【正文】 部偏高或者偏低 ； (3)安裝熱電偶的蓄頂號(hào)盡量不相連，這主要是考慮到推焦時(shí)相鄰的蓄頂溫度會(huì)同時(shí)受到影響 ； (4)奇數(shù)號(hào)蓄頂和偶數(shù)號(hào)蓄頂?shù)膫€(gè)數(shù)基本相同，這主要是與焦?fàn)t的測(cè)溫路線有關(guān)。用蓄頂溫度預(yù)測(cè)火道溫度時(shí)，檢測(cè)的是下降氣流的溫度。之所以選擇在蓄熱室的頂部，而不是在其它部位是有其原因的。 由于燃燒室被分割成若干個(gè)立火道，當(dāng)煤氣進(jìn)入燃 燒室時(shí)總是從單數(shù)或者雙數(shù)立火道上升進(jìn)行燃燒，燃燒結(jié)束后又從雙數(shù)或單數(shù)立火道下降，直到煤氣換向后，煤氣進(jìn)入和排出所經(jīng)歷的立火道相互交換。在物理結(jié)構(gòu)上，除了邊蓄熱室外的其它蓄熱室都處于炭化室的正下方。 焦?fàn)t爐體一般由若干個(gè)炭化室和燃燒室交替組成，這里以某焦?fàn)t為例，它由 55 個(gè)炭化室， 56 個(gè)燃燒室和 57 個(gè)蓄熱室組成。對(duì)特定的焦?fàn)t，冷卻值一旦確定下來一般不再更改。而標(biāo)準(zhǔn)溫度是指機(jī)、焦側(cè)火道溫度控制值，是在規(guī)定結(jié)內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 焦時(shí)間內(nèi)保證焦餅成熟的主要溫度指標(biāo)。 采用上述方法建立線性回歸軟測(cè)量模型。 求得一元回歸模型后即可對(duì)火道溫度進(jìn)行在線預(yù)測(cè) :首先采集蓄頂溫度，將結(jié)果作為模型的輸入計(jì)算出火道溫度。 為了提高模型的可靠性，本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了基于蓄頂溫度平均值的一元線性回歸模型。采樣該時(shí)段蓄頂溫度數(shù)據(jù)，并將蓄頂溫度與同時(shí)段火道實(shí)測(cè)溫度構(gòu)成一組觀測(cè)值，多組觀測(cè)值構(gòu)成一個(gè)樣本。利用所求的線性回歸模型可以對(duì)某一生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測(cè)或控制。 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)溫 度 控制 器溫 度 控制 器上位機(jī)M C G S下位機(jī)P L C上位機(jī)M C G S下位機(jī)P L C執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)焦 爐 煤氣 閥 門焦 爐 煤氣 閥 門煙 道 擋板煙 道 擋板焦 爐焦 爐立 火 道 溫 度 設(shè) 定 值——蓄 頂 溫 度立 火 道 溫 度 軟 測(cè) 量焦 爐 煤 氣 流 量 ， 壓 力 測(cè) 量煙 道 吸 力 測(cè) 量執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)混 合 煤氣 閥 門高 爐 煤 氣 流 量 ， 壓 力 測(cè) 量S P 1 S P 2圖 在圖 中，從煉焦工藝出發(fā)，詳細(xì)分析了影響焦?fàn)t立火道溫度的各種因素，在機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，提出建立立火道溫度的軟測(cè)量模型，它以蓄熱室頂部溫度為輔助變量，建立多元線性回歸模型和一元回歸模型，為了提高立火道溫度軟 測(cè)量的準(zhǔn)確度，充分考慮工藝特點(diǎn)，對(duì)多元線性回歸模型和一元回歸模型進(jìn)行優(yōu)化組合，建立了線性回歸子模型。 為了實(shí)現(xiàn)立火道溫度的控制，必須要準(zhǔn)確的測(cè)量立火道的溫度。軟測(cè)量技術(shù)正是在上述背景下產(chǎn)生的，它通過選擇與被估計(jì)變量相關(guān) 的一組可測(cè)變量，構(gòu)造某種以可測(cè)變量為輸入、被估計(jì)變量為輸出的數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)重要過程變量的估計(jì)。所以，通過建立火道溫度軟測(cè)量模型，由熱電偶測(cè)量的實(shí)時(shí)蓄頂溫度計(jì)算出直行溫度，對(duì)于實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t 燃燒自動(dòng)控制是非常重要和必不可少的。 焦?fàn)t煤氣主管流量、高爐煤氣主管流量、機(jī)側(cè)高爐煤氣流量、焦側(cè)高爐煤氣流量等 ； 所需檢測(cè)的壓力數(shù)據(jù)主要是焦?fàn)t煤氣主管壓力、高爐煤氣主管壓力、機(jī)側(cè)混合煤氣壓力、焦側(cè)混合煤氣壓力 ，集氣管壓力等 ； 吸力有機(jī)側(cè)分煙道吸力、焦側(cè)分煙道吸力 ； 溫度量比較多，有蓄頂溫度、上升管荒煤氣溫度等。 壓力控制回路包括焦?fàn)t煤氣流量、混煤壓控制器和分煙道吸力控制器，是溫度閉環(huán)控制的基礎(chǔ)。在煤內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 氣流量發(fā)生改變時(shí)，為保證煤氣合理地、充分地燃燒，需調(diào)節(jié)空氣供給量。 由于焦?fàn)t燃燒加熱 過程的復(fù)雜性，不可能建立精確溫度與供熱量、供熱量與煤氣流量的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此 需要 結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)溫度的偏差，算出應(yīng)增加的煤氣供熱量，進(jìn)而給出焦?fàn)t煤氣流量、高爐煤氣流量和吸力的設(shè)定值，同時(shí)由高爐煤氣流量和壓力的關(guān)系，給出混煤壓的設(shè)定值。采用混煤壓控制器、分煙道吸力控制器以及溫度控制器， 來 保證爐溫的穩(wěn)定及煤氣的充分合理燃燒，獲得平穩(wěn)、合適的立火道溫度。 內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及過程參數(shù)檢測(cè) 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 經(jīng)過對(duì)被控對(duì)象的仔細(xì)分析，確定了控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)總體 結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 21 所示 : 為實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t加熱 燃燒自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)需要根據(jù)蓄頂實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度，經(jīng) 立 火道軟測(cè)量模型得到全爐火道的平均溫度，并根據(jù)此預(yù)測(cè)溫度與立火道溫度設(shè)定值之間的偏差，通過調(diào)節(jié)焦?fàn)t煤氣流量或 混合 煤氣的流量來改變焦?fàn)t供熱量，以穩(wěn)定爐溫 。這需要對(duì)影響焦?fàn)t溫度變化的因素有一定認(rèn)識(shí)。焦?fàn)t對(duì)象具有大慣性和大滯后特性，生產(chǎn)過程中變量變化劇烈，導(dǎo)致干擾強(qiáng)烈，過程機(jī)理復(fù)雜，實(shí)際對(duì)象的模型會(huì)因種種現(xiàn)場(chǎng)工況而發(fā)生變化，焦?fàn)t對(duì)象不是那種單一數(shù)學(xué)模型就可以表示的環(huán)節(jié)，具有一定的不確定性，常規(guī)控制方法難以滿足生產(chǎn)的要求。國內(nèi)焦?fàn)t均采用自然抽風(fēng)式結(jié)構(gòu)，利用調(diào)節(jié)煙道廢氣流量來維持爐內(nèi)壓力制度，控制進(jìn)入燃燒室的空氣流量。兩種氣體從各自管道流入各自蓄熱室預(yù)熱后在燃燒室進(jìn)行混合開始燃燒，燃燒釋放出大量的熱能，熱能以多種方式傳遞給爐墻，從而使煤在炭化室內(nèi)高溫密閉干餾，生成焦炭。同時(shí)，焦?fàn)t的生產(chǎn)是連續(xù)與間歇的結(jié)合，焦?fàn)t炭化室按一定的推焦計(jì)劃定期裝煤、出焦，焦?fàn)t燃燒室內(nèi)的燃燒過程連續(xù)不斷地進(jìn)行。為使炭化室均勻加熱和充分利用廢氣余熱，利用定時(shí)改變廢氣流向，通過蓄熱室來加熱進(jìn)入燃燒室的空氣和煤氣。而加熱煤氣在燃燒室 中進(jìn)行燃燒產(chǎn)生熱量使炭化室溫度上升到 1100℃ 左右。它由多個(gè)炭化室和燃燒室交替配置而成，炭化室和燃燒室僅一墻之隔。但是由于焦?fàn)t生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)干擾因素較多，現(xiàn)場(chǎng)工人的經(jīng)驗(yàn)不同，煤氣量和空氣量變化很快，工作人員很難及時(shí)做出反映，因此完全靠人工的調(diào)節(jié)帶有強(qiáng)烈的主觀因素和大滯后，嚴(yán)重影響著焦?fàn)t的生產(chǎn)和焦炭的質(zhì)量。同時(shí)內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 通過 安置在蓄頂?shù)臒犭娕紲y(cè)得蓄頂溫度，利用建立的火道溫度軟測(cè)量模型獲得火道溫度預(yù)測(cè)值。建立一個(gè)焦?fàn)t加熱燃燒過程控制系統(tǒng)，并且從整體上提出控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。 焦?fàn)t加熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 焦?fàn)t燃燒加熱生產(chǎn)中最重要的控制為焦?fàn)t溫度控制，因?yàn)榻範(fàn)t溫度是影響焦炭質(zhì)量、節(jié)約加熱煤氣、減少推焦煙塵污染的關(guān)鍵因素。 焦?fàn)t加熱控制系統(tǒng)還可以根據(jù)焦?fàn)t調(diào)火經(jīng)驗(yàn)，采取把串級(jí)、前反饋方式結(jié)合起來，利用串級(jí)控制消除未知的和難以測(cè)量的參數(shù)所產(chǎn)生的各種影響及過程模型的不準(zhǔn)確部分，同時(shí)對(duì)主要干擾造成的影響及時(shí)進(jìn)行前饋補(bǔ)償，才能使焦?fàn)t處于最佳工作狀態(tài)。需要采用大量的熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè)這樣會(huì)造成系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用的大量投入。人工智能控制技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法相結(jié)合，取得了較好的控制效果 [2,5]. 焦?fàn)t加熱控制方案介紹 傳統(tǒng)的控制策略特點(diǎn) :根據(jù)實(shí)測(cè)火道溫度、結(jié)焦終了時(shí)間或焦炭溫度與目標(biāo)火道溫度、 目標(biāo)結(jié)焦終了時(shí)間或目標(biāo)焦餅溫度的偏差 ,并考慮爐溫的滯后因素來調(diào)整爐組加熱煤氣流量的設(shè)定值 ,以實(shí)現(xiàn)爐組加熱的最佳控制。但與國外先進(jìn)技術(shù)相比，國內(nèi)的焦?fàn)t控制水平較低，還需進(jìn)一步的研究和開發(fā)。自從 1973 年日本鋼管公司在福山鋼鐵廠 5焦?fàn)t上首次成功地開發(fā)應(yīng)用了焦?fàn)t燃燒控制系統(tǒng)以來，世界上許多鋼鐵公司已先后開發(fā)了 10 多種焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制系統(tǒng)，相繼出現(xiàn)了 ACCS、 CARPO、 COHC等各具特色的系統(tǒng)?，F(xiàn)在很多焦?fàn)t加熱工藝過程沒有進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，煤氣流量及分煙道吸力均以人工調(diào)節(jié)為主，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，其控制效果主要依賴于操作人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人預(yù)測(cè)能力。炭化室煤料干餾過程內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 是通過爐墻傳熱獲取燃燒室的熱量，因此，燃燒室溫度的高低直接影響煤料炭化和焦餅的最終溫度。我國是世界上不折不扣的焦炭生產(chǎn)大國，也是世界上最大的焦炭出口國。 焦?fàn)t是煤化學(xué)工業(yè)中極為重要的工業(yè)爐之一，其加熱燃燒過程是一個(gè)多變量、 非線性、 分布參數(shù)、 快過程和慢過程交織在一起的復(fù)雜工業(yè)過程 ,具有大時(shí)滯、大慣性、強(qiáng)非線性、多因素藕 合、變參數(shù)的特點(diǎn)，焦?fàn)t火道溫度穩(wěn)定性直接關(guān)系到焦炭質(zhì)量和爐體壽命。s more, it can reduce environmental pollution in coke production and improve the working conditions This is of great significance. It can create significant economic and social benefits. 內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） Key words: coke, soft measurement, MCGS configuration, PLC。由于立火道溫度直接測(cè)量很困難，所以根據(jù)蓄熱室頂部溫度建立立火道溫度軟測(cè)量模型，間接測(cè)量立火道溫度。內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 焦?fàn)t加熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 焦?fàn)t的加熱過程是單個(gè)燃燒室間歇，全爐連續(xù)，受多種因素干擾的熱工過程。系統(tǒng)采用西門子 S7300 PLC 對(duì)各類參數(shù)（溫度、壓力和流量等）實(shí)施在線檢測(cè)，并采用 MCGS 組態(tài)平臺(tái)完成工藝流程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。 內(nèi)蒙 古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 關(guān)鍵詞 ：焦?fàn)t，軟測(cè)量， MCGS 組態(tài)， PLC； Coke oven heating control system design Abstract The heating process of coke oven which is a single chamber intermittently and a continuous furnace, is disturbed by many factors .Its control system is a typical of large inertia, nonlinear, and timevarying plex system. So how to optimize the process of coke oven heating control, reduce coke consumption to ensure the stability of coke evenly ripe and extend the service life of coke is still a major problem. This passage is about coke oven heating indepth analysis of bustion process on the basis of the control system in accordance with the requirements of a control system for the overall structure. System uses a Siemens S7300 PLC implement online testing on various parameters (temperature, pressure and flow, etc.), and plete platform configuration which using MCGS process realtime monitoring and control. Because direct measurement on flue temperature is difficult, according to the temperature at the top of regenerator flue temperature it can establish legislation softsensor model to finish an indirect measurement of flue temperature legislation. The control system meets the needs of practical applications, which improving the quality of coke oven coke productivity, reducing energy consumption and extending the life of coke oven, What39。為使高爐操作達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，冶煉用焦炭（冶金焦）必須具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，包括冶煉過程中的熱態(tài)性質(zhì)。 研究背景與目標(biāo) 焦?fàn)t是冶金工業(yè)中重要的熱工設(shè)備，其生產(chǎn)原理是將煤在隔絕空氣的情況下進(jìn)行高溫干餾從而產(chǎn)生焦炭、煤氣以及焦油等其他有機(jī)化學(xué)副產(chǎn)品。另外焦?fàn)t加熱控制的好壞，對(duì)焦炭質(zhì)量和爐體壽命都有重要直接影響，因此，需要根據(jù)生產(chǎn)條件與客觀變化因素及時(shí)不斷地對(duì)加熱過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到加熱制度合理、爐溫均勻穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)低能耗、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、減少環(huán)境污染和延長爐體壽命的目的。直行溫度代表了全爐溫度情況，控制了直行溫度，也即是控制了煉焦溫度，保證了煉焦工藝過程對(duì)供熱的需求。到了 70 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論的發(fā)展，使焦?fàn)t的計(jì)算機(jī)控制成為可能。 到了 80 年代，我國很多焦化廠也開展了研究工作，均取得了顯著的節(jié)能效果。近年來隨著模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及預(yù)測(cè)控制等人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也為焦?fàn)t計(jì)算機(jī)控制開辟了新