窑炉风系统工程中的风压控制对于窑炉的稳定运行、能源利用效率以及产品质量都至关重要。以下是一些常见的风压控制策略:
基于模糊控制的策略
原理:模糊控制是一种基于模糊逻辑的智能控制方法,它不依赖于精确的数学模型,而是通过模拟人类的模糊推理和决策过程来实现控制。在风压控制中,将风压偏差和偏差变化率作为输入变量,通过模糊化、模糊推理和去模糊化等过程,得出风机的控制量。
应用方式:将风压偏差和偏差变化率划分为不同的模糊子集,如 “正大”“正小”“零”“负小”“负大” 等,并确定相应的隶属度函数。然后,根据经验制定模糊控制规则,例如 “若风压偏差为正大且偏差变化率为正小,则风机转速增加较大”。当窑炉运行时,实时获取风压偏差和偏差变化率,经过模糊化处理后,依据控制规则进行模糊推理,通过去模糊化方法得到具体的风机转速调节量,实现对风压的智能控制。这种策略能够较好地处理窑炉风系统中的非线性、不确定性因素,具有较强的鲁棒性和适应性。
基于 PID 控制的策略
原理:PID(比例 - 积分 - 微分)控制器是一种常用的反馈控制算法。在窑炉风系统中,它通过不断监测实际风压与设定风压之间的偏差,利用比例环节快速响应偏差,积分环节消除稳态误差,微分环节预测偏差变化趋势并提前进行调节,从而使风压稳定在设定值附近。
应用方式:在风机的变频调速系统中应用 PID 控制较为广泛。将风压传感器安装在窑炉的关键部位,如窑头、窑尾等,实时采集风压数据并反馈给 PID 控制器。控制器根据偏差信号输出控制指令,调节风机的变频器频率,进而改变风机的转速,实现对风压的精确控制。例如,当窑头风压低于设定值时,PID 控制器会增大变频器频率,使风机转速提高,增加风量,从而提高风压;反之则降低风机转速。
多变量解耦控制策略
原理:窑炉风系统中的风压与其他参数(如温度、流量等)之间存在相互耦合的关系,多变量解耦控制策略旨在通过一定的算法将这些耦合关系解除,使每个变量能够独立地进行控制,提高控制的精度和稳定性。
应用方式:采用现代控制理论中的解耦控制算法,如前馈解耦、状态反馈解耦等。以风压与温度的解耦控制为例,建立风压 - 温度的耦合模型,通过前馈解耦算法,根据温度的变化提前调整风机的风量,以补偿温度变化对风压的影响,同时根据风压的反馈信号实时调整风机转速,实现风压的稳定控制,且减少温度变化对风压的干扰。这种策略需要对窑炉风系统的动态特性有深入的了解,并结合先进的传感器技术和控制算法,以实现多变量的精确解耦和独立控制。
分段控制策略
原理:根据窑炉的不同工作阶段或不同区域的风压需求,将风压控制分为多个区段,每个区段设置不同的风压设定值和控制参数,以适应窑炉在不同工况下的要求。
应用方式:在窑炉的升温阶段、保温阶段和降温阶段,由于窑内热量传递和气体流动特性不同,对风压的要求也有所差异。升温阶段需要较大的风量来加速燃料燃烧,可设定较高的风压值;保温阶段则适当降低风压,维持热量平衡;降温阶段进一步减小风压,避免过度冷却。此外,对于窑炉的不同区域,如预热区、烧成区和冷却区,也可根据工艺要求设置不同的风压,形成分段控制。通过在不同区域安装风压传感器和调节风门,实现对各段风压的独立控制,确保窑炉内气流分布合理,温度均匀。