蓄熱式加熱爐建模與優(yōu)化設(shè)定方法研究.pdf

1、加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線上的重要設(shè)備之一，合理控制爐內(nèi)鋼坯溫度分布可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低加熱爐燃料的消耗。而在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，爐內(nèi)鋼坯溫度的檢測是一類典型的工業(yè)過程質(zhì)量參數(shù)難測量問題。改善鋼坯加熱質(zhì)量并降低加熱爐能耗最有效的方法是采用先進的建模和控制技術(shù)，建立鋼坯溫度預(yù)報數(shù)學(xué)模型對爐內(nèi)鋼坯溫度實施軟測量，進而通過數(shù)學(xué)模型建立最佳的爐溫制度，對鋼坯在爐內(nèi)的升溫過程實施最優(yōu)化控制。
　　本文以蓄熱式加熱爐為研究背景，首先基于加熱爐傳熱機理

2、建立了鋼坯溫度預(yù)報數(shù)學(xué)模型，然后重點討論了模型的離散求解方法，并對比分析了模型顯式差分和C-N差分求解的優(yōu)缺點。模型求解過程中進行了變物性處理，即考慮了鋼坯熱物性參數(shù)隨鋼坯溫度的變化規(guī)律，進一步提高了模型的預(yù)報精度。
　　爐膛總括熱吸收率對于保證模型計算的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，為了克服總括熱吸收率的時變性，提高模型對爐內(nèi)工況變化的自適應(yīng)能力，本文引入了粗軋機組出口鋼坯實測溫度，利用模糊推理方法對穩(wěn)態(tài)工況下的總括熱吸收率進行了在線補償修正

3、，補償后模型計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。
　　最后，在所建立的鋼溫預(yù)報模型基礎(chǔ)上，進一步探討了蓄熱式加熱爐爐溫優(yōu)化設(shè)定方法。首先根據(jù)加熱爐生產(chǎn)目標(biāo)的要求，建立了爐溫優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，然后利用遺傳算法進行尋優(yōu)計算，獲得加熱爐穩(wěn)態(tài)最優(yōu)爐溫設(shè)定值和鋼坯理想加熱曲線，最后利用段末溫度控制法對穩(wěn)態(tài)爐溫設(shè)定值作動態(tài)補償修正，從而保證了爐內(nèi)工況變化時鋼坯實際升溫過程的最優(yōu)化，即實現(xiàn)了加熱爐爐溫動態(tài)優(yōu)化設(shè)定。
　　仿真結(jié)果表明，本文建立的鋼坯溫度預(yù)報模型