Аннотация
При сжигании газообразного топлива важным управляющим параметром является поддержание соотношения газ–воздух, которое обеспечивается с учетом стехиометрического коэффициента газообразного топлива. При сжигании смешанного газа, в котором соотношение компонентов в газовой смеси не контролируется или стехиометрический коэффициент не является постоянным, поддержание оптимального соотношения газ–воздух является достаточно сложной задачей. Кроме того, на процесс сжигания газа оказывают влияние неконтролируемые подсосы воздуха в рабочее пространство, в котором происходит процесс сжигания. Использование поисковой системы управления позволяет определять оптимальное соотношение газ–воздух в процессе непрерывного поиска, однако работа таких систем не должна оказывать влияние на безопасность процесса. В работе рассматривается поисковая система управления сжиганием смешанного газа, которая включает две подсистемы – подсистему стабилизации и подсистему поисковой оптимизации. Каждая из подсистем представляет собой отдельный контур управления, работа которых производится последовательно. Переключение работы с одной системы на другую производится по условию, которое формируется с использованием предложенной в работе методики. При интенсивных изменениях температурных условий и соответствующих изменениях расхода газа производится управление с использованием стабилизирующей подсистемы, а при достижении параметров управляемого процесса заранее определенной зоны происходит переключение на подсистему оптимизации, которая осуществляет поиск наиболее эффективного для текущих условий соотношения газ–воздух, определяемого тепловым эффектом от сжигания. Использование рассматриваемой системы энергосберегающего управления процессом сжигания смешанного газа на одной методической печи производительностью 110 т/ч позволило уменьшить затраты условного топлива на 12,4 т/сут.
Ключевые слова
Смешанный газ, теплотворная способность, коэффициент расхода воздуха, сжигание топлива, энергосбережение, двухконтурное управление, экстремальное регулирование.
1. Генкин А.Л. Проблемы энергосберегающего управления листопрокатным комплексом. Ч.1 // Проблемы управления. 2006. № 6. С.50-54.
2. Ariyur K.B. Real-time optimization by extremum-seeking control / K.B. Ariyur, M. Krstic // New-Jersey: Wiley and Sons, 2003. 326 p.
3. Андреев С.М., Парсункин Б.Н. Оптимизация режимов управления нагревом в печах проходного типа: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. 375 с.
4. Линческий В.П. Топливо и его сжигание. М.: Металлургиздат, 1959. 400 c.
5. Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкция печей черной металлургии. М.: Металлургия, 1989. 462 c.
6. Автоматизация методических печей / Л.И. Буглак, И.Б. Вольфман, С.Ю. Ефроймович, Г.К. Захаров, М.Д. Климовицкий, А.М. Сегаль. М.: Металлургия, 1981. 196 с.
7. Генкин А.Л. Информативность энергосиловых параметров при управлении температурно-скоростным режимом горячекатаной полосы // Автоматизация в промышленности. 2009. № 8. С. 45-48.
8. Арутюнов В.В., Бухмиров В.В., Крупенников С.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей. М.: Металлургия, 1990. 239 с.
9. Андреев С.М., Парсункин Б.Н. Экспериментальное исследование эффективности энергосберегающих оптимальных режимов нагрева металла // Автоматизированные технологии и производства. 2014. №6. С. 134-143.
10. Application of optimization technology for ratio of air to fuel combining feedforward with feedback in heating furnace / H. Zhu, Z. Wen, X. Wang, H. Xu, S. Tao // Journal of Thermal Science. 2002. Vol. 11. No. 3. Pp. 271-276. doi: 10.1007/s11630-002-0065-6
11. Васильев М.И., Власов Д.Л., Васильев И.И. Анализ и сравнение основных входных регулирующих воздействий на ПИД-регулятор // Автоматизированные технологии и производства. №2(16). 2017. С. 35-39.
12. Казакевич В.В., Родов А.Б. Системы автоматической оптимизации. М.: Энергия, 1977. 288 с.
13. Казакевич В.В., Щербина Ю.В. О построении непрерывно-дискретных систем экстремального регулирования, устойчивых при действии низкочастотных возмущений // Автоматика и телемеханика. 1979. № 2. С. 59-64.
14. Самарина И.Г., Толстова Ю.С., Газизова В.А. Система экстремального регулирования с запоминанием максимума скорости изменения выходного параметра // Автоматизированные технологии и производства. 2019. №2(20). С. 14-18.
15. Парсункин Б.Н., Васильев М.И., Сибилева Н.С. Энергосберегающее автоматическое нечеткое управление давлением в рабочем пространстве нагревательных печей // Электротехнические системы и комплексы. 2018. №2(39). С. 63–69. doi: 10.18503/2311-8318-2018-2(39)-63-69
16. Толстова Ю.С., Газизова В.А., Мухина Е.Ю. Обзор систем управления температурой в методических печах // Автоматизированные технологии и производства. 2019. № 1(19). С. 29-31.
17. Прасолов А.С., Самарина И.Г., Бондарева А.Р. Моделирование системы экстремального регулирования на языке LAD // Автоматизированные технологии и производства. 2020. №1(21). С. 22-26
18. Hybrid intelligent control of combustion process for ore-roasting furnace / A. Yan, T. Chai, F. Wu, P. Wang // Journal of Control Theory and Applications. 2008. Vol. 6. No. 1. Pp. 80-85. doi: 10.1007/s11768-008-7001-6
19. Цимбал В.П. Математическое моделирование металлургических процессов: учеб. пособие. М.: Металлургия, 1986. 240 с.
20. Парсункин Б.Н., Бондарева А.Р., Полухина Е.И. Выбор температурного параметра для оперативного управления нагревом металла в методических печах // Автоматизированные технологии и производства. 2015. № 1(7). С. 9-12.