蓄热式钢包烘烤装置的节能优化研究

作     者：彭荟羽 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈雪波

授予年度：2014年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：蓄热式钢包烘烤装置 PLC 神经网络 PID控制 双交叉限幅控制 

摘      要：蓄热式钢包烘烤装置是炼钢厂的重要设备，也是消耗能源的主要设备之一。蓄热式钢包烘烤装置的正确合理工作不仅能减少能源的损失消耗，还能决定炼钢的生产节能效率。 本文以唐山钢铁股份有限公司第一、二钢轧厂的蓄热式钢包烘烤装置为控制对象，实现其温度过程控制。蓄热式钢包烘烤装置的燃烧升温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数量的随机过程。针对PID控制、神经网络控制和双交叉限幅控制原理的特点，提出了基于RBF神经网络PID控制和双交叉限幅控制方法相结合的新算法。采用RBF神经网络整定的PID控制器快速性好，自适应力强，具有良好的控制品质。采用双交叉限幅控制方法，减少了对空气的污染，增加了蓄热式钢包烘烤装置的寿命。将基于RBF神经网络的PID控制方法与双交叉限幅控制方法相结合引入到蓄热式钢包烘烤装置的温度控制中，实现了蓄热式钢包烘烤装置温度控制的节能优化。为了使系统更稳定、可靠地运行，采用西门子S7-300PLC，通过网络技术组成了分散控制和集中管理的PLC系统。用Step7软件实现其程序控制。根据现场控制模型的特点建立了控制系统的传递函数模型，通过在MATLAB环境下将RBF神经网络PID控制和传统的PID控制方法进行仿真比较研究，得出了最佳PID参数，将PID最佳参数应用到双交叉限幅控制方法中。仿真结果表明：基于RBF神经网络PID控制方法较传统的PID控制方法与双交叉限幅方法结合，其PID控制器快速性好，自适应力强，有更好的控制效果。并将该控制系统成功应用到唐山钢铁股份有限公司第一、二钢轧厂的蓄热式钢包烘烤装置温度控制中，在保证质量和产量的基础上，节省了混合煤气消耗量，使其节能32%，同时降低了对环境的污染，最终达到节能优化的目的。