1、炉温测量仪表应用现状简介【摘 要】介绍了板坯加热炉发展历史和现况，加热炉的结构和自动化系统主要功能，加热炉控制技术的国内外发展现状，自动化系统的主流解决方案，需要解决的技术难题。并对加热炉控制技术的发展提出了作者自已的观点。【关键词】加热炉 数字脉冲技术 蓄热换向技术 ACC技术1.1 板坯加热炉的现状加热炉作为轧钢厂中的重要热能设备，其功能主要把板坯加热成温度均匀的热坯，且能满足高质量轧制要求。板坯加热炉名称繁杂，种类较多，可大体分为：根据燃料分为：重油加热炉；混合煤气加热炉；高炉煤气加热炉和天然气加热炉。根据板坯在炉内的运动方式：分作推钢式加热炉；步进梁式加热炉以及辊底式加热炉；根据烧嘴加
2、热炉形式：分为普通的平焰烧嘴、调焰烧嘴的常规加热炉；单（双）蓄热加热炉；根据加热形式：分为明火式加热炉和辐射管式加热炉。根据换向烧嘴控制技术：常规的双交叉限幅控制策略；模糊控制策略，脉冲控制技术和换向控制技术。1.2 加热炉的结构和自动化系统主要功能加热炉结构见图1。冷坯或者热坯经炉前辊道精确定位到加热炉装炉侧，推正后由（推钢机）装钢机送到加热炉热回收段。在加热炉内，由步进梁根据过程计算机的指令有序地将逐步加热的板坯送到加热炉的均热段。被均匀加热的板坯输送到出口激光定位的位置时，步进梁继续前行完成这个步距然后挺下来或作踏步处理。接到轧机L2 的要钢信号后，基础自动化（L1）控制出钢机将加热炉后
3、的板坯送到炉后出炉辊道上。这样就完成了一块板坯的自动化加热过程。加热炉自动化控制系统通常分为两级，由基础自动化和过程自动化自动化构成。加热炉L1 级：即基础自动化系统，主要完成加热炉的顺控、装钢机和出钢机的APC 控制、步进梁控制、加热炉燃烧控制、介质的测量和控制等。加热炉L2 级：即过程控制计算机系统，主要完成加热炉的材料跟踪、燃烧设定计算和数据处理及数据通信、班管理、报表打印等功能。自动化系统满足工艺和设备的控制要求。2 国内外研究现状自动控制原理和现代控制理论、系统参数辨识和大系统理论是加热炉的控制技术的理论基础。从发展顺序和控制水平进行归纳，加热炉燃烧控制水平大体上经历了以下两大阶段：
4、第1 阶段为常规燃烧控制：以提高利用效率、维持合理空燃比为目的，实现燃烧过程的基础自动化控制，达到控制加热炉炉气温度；第2 阶段为以优化钢坯加热过程为目标，实现炉温或者燃烧量的过程自动化控制。2.1 常规燃烧控制随着常规燃烧控制的成熟和发展，人们又把目光投向智能燃烧控制。智能燃烧控制包括自学习理论、解耦控制、自校正PID 控制策略等。从工程应用方面上看，业绩不是太广泛。如在加热炉炉压控制上，就使用了自学习理论的思想，在加热炉炉温控制方面，解耦控制理论也得到了应用，但应用得较为肤浅。2.2 加热炉控制模型随着计算机应用技术的广泛使用和人们对加热炉工艺的领会加深，加热炉控制技术有向前迈进一大步。加
5、热炉数学模型一可以归纳为经验型和理论型两种：经验型数学模型是通过分析大量的现场实验数据和统计数据的基础上，得到可以反映加热炉主要因素的一种函数关系。其关系简单，实用，但应用范围窄，不能适应现代多钢种，多牌号的实际生产。该方法首先是根据加热炉的结构特点，将加热炉分成六个区段，在建模的过程中，考虑到各个区段的相互耦合作用，建立了表示各个区段炉温的模型结构，最后应用最小二乘法辨识得_到各个参数。在连续加热炉控制系统中通过减少能耗和提高板坯加热质量：一是在以非线性、分布式参数数学模型的基础上，通过在线仿真器实时地修改板坯温度的加热曲线；二是采用一些加速优化过程的手段尽量是控制效果明显。现代热轧厂的一种
6、控制系统。该系统由两部分构成：板坯温度计算模型和预想的温度控制器。数学模型的输出结果是大约95%的板坯温度计算误差不超过20。根据板坯在炉子各段中的情况及板坯的理论加热曲线，及时调节板坯的实际温度，使其尽量和设定温度接近。ACC 加热炉数学模型由装炉处理模块、出炉处理模块、休炉处理模块、出炉钢坯温度模型、最佳设定值计算组成的加热炉最优化控制系统，解决了装炉钢坯温度品种规格变化大或轧制出现计划与非计划生产停顿时精确控制钢坯出炉温度和温度均匀性问题，在太钢2250mm 热轧不锈钢加热炉，本钢2300mm 热轧加热炉，承德钢铁厂1780mm 热轧加热炉上得到成功的应用。以太钢为例，L2 投运率超过9
7、0%，板坯出炉温度命中率达95%以上；板坯上表面和中心温度的温差30,板坯上表面温差20，出炉板坯板间温差20，板坯水印温差10。6 新技术发展展望加热炉控制技术的发展，从技术角度看，主要体现在硬件技术和软件技术发展；从流程研发_角度主要体现在标准化和核心化技术的研发和技术服务。（1）硬件技术。目前加热炉自动化控制系统大多数采用诸如SIEMENS 公司，GE 公司等国外品牌的PLC 系统，或者是Honeywell 公司或横河公司的DCS 系统。国产的控制系统如浙大中控的控制系统；北京和利时公司的控制系统以及国电自深的控制系统也开始崭露头角，控制系统的国产化将会是一个发展方向，也是我们自动化工程
8、师的一个期望。（2）容错服务器的应用和推广。为保证服务器系统的稳定性和安全性，通常采用两台配置相同的服务器共同构成一套冗余服务器系统。采用2 套硬件，2 套软件。而容错服务器采用硬件级的容错技术，采用一套系统软件，以达到消除系统切换时间的目的。其代表是Strautus fTserver W 系列的容错服务器技术。（3）现场总线技术。现场总线技术是一种前沿的应用技术，在化工、油气、炼油、石化尤其是汽车生产线等行业得到非常广泛的应用。它可以使工程总投资节省1530，工厂运营效益提高2。在可以预见的将来，必将在加热炉控制技术得到推广应用。目前的代表技术是：CAN，FF，Profibus，Lonworks 等。
