1、3 推廣應用面臨的問題和建議1 微機綜合保護裝置與繼電保護裝置相比價 格較貴 ;2 廠家 、 型號繁多 , 各產品及其性能之間的比 較選擇較難 ;3 技術含量高 , 使用單位維護有難度 ;4 現階段 , 微機綜合保護裝置的后臺都應用于 測量 、 監控 、 數據處理等 , 未實現真正的控制 。要實 現計算機的操作與控制 , 其系統軟件運行的穩定性 與可靠性要求較高 , 是今后的發展方向 。 4 結語目前 , 微機綜合保護裝置在杭鋼主要單位的高 配變電站中已有所使用 , 主要型號有杭州華光的 CSR -03系列 。微機綜合保護裝置的性能明顯優 于傳統的繼電保護裝置 , 隨著各行業對自動化運行 的要

2、求越來越高 , 它必然取代傳統的繼電保護裝 置 , 其應用前景將相當可觀 。收稿日期 :20060329審稿 :翁霽程編輯 :魏海青 2006年 5月 第二期 浙 江 冶 金計算機優化控制系統在杭鋼高線加熱爐中的應用盧文偉(杭州鋼鐵集團公司高速線材有限公司 杭州 310022摘 要 :介紹了杭鋼高線加熱爐優化控制系統的結構 、 功能 。 結果表明 , 該計算 機優化控制系統在杭鋼高線加熱爐應用成功 ,關鍵詞 :加熱爐 ; 優化控制 ; 標準模型 ;0 前言金屬坯料在軋制 , 是金屬熱加工過程的重要環節之一 , 與成品的質 量 、 產量 、 能耗以及相關設備壽命等直接相關 。采 取合理的加熱工藝

3、 , 可以提高金屬的塑性 , 降低熱 加工時的變形抗力 , 為壓力加工提供加熱質量優良 的坯料 , 以保證軋機高產 、 優質 、 低耗 。 杭鋼高線公 司加熱爐的燃燒控制采用了計算機二級優化與一 級操作 (P LC 、 DCS 相結合的模式 , 加熱能力最大為 120t/h 。 鋼坯出爐溫度最高可達 1200 , 加熱段和 均熱段分六段進行加熱控制 , 出鋼時鋼坯的頭尾及 斷面溫差 20 , 能很好地適應主軋線的軋制要求 和節奏 。1 系統結構及功能1. 1 系統配置杭鋼高線步進梁式加熱爐的計算機優化控制 系統 , 采用 C OMPAQ Alpha 服務器 DS10作為基礎硬 件配置 , 系統

4、軟件包括 Open VMS 4,DEC C for Open VMS ,J ECIX ,X -SERVER 軟反射器等 。當坯料在 加熱爐內運行時 , 系統測定坯料在加熱爐內的位 置 , 并將所有有效數據存放在硬盤內 。 根據這些數 據 , 系統可實時計算坯料在各區段溫度最佳控制方 案 , 確定各爐段溫度的設定點 。 該系統與軋機控制 系統及處于 TCP/IP 接口分界面的一級控制系統 (P LC 、 DCS 相聯接 。1. 2 主要功能組成加熱爐自動化系統控制采用三級計算機控制 結構 , 包括 :1 L1層 :由 DCS 系統完成裝 、 出料 , 步進控制 , 加熱爐節奏控制的燃燒控制系統

5、;2 L2層 :配置一臺高性能的上位計算機 , 完成 加熱爐監督控制 、 優化控制等 ;3 L3層 :加熱爐區的生產計劃調度優化系統 。 加熱爐二級計算機系統主要完成加熱爐燃燒 模型優化控制 、 爐區物料跟蹤映象 、 數據通訊 、 人機 對話 、 信息打印 、 數據處理等功能 。1. 3 標準加熱模型的建立一般而言 , 加熱爐加熱過程優化控制的目標 是 , 在滿足軋線產量的條件下 , 使鋼坯出爐溫度及 12截面溫差符合工藝要求 ; 氧化燒損最少 ; 燃耗最低 。 加熱爐二級控制系統主要目的就是對加熱爐的燃 燒過程進行控制 , 以提高燃料利用效率 , 維持合理 空燃比 , 控制鋼坯脫碳深度 。

6、整個系統以爐內熱交 換數學模型為基礎 , 以被加熱物料溫度為被控對 象 , 實現爐溫和燃料的優化控制 ; 通過建立加熱爐 的加熱模型 , 用加熱爐加熱過程中的可測變量來估 算爐內鋼坯的溫度分布 , 然后把爐溫設定值控制與 鋼坯出爐溫度直接聯系起來 , 以求得使加熱能耗最 小和鋼坯氧化損失最少的加熱爐爐溫最佳設定值 。之上的 。,件出發 , 把爐內的鋼坯考慮為一股被加熱的物料 流 , 并按幾何位置分解為一系列相互關聯的子系 統 , 從而得到了描述鋼坯熱狀態的大規模離散狀態 空間模型 。數學模型完成的計算內容主要包括 :燃燒計 算 ; 傳熱計算 , 包括鋼坯的熱傳導計算 , 爐子到鋼坯 的輻射傳熱

7、和對流傳熱計算 ; 氧化燒損和脫碳計 算 ; 跟蹤數據更新等 。 每塊鋼坯的溫度通過在線數 學模型進行實時在線計算 , 結果被傳送給爐溫設定 值 、 自學習反饋控制模塊等使用 。標準加熱模型依據數學模型的計算 , 根據鋼坯 的尺寸數據 、 鋼號 、 在爐內各位置的停留時間 、 出鋼 溫度等 , 實時計算鋼坯的最佳加熱制度 , 得出不同 的最佳標準加熱模式 。1. 4 優化系統的基礎自動化控制加熱爐優化控制系統通過通信網絡 , 周期性地 向二級計算機傳輸過程數據 , 并接收經二級計算機 優化的各段溫度設定值 (PC 模式 , 完成基礎自動 化的控制任務 。該系統采用在工業爐窯控制中廣 泛使用的雙

8、交叉限幅控制方式 , 保證熱負荷變化時 的合理空燃配比 。同時 , 加入適當的補償信號 , 以 提高系統的響應速度 。 實踐證明 , 這種方法可以有 效地將系統的響應速度提高 35倍 , 使之適應加 熱爐熱負荷周期及快速變化的需要 , 如進出鋼口及 爐門的開閉 , 突發性的保溫待軋 , 快速升溫 , 軋制節 奏的突變等 。2 加熱爐溫度的優化控制加熱爐優化控制系統運行時 , 能根據標準加熱 模型對目標出鋼溫度進行預報 。 在實際運行中 , 工 況變化和測量誤差等因素會引起出鋼溫度的估算 誤差 。 這種誤差可以根據粗軋機 R1進口處測量的 鋼坯溫度來修正 , 以確保模型所估計的鋼坯溫度能 夠準確

9、反映操作條件引起的未知變化 , 如空氣 、 燃 料流量變化 、 溫度測量誤差 , 以及爐況變化而導致 黑度系數產生的變化等 。 1所示 。 , 用來分析標準加。圖 1 優化控制過程示意圖3 結語加熱爐優化系統在杭鋼高線的應用 , 取得了明 顯的效果 。 2002年 3月加熱爐單耗為 421837kgce/ t , 該系統投入使用后 ,2002年 4月和 2003年度能耗 分別下降為 41. 344kgce/t 和 371764kgce/t , 節約能 源 13%以上 ; 爐內鋼坯脫碳從原來的 0. 7%左右降 到 0. 6%以下 , 提高了鋼坯的加熱質量 ; 促進了加熱 爐與軋機同步工作及自動化程度 , 改善了工作環 境 , 降低了勞