催化劑窯爐是催化劑生產(chǎn)過程最重要的耗能設備。下圖顯示了控制過程中恒溫段電加熱設備總電流的變化情況。由圖可見,催化劑窯爐在PID控制作用下,總電流的波動較大,而在HDP控制作用下,總電流的波動幅度明顯減小。
PID控制器是一種單回路控制器,由于各段溫度存在嚴重耦合,一個回路的調(diào)整必然會對所有回路造成影響,從而引起其他回路的相應調(diào)整,由于PID控制器各回路之間缺乏有效的協(xié)調(diào)機制,致使調(diào)整過程持續(xù)進行,催化劑窯爐系統(tǒng)很難進入一個平穩(wěn)的狀態(tài)。
通過提出一種HDP控制器用于催化劑窯爐溫度控制,與常規(guī)控制相比,該方法能夠根據(jù)系統(tǒng)運行情況對控制器參數(shù)進行自適應調(diào)整,對工況變化具有較強的適應性。在HDP控制作用下恒溫段總電流均值為191.8A,而PID控制作用下恒溫段總電流均值為203.1A。相比之下,HDP作用下恒溫段總電流均值較PID控制下降約5%。
HDP控制器通過一個整體的性能指標J實現(xiàn)各控制量的綜合調(diào)整,這相當于在各回路控制的基礎上增加了協(xié)調(diào)機制,從而使控制的穩(wěn)定性提高。另一方面,引風機風量的擾動對催化劑窯爐系統(tǒng)溫度擾動較大,極易引起常規(guī)控制器的大幅度調(diào)整,進而引起溫度的大范圍波動。
而HDP控制器將引風機風量作為模型的輸入,即模型本身考慮到了引風的影響,模型的輸出會隨引風量發(fā)生變化,這增強了模型的適應性。由于控制策略的計算受控于系統(tǒng)模型及性能評價模型,所以,控制策略也會隨著外界擾動的變化進行調(diào)整,從而有效抑制引風的干擾。
HDP控制器能夠明顯提高催化劑窯爐溫度控制的精度,避免由于溫度劇烈變化只是催化劑局部高溫引發(fā)的催化劑結(jié)焦現(xiàn)象,提高產(chǎn)品的合格率。
與常規(guī)控制相比,HDP控制器能夠降低設備加熱功率,進而降低焙燒爐能耗。此外,HDP控制器能夠減小加熱電流的波動,催化劑窯爐焙燒爐是大功率用電設備,其電流平穩(wěn)性的提高能夠有效小設備對供電網(wǎng)絡的負荷擾動,避免電網(wǎng)電壓的頻繁變化。