第8章-连续式加热炉生产过程自动控制.doc

内 蒙 古 科 技 大 学 教 案 材 料 与 冶 金 学 院 李 振 亮 课程名称：《材料成型控制工程基础》 （第8章，共11章） 编写时间：2010年月日 8.连续式加热炉生产过程自动控制 8.1燃料与空气的比例控制8.2加热炉炉温控制8.3炉膛压力控制模型8.4连续式加热炉的集散控制系统 目的要求 学习本章内容，了解加热炉计算机控制系统的组成与功能，掌握空气过剩率、最佳燃烧带的概念，掌握炉温控制、炉膛压力的控制方式与控制原理。 重点难点 重点：重点掌握空燃比在炉温调控中的作用，以及双交叉限幅燃烧控制的工作原理、预测函数控制的特点。 难点： 双交叉限幅燃烧控制的工作原理 8.连续式加热炉生产过程自动控制 典型的加热炉结构如图8-1 所示。炉子沿炉长方向通常分为三段：预热段、 加热段和均热段。 图8-1 典型加热炉结构示意图 本章从加热炉的燃料控制、炉温控制、过程计算机系统三方面进行介绍。 8.1燃料与空气的比例控制 空气过剩率μ是描述燃料流量与空气流量比例之间是否合适的重要参数。 μ值定义为：入炉空气量At与燃烧中实际空气用量Ar的比值，记作： （8-1） 在燃烧过程中，空气过剩系数μ的大小直接反映了加热炉的燃烧状况。 熟悉 掌握 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案 8.2加热炉炉温控制 8.2.1炉温控制原理 上节中讨论的把μ值控制在低空气过剩率区域（最佳燃烧区）的空燃比控制系统，就包括在加热炉温度控制系统中。空燃比控制系统原理图见图8-4所示。 图8-4 空燃比控制系统 8.2.2双交叉限幅燃烧控制方式 双交叉控制系统是以炉温调节为主回路，以煤气流量、空气流量为副回路的串级控制系统，加上煤气流量调节器的高、低选择器以及空气流量调节器的高、低选择器组成的比值调节系统。 图8-6 双交叉限幅燃烧控制系统 在燃料流量控制回路中，温度调节器输出To与空气流量实测值Ap（赋予负偏置a3后）一同送入高选器HS（选择特性为高值通过）；高选器输出值再与空气流量实测值（赋予正偏置a1后）一同送入低选器LS（选择特性为低值通过）。低选器输出值即为燃料流量调节器的设定值Fs。上述a1，a2，a3，a4a2=a3a1=a4。8.3炉膛压力控制模型 图8-7 炉膛压力控制系统 将PFC与 PID控制相结合组成新型预测函数控制器PFC-PID。PFC-PID控制策略可以兼顾各项性能指标，消除了鲁棒性能与抗干扰性能互相矛盾的现象。其控制方块图如图8-9所示。 图8-9 PFC-PID控制方框图[26] 8.4连续式加热炉的集散控制系统 8.4.1控制系统的结构和功能 8.4.2过程控制仪表的结构和功能 8.4.3连续式加热炉集散控制系统实例 了解 了解 4