【关键词】：工业窑炉；气氛；智能控制；策略
现阶段，在我国相关企业工业窑炉的发展进程中，往往使用氧化锆分析仪来测量烟气含氧量，并调节助燃风量，进一步形成送风控制系统，由于氧化锆探头安装位置会受一定因素的局限，导致对烟气中含氧量的测量缺乏准确度，此外，因为在线氧化锆分析仪价格昂贵，大多数企业中的窑炉往往使用人力对其进行控制。工业窑炉依赖工作人员调节火焰，不仅缺乏实时性，而且由于工作人员之间的差异性，产生的控制效果也不尽相同。工业窑炉依赖人工控制，对人的因素的依赖较大，效率有限。因此，有必要深入研究工业窑炉气氛智能控制方法，实现对工业窑炉气氛的智能控制。
一、自寻优控制算法及分析
在工业窑炉炉温和燃料消耗控制正常的情况下，使用自寻优控制算法，结合燃料消耗量的变化情况，优化空燃比值，确保空燃配比能够长时间处于最优点，也就是在燃料消耗最少的情况下，使工业窑炉的炉温达到最高。在使用自寻优控制算法时，其原理为在线调节空燃比，查看燃料消耗的变化情况，如果燃料消耗量有所降低，则空燃比调节正确，反之，则不正确，具体工作流程如下[1]。
（一）获得一定工作状况下的最优空燃比
在工业窑炉炉温控制范围内，测量出一组燃料量数据和助燃空气量数据，在得到两者之间关系曲线的基础上，使用求极小值原理得出当燃料消耗量最小时，助燃空气用量数据，获得在此状况下的最优空燃比。
（二）优化算法应用的注意事项
将优化算法应用于工业窑炉上，用于控制燃料消耗情况，但在此过程中，优化过程调试点直接作用于窑炉，往往会导致工业窑炉产生微小的波动。燃料消耗量的精度、配比值变化量是否明显、阈值是否合理等因素，决定着控制精度。因此，为避免应用优化算法时，出现影响工业窑炉炉温的因素，优化方法必须保证在稳定工况下使用，同时要安装燃料和助燃风流量计。此外，如果要对工业窑炉内的空气过剩系数进行监测，还要配备氧含量分析仪[2]。
二、工业窑炉气氛智能控制策略
（一）智能软测量技术控制策略
智能软测量技术作为传统测量方法的一种延伸和拓展，能够完成传统测量方式无法完成的对不可测量变量的估计工作。智能软测量技术主要包括四个部分的内容，即，选择直接测量变量、数据处理、建立软测量模型、在线对软测量模型进行修正工作。其核心工作内容为在选择测量变量的基础上，构建关联模型。在选择测量变量时，可以结合理论和数据分析情况，得出主要可测变量和二次处理值。在建立软测量模型时，往往使用传统的模型构建方法，如：最小二乘多项式回归、样条插值等。
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总之，智能软测量技术的应用，避免了传统方式和手段下出现的误差状况，智能软测量技术具有强大的学习能力，可以利用智能模型构建待估计变量与直接测量信号的关联模型。同时，基于智能化理论及万能逼近定理，关联模型的精度和传统方式下的状况相比，有了显著的提升，当前，智能软测量技术具有十分广阔的发展前景，其应用领域十分广泛，能够有效打破工艺条件、检测手段、检测工具、检测仪表的限制，完成测量工作[3]。
工业窑炉的气氛检测工作是软测量技术的一种体现，通常情况下，在测量工业窑炉气氛时，对于气氛关联性较高的窑炉，要采用科学的手段和方式对其各种运行状况下的燃料流量、窑炉温度、助燃空气流量等参数进行测量，同时对得出的数据进行科学的分析，进一步提取出大量的数据，最终形成数据样本。基于多层前馈神经网络具有效率高、模型精度和准确度高的特点，可以使用其构建模型，并结合定期与不定期的样本数据采集方式，根据燃料质量和实际工况，测试和再学习软测量模型。同理，以模糊模型为基础，依据模糊规则和学习样本，也能够构建出工业窑炉气氛软测量模型。由此可见，智能软测量模型是软测量技术得以正常顺利开展的基础和前提，基于工业窑炉气氛软测量模型，能够实时获取工业窑炉内燃料燃烧产生的废气中的氧气含量，并与调节助燃空气量相结合，进而构成控制回路。从中我们很明显的可以看出，只要使便携式氧含量分析仪配备定期校正模型，保障软测量模型的样本数据的全面性，在任何工况下，智能软测量技术策略都能够智能控制工业窑炉的气氛[4]。
（二）智能空燃配比优化控制策略
在使用智能空燃配比优化控制策略对工业窑炉气氛进行智能控制时，要把智能化的模型构建技术和进化寻优控制方法相结合，巧妙科学的利用工业窑炉的智能模型，计算出最佳的助燃空气量，提高工业窑炉的炉温，同时结合燃料量和助燃空气量得出空燃比。在这一过程中，不需要氧含量分析仪。具体流程为：首先，离线工作内容，在工业窑炉运行正常的情况下，提取各种所需的数据，形成科学的样本数据，并采取科学大的手段和方式，建立工业窑炉智能模型，使用科学合理的算法，得出在工业窑炉燃料使用量平稳情况下，工业窑炉炉温最高时助燃空气量，并根据炉温和助燃空气量的比值，确定空燃配比[5]。其次，运用在线进化寻优算法，在工业窑炉正常的运行状态下，基于燃料流量、空燃配比的值，得出当前最佳的助燃空气量。和传统的自寻优控制方法相比较，可以明显的发现，在线进化寻优算法能够有效减少工业窑炉气氛和温度的影响因素，其运用关键在于构建精准的工业窑炉智能模型[6]。
结束语：
总而言之，基于智能软测量技术，结合智能模型和进化优化算法，采取合理有效的控制方法和策略，对工业窑炉的气氛进行科学有效合理的智能控制，在工业窑炉的运行发展中取得了十分良好的效果。同时，也为相关企业实现工业窑炉低成本、高节能、高环保效率的运行提供了良好的解决方法和策略，并为未来我国工业窑炉的运行发展提供了一定的理论与实践铺垫。
参考文献：
[1]荣莉,柴天佑,马庆云.基于Elman型回归神经网络的空燃配比优化控制[J].信息与控制,2000(02)
[2]汪永生,邵惠鹤.现场总线控制系统与通用软测量技术[J].测控技术，1999（11）
[3]南晓明.软测量技术及其在过程检测中的应用研究[J].山东化工,2013(04)
[4]胡斌,于晨斯.软测量技术及其应用[J].科技广场,2010(03)
[5]宋海荣,赵鹏翔,李思彤,樊金鹏,李江.软测量技术研究及其专利分析[J].河南科技,2015(24)
[6]王菲,王超.预测控制在工业窑炉温度控制中的使用[J].科技创新与应用,2018(04)
论文作者:叶重慧
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年23期
论文发表时间:2020/5/8