【42页】毕业论文：高炉喷煤控制系统的研究文档

高炉喷煤后，可以扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区可以降低风口前的理论燃烧温度，有利于提高风温使用水平和富氧鼓风可以改善高炉炉缸的工作状态，有利于高炉的稳定顺行。

因此，高炉喷煤成为高炉炼铁系统结构优化的核心。

衡量高炉喷煤技术水平的高低，除了要看它的喷煤量高低之外，还要考察它的稳定性。

到全球性的原料价格上涨，焦炭矿石的价格涨幅惊人，冶炼成本普遍提高，这给高炉炼铁业带来更大的困难。

它作为个计算机系统工程，具有上述的几方面的要素，即喷煤工艺过程计算机自动控制系统相关人硬件系统控制软件文档及实时数据库等，它是个繁杂的大型控制系统，通过计算机系统，将控制软件数据库及硬件系统等要求有机地结合起完成定的工艺要求及生产控制过程。

在以往类似的高炉喷煤自动控制软件系统设计中，没有按照软件工程的思想将工程化应用于整个系统的设计过程，并且不能够有效地应用计算机科学数学及管理科学等原理，构造模型与算法，为系统提供良好的控制功能，以达到提高质量，降低成本，对将来的生产运行过程产生指导性意义的目的，因此，在这种背景下，我们提出了本研究课题，它将对今后的基于计算机系统的工业自于计算机系统的工业自动控制软件系统设计发挥有效的促进作用。

课题研究的意义当前，钢铁冶金行业遭遇计算机科学数学及管理科学等原理，构造模型与算法，为系统提供良好的控制功能，以达到提高质量，降低成本在以往类似的高炉喷煤自动控制软件系统设计中，没有按照软件工程的思想将工程化应用于整个系统的设计过程，并且不能够有效地应用部分内容简介程，它来源于首钢炼铁公司炼铁厂，是由首钢公司炼铁厂自行开发设计的项目。

它作为个计算机系统工程，具有上述的几方面的要素，即喷煤工艺过程计算机自动控制系统相关人硬件系统控制软件文档及实时数据库等，它是个繁杂的大型控制系统，通过计算机系统，将控制软件数据库及硬件系统等要求有机地结合起完成定的工艺要求及生产控制过程。

在以往类似的高炉喷煤自动控制软件系统设计中，没有按照软件工程的思想将工程化应用于整个系统的设计过程，并且不能够有效地应用计算机科学数学及管理科学等原理，构造模型与算法，为系统提供良好的控制功能，以达到提高质量，降低成本，对将来的生产运行过程产生指导性意义的目的，因此，在这种背景下，我们提出了本研究课题，它将对今后的基于计算机系统的工业自动控制软件系统设计发挥有效的促进作用。

课题研究的意义当前，钢铁冶金行业遭遇到全球性的原料价格上涨，焦炭矿石的价格涨幅惊人，冶炼成本普遍提高，这给高炉炼铁业带来更大的困难。

因此，降低冶炼成本成了高炉作系统过程文档数据库人硬件软件图基于计算机系统的系统要素及相互之间的关系业的重要目标。

其中，降低焦比，尤其重要。

同时国家产业政策对高能源消耗进行了限制，高炉要想在激烈的竞争环境中取得生存和发展，只有努力寻求技术创新和进步，着力降低能耗，提高经济效益，减少和控制污染。

焦炭在高炉内主要有三大作用提供热量还原剂和料柱骨架。

焦炭生产过程相对复杂，对于原料有特殊要求，由于资源和设备投资方面的因素，这些年来焦炭价格不断上涨，成为炼铁成本上升的主要原因。

从高炉风口向高炉的炉内喷吹煤粉，由于具有和焦炭同样的碳素，可以部分替代焦炭，且低廉许多，从而可以在很大程度降低生铁生产成本。

高炉喷煤后，除了焦比大幅度降低外，还给高炉操作增加了个调剂手段，高炉操作人员可以利用控制喷煤量来控制高炉的热状态喷煤后，山于煤比焦炭具有更多的挥发分，从而增加了煤气中氢的含量，煤气还原能力增强，有利于发展间接还原，这实际上也是降低焦比的原因之。

般来说，喷煤会降低风口前理论燃烧温度，这样为进步提高风温和富氧创造了条件，促进焦比进步降低。

高炉喷煤就是从高炉风口向炉内直接吹磨细了的无烟煤粉烟煤粉或两者的混合煤粉，以代替部分焦炭提供热量和还原剂。

高炉喷煤后，可以扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区可以降低风口前的理论燃烧温度，有利于提高风温使用水平和富氧鼓风可以改善高炉炉缸的工作状态，有利于高炉的稳定顺行。

因此，高炉喷煤成为高炉炼铁系统结构优化的核心。

衡量高炉喷煤技术水平的高低，除了要看它的喷煤量高低之外，还要考察它的稳定性。

影响高炉喷煤量高低的因素很多，除了喷煤罐罐内压力输送煤粉的气量之外，还包括喷吹的煤利喷煤罐内煤粉的温度贮存时间贮存量等诸多因素的影响。

而喷煤工艺装备水平检测手段和自动控制模型则决定了喷煤量的稳定水平。

而从种意义上来说，自动控制软件及其控制模型的设计，在最大程度上制约了喷煤技术的发展水平，成为喷煤生产水平进步提高的瓶颈。

我国对高炉喷煤技术的开发和应用尽管较早，但从近几年的发展情况来看，已不再处于领先地位，国外不少高炉的喷煤量越来越高，而且多数高炉是喷吹烟煤。

目前，我国与日木和西欧些喷煤先进国家相比，尚有如下几方面的差距喷煤量和喷煤高炉少，煤焦置换比低，喷吹煤种单，自动控制水平低，而烟煤喷吹浓相输送和单支管计量等虽已开发成功，但还有待于进步完善和推广。

高炉喷煤技术对于我国钢铁工业乃至国民经济都具有十分重要的意义，而现阶段，我国的软件行业正在如火如茶地发展着，但是无论从规模还是从年限都无法和发达国家相比。

就喷煤生产自动化控制方面而言，我国的大部分企业也都实现了控制功能，但是随着钢铁工业的迅猛发展，在现代喷煤技术中，煤粉喷吹稳定性喷吹准确性是高炉喷煤量调节操作的基本要求，这对于高炉操作的优化及炉况的顺行有重要的意义。

在高炉喷煤自动控制软件系统设计中，如何实现喷吹的稳定性和准确性，成为喷煤自动控制系统的关键因素。

自动控制首先是基本控制功能的实现，即所控制设备的动作次序等符合工艺的要求其次是控制模型的设计及应用再者，是人机交互界面的方便与人性化。

而要实现这过程，最主要的便是控制模型的设计及应用，在欧洲日本年己实现的高喷煤示范作业，年月喷煤量增加到，目前，正在进行喷煤量目标值为的探索试验，取得这些成果的关键因素是其自动化控制水平很高。

目前，我们国内的些大中型钢铁企业在喷煤生产自动控制方面也投入了大量的资金，但却收效甚微，总结原因，是没有采用个较好的开发方法与控制模型来设计喷煤自动控制软件。

实现般的开关逻辑控制，不能成为个成功的自动控制软件系统，目前，高炉喷煤最主要的个参数，便是小时喷煤量，即每小时喷入高炉内的煤粉量，控制它的稳定性，就成为了喷煤自动控制的关键。

在高炉喷煤自动控制软年系统的开发设计及调试投运过程中，我们本着先进性和适用性的原则，在实现基本控制功能的基础上，希望能够有效的利用喷煤自动控制模型，为我们的系统提供良好的控制功能，通过模块化的设计和所开发设计的煤量计算模型，使喷煤自动控制系统能够实现均匀稳定大喷吹，对将来的生产环节的目的主要是为了消除静差提高控制精度，但是，由于积分作用中积分的累积，运算结果超过执行机构最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调，使系统的稳定性下降。

为了消除积分作用的负面作用，增强系统的稳定性，采取在适当的时候加入或去掉积分作用，以提高控制精度。

采取积分分离的控制算法，既保持了积分作用，又减小了超调量。

在般情况下，根据实际情况，设定个阈值εε以及个值为或的变量，εε当ε时，也即偏差值比较大时，采用控制，可避免过大的超调，又使系统有较快的响应当ε时，也即偏差值比较小时用控制，可保证系统的控制精度。

以位置式算法为例，写成积分分离形式为也就是说，当偏差大于￡时，就完全取消积分。

在实践中发现，积分分离法虽然有效地减小了系统超调，但积分作用的或有或无，造成系统的反应速度降低，稳定性也没有从根本上解决，甚至给定值发生变化时，有可能被控量还未达到设定误差带以内就已停滞不前了。

根据积分分离法的弱点，我们可以在设定的误差带以外给个小的积分扰动，使系统既不会因为积分作用而产生较大的超调，同时又由于有个扰动作用而不会在积分区外就达到平衡。

在设定的积分区以内仍加个较大的积分系数，便构成了积分分段算法。

εε其中，般取稍大于。

串级回路控制系统喷吹系统主要是向高炉输送煤粉，细煤粉利用自重从煤粉仓落到喷吹罐中，并用氮气充压。

每座高炉都设计有两个喷吹罐，当个喷吹罐装满煤粉并充压到压力设定值后，开始喷煤，喷空后，另个装满煤粉的喷吹罐就与煤粉输送管道接通，经过短暂的过渡，喷空的操作罐开始卸压装煤粉和再充压。

为了保证喷吹量的稳定，需保持喷吹罐内压力的稳定，通过调节补压调节阀的开度可保持罐压在设定范围之内。

补压设定值与罐压实测值比较运算后，通过罐压调节画面设定输出补压调节阀的开度。

功能框图见图。

在定的喷吹压力下稳定流化氮气量和压缩空气补气量，改变输煤阻力和固气比。

人工设定喷吹率设定值和罐压，通过调节补气调节阀来调节喷吹率，补气调节阀根据采执行机构喷吹罐检测装置图喷吹罐调解功能框图样数据，将设定喷吹率与实际喷吹率相比较，当设定值大于实际值时，阀位开大，反之，阀位开小。

功能框图见图。

阀门的控制分为自动和手动两种方式，在自动方式时，根据自动倒罐的条件，自动顺序开关相应阀门。

手动方式又分为单动和联动两种方式，根据工艺要求，单个控制阀门的开关不受其他条件的限制在联动方式下，需在满足联锁保护条件和阀门开关顺序的情况下才能操作。

紧急停喷和阀门故障时均发出报警信号，提醒操作人员及时准确定位处理。

仿真及参数整定串级回路控制系统副回路的整定副回路的系统框图如图喷煤量吨这里阶跃信号选择，喷吹灌的传递函数为带有延迟的阶惯性环节执行机构补气流量喷吹率检测装置检测装置图补气流量调解功能图副回路的系统框图表响应曲线法控制器整定参数经验公式表在此系统中，副回路采用控制，根据表，可计算出相关数据