一种高炉热风温度控制方法

摘要

本发明公开了一种高炉热风温度控制方法，属于高炉生产温度控制技术领域。本发明的步骤为：步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T

说明书

技术领域

本发明涉及高炉生产温度控制技术领域，更具体地说，涉及一种高炉热风温度控制方法。

背景技术

目前，国内大部分高炉，风温的控制采用手动调节混风阀的方式来控制，即操作人员通过观察风温的变化来调节混风阀的开度，改变进入热风炉的风量，从而实现对风温的控制。这种方法的主要缺点是风温的稳定性较差，波动较大，同时还增加操作人员的劳动强度。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种高炉热风温度控制方法，可以解决换炉开始时刻风温的振荡，有效提高了控制精度，提供稳定的风温，降低工人劳动强度。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种高炉热风温度控制方法，其步骤为：

步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，首先根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T₀来确定混风阀起始开度∮₀当混风阀起始开度为∮₀时，风温波动较小，满足生产要求；

步骤二：针对每座热风炉，根据N次手动操作经验，建立∮₀和T₀的拱顶温度模型；

步骤三：根据拱顶温度，确定混风阀的初始开度，如式：∮₀＝f(T₀)；

步骤四：进行风温控制方法，根据实际风温(PV)和设定风温(SP)做偏差(ERR＝SP-PV)计算；

步骤五：再根据偏差对阀门进行控制，计算公式如下式：∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)，将偏差与混风阀的开度直接结合起来；

步骤六：∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)式中，∮(n*Ts)表示第n个调节周期混风阀的开度，Ts为采样周期，n_max为一个送风周期中,混风阀调节次数，在实际生产过程中，n_max并不固定，而取决于送风时间和采样周期，n_max为t/T_S取整，k为修正系数，与阀门控制精度和流量特性、ERR以及送风管道相关，k*ERR为调节变化量；

步骤七：针对温度大惯性特点，为了防止风温波动较大，同时也防止信号输入干扰，对控制输出做限幅处理，即k*ERR<∮_max，其中∮_max为一常数；

步骤八：对死区单向性说明如下：当-e<＝SP-PV<0时，将ERR置为0，即实际风温略高于设定风温时，混风阀不做调整，当0<＝SP-PV<e时，即实际风温低于设定风温时，混风阀进行调整；e(e>0)为风温死区；

步骤九：当偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)调整。

作为本发明的进一步改进，所述的步骤二和三，N取10～20，Ts取30s。

作为本发明的进一步改进，所述的拱顶温度模型，拱顶温度和混风阀的初始开度拟合拱顶温度模型，为自动控制混风阀初始开度提供依据。

作为本发明的进一步改进，所述的风温控制方法，将偏差和混风阀开度直接结合在一起，根据此时混风阀的开度和风温偏差，确定下一调节时刻的混风阀开度，根据偏差在死区的不同范围内，采用不同的控制方案。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种高炉热风温度控制方法，通过本方法可以预测混风阀的初始开度，有效的避免换炉开始时刻风温的振荡，提高了系统的稳定性。

(2)本发明的一种高炉热风温度控制方法，随着送风时间的推移，拱顶温度越来越低，本发明根据偏差范围的不同采用了不同的控制策略，有效的提高了控制精度，为高炉生产提供稳定的风温。

(3)本发明的一种高炉热风温度控制方法，通过本方法实现自动控制的同时也降低工人劳动强度。

附图说明

图1为本发明的高温热风炉混风工艺图；

图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述：

实施例1

本实施例的一种高炉热风温度控制方法，其步骤为：

步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，首先根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T₀来确定混风阀起始开度∮₀，当混风阀起始开度为∮₀时，风温波动较小，满足生产要求；

步骤二：针对每座热风炉，根据N次手动操作经验，建立∮₀和T₀的拱顶温度模型；

步骤三：根据拱顶温度，确定混风阀的初始开度，如式：∮₀＝f(T₀)；

步骤四：进行风温控制方法，根据实际风温(PV)和设定风温(SP)做偏差(ERR＝SP-PV)计算；

步骤五：再根据偏差对阀门进行控制，计算公式如下式：∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)，将偏差与混风阀的开度直接结合起来；

步骤六：∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)式中，∮(n*Ts)表示第n个调节周期混风阀的开度，Ts为采样周期，n_max为一个送风周期中,混风阀调节次数，在实际生产过程中，n_max并不固定，而取决于送风时间和采样周期，n_max为t/T_S取整，k为修正系数，与阀门控制精度和流量特性、ERR以及送风管道相关，k*ERR为调节变化量；

步骤七：针对温度大惯性特点，为了防止风温波动较大，同时也防止信号输入干扰，对控制输出做限幅处理，即k*ERR<∮_max，其中∮_max为一常数；

步骤八：对死区单向性说明如下：当-e<＝SP-PV<0时，将ERR置为0，即实际风温略高于设定风温时，混风阀不做调整，当0<＝SP-PV<e时，即实际风温低于设定风温时，混风阀进行调整；e(e>0)为风温死区；

步骤九：当偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)调整。

上述的步骤二和三，N取10～20，Ts取30s，拱顶温度模型，拱顶温度和混风阀的初始开度拟合拱顶温度模型，为自动控制混风阀初始开度提供依据，风温控制方法，将偏差和混风阀开度直接结合在一起，根据此时混风阀的开度和风温偏差，确定下一调节时刻的混风阀开度，根据偏差在死区的不同范围内，采用不同的控制方案。

本实施例的一种高炉热风温度控制方法，针对每一座热风炉建立拱顶温度模型，共计3个。具体方法如下：

在换炉开始时，手动操作打开混风阀，使风温变化在适当的范围之内，记录此时的拱顶温度和混风阀开度。按照这种方法记录20组数据。根据这20组数据进行曲线拟合，建立拱顶温度模型。以后根据该模型，结合拱顶温度T₀，在混风初始时刻，系统自动将混风阀打开到合适的位置∮₀。再根据设定风温SP和实际风温PV计算出偏差ERR，在第一个调节周期时，式∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)可具体化如下：∮(1*Ts)＝∮₀-k*ERR，此后根据式∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)进行调整。偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)进行调整。偏差在死区范围内按照以下2种情况处理；当-e<＝SP-PV<0时，将ERR置为0；即∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)，混风阀不做调整；当0<＝SP-PV<e时，混风阀按照公式∮((n+1)*Ts)＝∮(n*Ts)-k*ERR(n＝1,2,3…n_max-1)(∮>＝0)进行调整。对调节变化量k*ERR做限幅处理。参数k在实际生产中，结合系统实际情况进行整定。

本发明的一种高炉热风温度控制方法，通过本方法可以预测混风阀的初始开度，有效的避免换炉开始时刻风温的振荡，提高了系统的稳定性，随着送风时间的推移，拱顶温度越来越低，本发明根据偏差范围的不同采用了不同的控制策略，有效的提高了控制精度，为高炉生产提供稳定的风温，实现自动控制的同时也降低工人劳动强度。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。