鐵水預處理噴粉速度的控制方法
2023-12-09 23:01:01 2
專利名稱：鐵水預處理噴粉速度的控制方法
技術領域：
本發明涉及鐵水預處理方法，尤其涉及一種鐵水預處理噴粉速度的控制方法。
背景技術：
鐵水預處理方法是當前國內外普遍採用的提高鋼水質量、降低冶煉綜合成本的工藝方法，是潔淨鋼發展的必然，成為鋼鐵企業提高產品質量及市場競爭力的重要手段。在鐵水預處理冶煉中，穩定的粉劑噴吹速度對縮短吹煉時間，提高處理品質，減少氧耗，減少石灰、螢石和鐵礦粉的消耗起到了決定性的作用，可以實現較明顯的經濟效益和環境效益。所以噴粉速度的控制是整個鐵水預處理控制的核心。寶鋼一鋼不鏽鋼工程中，鐵水預處理採用了雙罐合併噴吹的工藝，因此在速度控制方面比單罐噴吹的複雜。為了達到穩定的噴吹速度，必須對控制模型和模型間的相互切換提出較高的要求。而目前現有的鐵水預處理噴粉速度的控制方法均不能滿足該工程的要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種鐵水預處理噴粉速度的控制方法，用於控制雙罐合併噴吹達到穩定的噴吹速度，且當系統有擾動時，可以較快的排除擾動，回到穩定噴吹狀態。
為了解決上述技術問題，本發明包括如下步驟步驟1、壓力控制噴吹首先要對噴粉罐進行加壓，根據設定的噴吹速度確定噴粉罐需要達到的壓力，並保證噴粉罐內的壓力恆定，根據設定的噴吹速度確定下料可調節閥的預開度、流量調節閥的初始開度，當噴槍下降到噴吹點時，切換到自動控制模式進行噴吹；步驟2、當噴吹開始以後一定時間，把壓力控制自動切換到壓力差控制，即根據設定的噴吹速度保持噴粉罐壓力和輸送管道的壓力差為一定值，當切換到壓力差控制一段時間後，下料可調節閥切換到自動控制模式進行噴吹；步驟3、當噴吹狀態發生變化時，相應的控制參數也進行切換。
由於採用了上述技術方案，本發明的優點是(1)、具有較高的應用價值由於雙罐合併噴吹的特殊性，兩個罐的下料速度在噴吹過程中相互影響，系統不容易達到一個穩定的總管噴吹速度，所以選擇科學的控制方法非常重要。通過生產實踐，發現控制模型的好壞對粉劑噴吹速度有很大的影響，寶信開發的鐵水預處理噴粉速度控制技術軟體在當系統有擾動時(如料塊的顆粒不均勻，一罐停止下料等情況)，可以較快的排除擾動，回到穩定噴吹狀態。該控制模型在一鋼的實際生產中，得到了很好的應用，對類似的噴粉系統有較高的應用價值。
(2)可用於不同的PLC系統該應用軟體模型不針對具體的PLC系統，控制模型採用了模塊化流程圖進行軟體設計，只要在功能實現時，針對不同的PLC系統採用相應的編程軟體，並進行重新編程下載。
(3)控制效果好從圖1中可以看到，在實際噴吹過程中，壓力曲線、壓力差曲線、輸送氣體流量曲線、噴吹速度曲線都能保持很好的穩定性，滿足鐵水預處理對粉劑噴吹速度的要求，從而提高了處理效果，降低了處理成本。
圖1是採用本方法的實際控制效果圖。
圖2是本發明的雙罐合併噴工藝圖。
圖3是粉劑噴吹實際速度的計算示意圖。
具體實施例方式
下面結合具體的實施例詳細介紹如何利用合理的控制模型，來達到控制雙罐合併噴吹速度的目的。
1、壓力控制噴吹首先要對噴粉罐進行加壓，根據設定的噴吹速度計算出噴粉罐需要達到的壓力，具體的計算方法為當設定速度小於額定速度25％時，壓力為一定值(約為0.55Mpa)；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和壓力為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，壓力為一定值(約為0.7Mpa)。如圖2所示打開閥2對噴粉罐進行快速加壓，當粉罐的實際壓力大於設定壓力時，關閉閥2，加壓自動結束。然後，通過調節閥5、加壓閥1和瀉壓閥3的控制，保證粉罐內的壓力恆定，具體是當加壓閥1和瀉壓閥3相互切換時，在切換瞬間程序把調節閥5設定到小開度(約10％)，切換完成後，才把調節閥5放到自動控制模式，通過這個改進，減小切換過程衝擊，避免了頻繁切換。壓力的高低對噴吹初始速度影響很大，在聯調過程中，必需針對不同速度值調試出相應的壓力值，具體的調方式方法為當調試時，按速度設定值的從10％～100％，每隔10％做一次噴吹試驗，然後把該噴吹速度下的粉罐壓力記錄下來，然後把該壓力值作為該噴吹速度的設定壓力，防止噴吹啟動時實際速度和設定速度偏差太大。
當處理開始時，下料可調節閥7(參見圖2)根據噴粉設定速度有一個預開度，具體打開值從開度DB數據塊中調用，所述噴粉設定速度與預開度的關係是一根速度開度分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，開度為一定值(約為25％)；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和開度為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，開度為一定值(約為55％)，同樣噴粉罐的壓力設定值也是根據噴粉設定速度從相應的壓力DB數據塊中調用，同樣，所述壓力設定值與噴粉設定速度的關係也為一根速度壓力分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，壓力為一定值(約為0.55Mpa)；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和壓力為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，壓力為一定值(約為0.7Mpa))。壓力設定的參數非常重要，如果太大，會出現起始的噴吹速度太大，系統就不容易控制速度；如果太小，粉劑就有可能噴不出來。輸送氣體的流量調節閥8的初始開度也是根據噴粉設定速度從相應的流量DB數據塊中調用，同樣，所述流量調節閥8的初始開度與噴粉設定速度的關係也為一根速度流量分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，流量為一定值(約為4.5Nm3/min)；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和流量為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，流量為一定值(約為約為7Nm3/min)。當噴搶下降到噴吹點時，粉罐壓力和輸送氣體切換到PID自動控制模式，下料可調節閥7保持預設定開度不變，噴吹開始。
2 壓力差控制噴吹當噴吹開始以後一分鐘，把壓力控制自動切換到壓力差控制(保持粉罐壓力和輸送管道的壓力差為一定值，此值是根據噴吹速度從壓力差DB數據塊中調用)，所述的壓力差值與噴吹速度的關係也為一根速度壓力差分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，壓力差為一定值(約為0.01Mpa)；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和壓力差為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，壓力差為一定值(約為0.02Mpa)。壓力差控制綜合了粉罐和輸送管道的壓力變化對速度產生的影響，比單純的壓力控制效果好。壓力差的保持，可以參照圖2，是通過調節閥5、加壓1和瀉壓閥3來完成控制的，具體的方法是當加壓閥1和瀉壓閥3相互切換時，在切換瞬間程序把調節閥5設定到小開度(約10％)，切換完成後，才把調節閥5放到自動控制模式，通過這個改進，減小切換過程衝擊，避免了頻繁切換)。由於處理剛開始時，輸送管道裡還沒有充滿粉劑，管道壓力波動比較大，不宜進行壓力差控制，所以壓力差控制的投入一般在壓力控制形成一定噴吹速度以後。
當切換到壓力差控制半分鐘以後，下料可調節閥7(參見圖2)切換到PID(比例積分微分)自動控制模式，通過控制下料閥的開度來調節下料速度，得到鐵水預處理所需要的噴吹速度。這時系統進入穩定噴吹階段，通過壓力差自動控制，輸送氣體流量自動控制，下料閥開度自動控制，達到控制粉劑噴吹速度的目的。
3、從雙罐噴吹切換到單罐噴吹當噴吹時，如果一個罐首先停止下料，那麼由於平衡被打破，另一個罐的噴吹速度將大幅上升，從而引起單罐噴吹的速度振蕩。所以每個罐的噴吹控制參數(主要是PID參數，壓力曲線，壓力差曲線，輸送氣體流量曲線，下料閥預開度曲線)分兩套，當噴吹狀態發生變化時(雙罐噴吹切換到單罐噴吹)，相應的控制參數也進行切換，保證系統能夠儘快消除振蕩，達到單罐穩定噴吹的效果。
4、實際速度計算由於，速度控制是PID控制，必須有實際速度作為反饋信號參與控制。假設設定速度是100kg/min，那麼如果計算出的實際的速度在95kg/min，那麼就要加大下料可調節閥7的開度，如果計算出的實際的速度在105kg/min，要減小下料可調節閥7的開度，所以實際速度的計算方法非常重要，如果不合理，閥一會兒開大，一會兒減小，就要引起噴吹振蕩了。因此本發明還包括一個計算實際速度並作為反饋信號參與控制的步驟。
實際速度的計算應選擇合理的數學模型，粉劑的實際噴吹速度是通過單位時間粉劑重量的減少計算出來的，由於固體本身的特性，這樣計算出來的實際速度振蕩比較厲害，用它來參與控制，系統就不容易穩定。所以首先在重量採集時應進行過濾，保證採集的重量值沒有突變；其次，採用移動平均方法來計算粉劑的噴吹速度。
如圖3所示當處理開始後，延遲時間a後(大於為一分鐘，延遲的目的是讓粉劑把空的輸送管道填滿)，才開始噴粉罐重量變化的採集，每隔一秒鐘採集一次重量值(用w(k)表示k時刻採集到的重量值)；當採集到的重量數據個數大於c時(在寶鋼一鋼項目中，c＝15)，開始計算各採集點的速度(k)=w(k-c)-w(k)c,]]>並保存；當保存的採集點速度個數大於d時(在寶鋼一鋼項目中，d＝5)，把最後的d個速度進行平均，作為該時刻的實際噴吹速度s(k)，整個計算公式如下a延遲時間，b重量值採樣間隔時間(1s)，c速度計算間隔，d速度求平均係數s(k)=1d*n=0n=d-1(w(k-n-c)-w(k-n)c)]]>
權利要求
1.一種鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1、壓力控制噴吹首先要對噴粉罐進行加壓，根據設定的噴吹速度確定噴粉罐需要達到的壓力，並保證噴粉罐內的壓力恆定，根據設定的噴吹速度確定下料可調節閥的預開度、流量調節閥的初始開度，當噴槍下降到噴吹點時，切換到自動控制模式進行噴吹；步驟2、當噴吹開始以後一定時間，把壓力控制自動切換到壓力差控制，即根據設定的噴吹速度保持噴粉罐壓力和輸送管道的壓力差為一定值，當切換到壓力差控制一段時間後，下料可調節閥切換到自動控制模式進行噴吹；步驟3、當噴吹狀態發生變化時，相應的控制參數也進行切換。
2.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，步驟1中所述的根據設定的噴吹速度計算出噴粉罐需要達到的壓力的方法為當設定速度小於額定速度25％時，壓力為一定值；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和壓力為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，壓力為另一定值。
3.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，所述的步驟1、2中保證壓力恆定的方法包括如下步驟當加壓閥和瀉壓閥相互切換時，在切換瞬間把調節閥設定到小開度，切換完成後，才把調節閥放到自動控制模式。
4.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，還包括步驟針對不同的噴吹速度值調試出相應的噴粉罐壓力值。
5.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，所述步驟1中噴粉設定速度與下料可調節閥預開度的關係是一根速度開度分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，開度為一定值；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和開度為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，開度為另一定值。
6.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，所述步驟1中流量調節閥的初始開度與噴粉設定速度的關係也為一根速度流量分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，流量為一定值；設定速度大於額定速度25％，小於額定速度75％時，速度和流量為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，流量為另一定值。
7.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，所述步驟2中壓力差值與噴吹速度的關係也為一根速度壓力差分段曲線，當設定速度小於額定速度25％時，壓力差為一定值；設定速度大於額定速度，小於額定速度75％時，速度和壓力差為一次函數關係，當設定速度大於額定速度75％，壓力差為另一定值。
8.根據權利要求1所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，還包括步驟計算實際速度並作為反饋信號參與控制。
9.根據權利要求8所述的鐵水預處理噴粉速度的控制方法，其特徵在於，所述的實際速度的計算包括如下步驟當處理開始後，延遲時間a後，開始噴粉罐重量變化的採集，每隔一秒鐘採集一次重量值；當採集到的重量數據個數大於c時，開始計算各採集點的速度並保存；當保存的採集點速度個數大於d時，把最後的d個速度進行平均，作為該時刻的實際噴吹速度s(k)。
全文摘要
本發明提供一種鐵水預處理噴粉速度的控制方法，包括如下步驟首先要對噴粉罐進行加壓，根據設定的噴吹速度確定噴粉罐需要達到的壓力，並保證噴粉罐內的壓力恆定；當噴吹開始以後一定時間，把壓力控制自動切換到壓力差控制；當噴吹狀態發生變化時，相應的控制參數也進行切換。本發明用於控制雙罐合併噴吹達到穩定的噴吹速度，且當系統有擾動時，可以較快的排除擾動，回到穩定噴吹狀態。
文檔編號F27D3/00GK1673397SQ20041006795
公開日2005年9月28日 申請日期2004年11月9日 優先權日2004年11月9日
發明者王雅浩 申請人:上海寶信軟體股份有限公司