式往往受燃料流量的调节范围和测量等环节制 约，故目前大多数加热炉的控制效果不佳，主要表现为能耗偏高。 随着工业炉的不断改进，脉冲式燃烧控制技术在国内外得到一定程度的应用，取 得了良好效果。脉冲燃烧在这方面比传统比例燃烧具有很大优势，其恒定的空/燃比使燃 烧效率保持稳定和最优状态，燃气和空气流量可通过压力调整预先设定，烧嘴一旦工作，就 处于满负荷状态，保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。当烧嘴在满负荷工作时，燃气流 速、火焰形状、热效率均可达到最佳状态，炉内不会有过剩的空气和燃气，有效地降低了燃 料消耗，减少了氮氧化物的排放。 图1所示为脉冲式燃烧控制结构框图，其方法是采用对炉膛温度的控制去间接控 制烧钢，以产生工艺特性合格的钢坯。其炉膛温度由热电偶测得，在控制方法上采用经典的 PI或PID调节以恒定各段工艺温度设定值，PID温度控制调节的输出值(为0_100%的值， 代表功率输出的百分数，用来给脉冲控制器产生脉冲序列)作为脉冲控制器的输入值，脉 冲控制器输出控制信号给相应的执行机构，最终通过脉冲控制确定烧嘴的开关时间和序列 顺序，同时通过温度反馈单元反馈温度信息。 下面进一步对脉冲式燃烧控制技术存在的技术问题进行介绍。辊底式热处理炉由 加热区域和均热区域组成，每个区域又可分为若干个温控段，均热区温度设定为钢坯出炉 的目标温度，加热区设定温度由加热工艺决定。炉内没有装钢的情况下，PID温度控制很容 易把各温控段温度调节到设定温度，但是一旦进钢，由于刚进入加热区域的冷钢坯温度很 低，一般为常温，炉内温度700-900度，温度相差过大，会导致热电偶测得的温度大幅度下 降，比设定温度下降100度以上，此时的PID温度调节系统会由于实际温度比设定温度低太 多而全力供热调温。而钢坯走后，由于此温控段没有了冷钢坯，所以温度会急剧上升。这种 短时间内钢坯来时大幅度的降温和钢坯走后的大幅度升温产生的震荡会给PID温度调节 带来困难，产生较大的超调量，使此区域温度比设定温度高出较多。这种情况下的供热已经 没有了良好的精度，无论钢坯的宽、厚、长短，都几乎会同样持续全力供热，每块钢坯没有吸 收的多余热量或被炉膛吸收或被炉气带走， 一旦生产节奏慢下来，即使不加热，炉温也会急 剧上升，远超过工艺设定温度，失去了温控的精度也浪费了能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法能提高温控 精度，减少损耗。3 为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案一种热处理炉脉冲燃烧的温度控 制方法，其特征在于，包括以下步骤 ①当加热区域的温控段没有钢坯进入的时候，用模糊自适应PID脉冲调节进行温 度控制； ②根据热处理炉物料跟踪信息获知有钢坯进入加热区域的时候，切断模糊自适应 PID脉冲调节控制，进行热能平衡控制； ③根据热处理炉物料跟踪信息获知钢坯离开的时候，再切换到模糊自适应PID脉 冲调节进行温控，恒定此温控段温度； ④在均热区域始终采取常规PID脉冲调节进行温度控制。 步骤①的模糊自适应PID脉冲调节是在常规PID脉冲调节的基础上加入参数模糊 校正策略，以使系统动态响应更好，参数模糊校正策略通过离线计算和在线查询实现； 步骤②所述的进行热能平衡控制是切断步骤①的模糊自适应PID脉冲调节控制 后，在模糊自适应PID脉冲调节控制的功率输出基础上再加上此加热区域钢坯所要额外吸 收热的功率，以保持钢坯走过该温控段，热量供给平衡。 所述步骤①中用模糊自适应PID脉冲调节进行温度控制时，进一步包括以下子步 骤 测量加热区域的温控段的温度偏差e和温度偏差变化率ec，以温度偏差e和温度 偏差变化率ec作为模糊输入，以参数校正量AKp、 AKi、 AKd作为输出； 采用离线建立、计算模糊控制表，存入计算机； 按公式Kp = KpO+AKp， Ki = KiO+AKi， Kd = KdO+A Kd，在线修正PID脉冲调节 参数，生产中直接由输入对应到输出；Kp表示调整后比例系数，KpO表示调整前比例系数， AKp表示比例系数的校正量；Ki表示调整后积分系数，KiO调整前积分系数，AKi表示积 分系数的校正量；Kd表示调整前微分系数，KdO表示调整后微分系数，AKd表示微分系数的 校正量。所述步骤②进行热能平衡控制时，进一步包括以下子步骤 通过现场实验法确定某种钢坯在某温控区域单位体积和时间所需的供热P1，把此 数据记录在控制规则中； 生产中，钢坯进入该区域后从模糊自适应PID脉冲调节切换到此控制方式，该区 域某一时刻的输出为XI = W1+U1，其中Wl是钢坯进入此区域前进行模糊自适应PID脉冲调 节时的常规输出，Ul是为了达到能量平衡进行的额外供热，Ul = (PlXaXbXc)/Yl，其中 Wl、 Ul均代表功率输出的百分比(为0-100%的数值)，a、 b、 c为当前时刻钢坯进入的长、 宽、高，Yl为此温控区域最大功率； 钢坯走过此区域后，切换回模糊自适应PID脉冲调节。 本专利技术具有以下优点和积极效果 1)本专利技术在加热区域的温控段采取模糊自适应PID脉冲调节和热能平衡控制供 热结合进行加热区域的温控段的控制。有钢坯时按钢坯的体积和钢种特性的供热进行热能 平衡控制，没有钢坯时采用模糊自适应PID脉冲调节控制；温控精度更好，系统响应快，超 调可控制在l(TC以内(提高了温控精度)，控温准确，动态相应快，大大节约燃料。 2)在热处理炉的加热区域的温控段引入模糊自适应实时修正PID参数，使系统动态响应更好，超调更小，调节时间变短，而且带自整定的系统可以更好适应不同的工况调 节。 3)本专利技术改善辊底式连续热处理炉加热段冷钢坯进入而引起炉温大扰动带来的 控制困难。附图说明 图1是现有技术中常规PID脉冲调节控制的结构框图。 图2是系统维持原供热情况下温控段温度示意图。 图3是常规PID脉冲调节控制情况下温控段温度示意图。 图4是热能平衡控制情况下温控段温度示意图。 图5是模糊自适应PID脉冲调节控制的结构框图。 图6是模糊自适应PID脉冲调节与常规PID脉冲调节控制响应曲线的比较图。 图7是模糊自适应PID脉冲调节控制中e、ec以及Kp、 Ki、 Kd的隶属函数图。 图8是本专利技术加热段整体的控制结构框图。 其中，1-钢坯消耗热量、2_炉膛温度、3_额外供给热量。图5中"d/dt"为将误差 对时间求导。具体实施例方式下面以具体实施例结合附图对本专利技术作进一步说明 传统的脉冲燃烧的热处理过程中，温度的控制全部采取常规PID脉冲调节控制， 而在本专利技术提供的热处理炉脉冲燃烧的温度控制方法下，对热处理炉的加热区域和均热区 域的温度控制采取不同处理方式，即加热区域根据钢坯进入的时机不同采取不同的温控技 术，并对此区域PID控制的参数进行模糊自整定，而均热区域始终采取常规PID脉冲调节进 行温度控制。 本专利技术具体采用如下的步骤 ①当加热区域的温控段没有钢坯进入的时候，用模糊自适应PID脉冲调节进行温 度控制； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热处理炉脉冲燃烧的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：　　①当加热区域的温控段没有钢坯进入的时候，用模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节进行温度控制；　　②根据热处理炉物料跟踪信息获知有钢坯进入加热区域的时候，切断模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节控制，进行热能平衡控制；　　③根据热处理炉物料跟踪信息获知钢坯离开的时候，再切换到模糊自适应ＰＩＤ脉冲调节进行温控，恒定此温控段温度；　　④在均热区域始终采取常规ＰＩＤ脉冲调节进行温度控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，
申请(专利权)人：中冶南方武汉自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：83[]