CN101899539B - 高炉煤气能量回收装置旁通阀在高炉溢流时的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉煤气能量回收装置旁通阀在高炉溢流时的控制方法，该方法在不对能量回收装置旁通阀原有控制功能构成任何影响的情况下，增加了旁通阀的顶压安全调节联锁控制功能。在高炉煤气能量回收装置正常运行时，高炉突然发生了溢流工况，使高炉炉顶压力急剧升高，煤气流量急剧加大，透平静叶迅速全开依然不能使高炉炉顶压力下降时，旁通阀快速打开一定角度使高炉炉顶压力下降，当高炉经过短暂的溢流工况恢复正常时，静叶伺服系统重新恢复了顶压控制功能，从而保证高炉安全，此过程的转换是平稳的，同时避免了高炉煤气能量回收装置的频繁停机。目前根据所投运的现场验证，该方法效果很好，极大的保证了高炉的生产安全。

Description

高炉煤气能量回收装置旁通阀在高炉溢流时的控制方法

技术领域

本发明属于高炉煤气余压余热能量回收装置领域，涉及一种控制方法，尤其是一种高炉煤气能量回收装置旁通阀在高炉溢流时的控制方法。

背景技术

高炉冶炼是钢铁工业的支柱，高炉煤气能量回收装置的是高炉冶炼的重大节能装备，随着工业控制技术的快速发展，对于设备的安全性要求在不断提高，同时高炉煤气能量回收装置做为高炉的附属设备，其运行不能干扰高炉的正常生产，也要最大限度的利用高炉煤气余压余热能量多发电。传统的高炉煤气能量回收装置和高炉冶炼的连接如图1所示，当高炉煤气能量回收装置未投入之前，高炉1产生的煤气经除尘系统2和减压阀组3减压后，去工艺管网。当高炉煤气能量回收装置投入之后，减压阀组3关闭，高炉1产生的送入煤气透平6带动发电机7发电。高炉煤气能量回收装置有控制系统13，其中，高炉煤气能量回收装置的控制系统13与高炉控制系统14连接，煤气透平6的静叶伺服系统5和静叶顶压PID调节器4构成静叶高炉顶压调节系统，第一旁通阀9、第二旁通阀10同时与煤气透平6并联，快速切断阀8设置在煤气透平6入口，煤气透平6与发电机7连接。高炉煤气能量回收装置正常运行期间，高炉1的炉顶压力由煤气透平的静叶伺服系统5控制，这种控制方式在高炉系统正常运行和静叶伺服系统正常时可以满足高炉炉顶压力的控制要求，高炉煤气能量回收装置的第一旁通阀9、第二旁通阀10仅是在高炉煤气能量回收装置紧急停机时才参与控制，但是当由于高炉溢流的异常工况而导致煤气透平的静叶伺服系统5对于高炉的顶压调节失效时，高炉的生产安全将受到严重威胁。如何做到高炉煤气能量回收装置在高炉出现溢流时保证高炉的安全，则是需要亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高炉煤气能量回收装置旁通阀组在高炉溢流时的控制方法，该方法能够有效避免高炉煤气能量回收装置在高炉溢流时对高炉的炉顶压力(简称：高炉顶压)所产生的严重影响。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种高炉煤气能量回收装置旁通阀组在高炉溢流时的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在高炉煤气能量回收装置的第一旁通阀、第二旁通阀上设置位置传感器，并将两个旁通阀通过旁通阀控制系统连接到旁通阀顶压PID1调节器；

旁通阀控制系统内设置有与门、比较器、第一、第二旁通阀的伺服控制器、位置传感器接收器和伺服阀；旁通阀顶压PID1调节器分别与比较器连接，比较器通过旁通阀伺服控制器和伺服阀相连，位置传感器接收器连接于伺服阀和比较器之间；其中，高炉顶压的测量信号为旁通阀顶压PID1调节器提供一个顶压测量值PV1；高炉顶压的设定信号SV经过数学运算处理，为旁通阀顶压PID1调节器提供一个顶压设定值SV1；第一、第二旁通阀的伺服控制器的作用是执行旁通阀顶压PID1调节器的输出指令，控制第一、第二旁通阀的开度；

阀顶压控制参数与静叶顶压控制参数的关系如下：

旁通阀顶压测量值：PV1＝PV

旁通阀顶压设定值：SV1＝SV+k

其中：PV为静叶顶压测量值，即高炉的炉顶实际压力值；SV为静叶顶压设定值，即高炉的炉顶压力设定值，k为压力常数，选6KPa～10KPa，或者根据现场具体情况确定；

2)旁通阀的控制方法如下：

当高炉煤气能量回收装置正常运行过程中，由原煤气透平的静叶伺服系统调节高炉的顶压；

当高炉发生了短暂的溢流工况，即煤气流量突然加大，高炉炉顶压力急剧升高，当高炉炉顶压力PV-SV≥k时，其中，k为压力常数，选6KPa～10KPa，旁通阀控制系统启动；使第一旁通阀快速打开一定的角度并同时投入高炉顶压的调节，其参与调节的旁通阀顶压设定值为SV1＝SV+k，此时如果高炉顶压下降，那么原煤气透平的静叶伺服系统重新恢复到高炉顶压调节功能，第一旁通阀则逐渐自动关闭；如果第一旁通阀已经全开，且高炉顶压继续上升，则第二旁通阀快速启动参与控制，当高炉工况逐渐恢复正常，高炉顶压下降，当PV≤SV1时，第二旁通阀逐渐自动关闭，当高炉顶压PV≤SV1-k时，第一旁通阀也逐渐自动关闭，煤气透平的静叶伺服系统重新恢复到顶压调节功能。

本发明在不对原有旁通阀的控制功能构成任何影响的情况下，增加了旁通阀的顶压安全调节联锁控制功能，本发明的方法已经在高炉煤气能量回收装置旁通阀控制中得到逐步的应用，目前根据所投运机组的现场验证，该高炉煤气能量回收装置旁通阀在透平静叶调节失效时的控制方法效果很好。

附图说明

图1是传统的高炉煤气能量回收装置和高炉冶炼的连接图；

图2是本发明的旁通阀系统框图；

图3是旁通阀控制逻辑框图；

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

本发明首先通过对煤气透平静叶伺服控制系统的研究，以及高炉系统特点的研究，分析造成高炉溢流时的原因，提出旁通阀在高炉溢流时参与顶压控制的方法。

参照图2，高炉煤气能量回收装置旁通阀组在高炉溢流时的控制方法，包括如下步骤：

1)在高炉煤气能量回收装置的第一旁通阀9、第二旁通阀10上设置位置传感器ZT，并将第一旁通阀9、第二旁通阀10通过旁通阀控制系统12连接旁通阀顶压PID1调节器11。

旁通阀控制系统12内设置有与门AND，201、比较器203、第一旁通阀9、第二旁通阀10的伺服控制器204、位置传感器接收器202和伺服阀205；旁通阀顶压PID1调节器11与比较器203连接，比较器203通过旁通阀伺服控制器204和伺服阀205相连，位置传感器接收器202连接于伺服阀205和比较器203之间；其中，高炉顶压的测量信号为旁通阀顶压PID1调节器11提供一个顶压测量值PV1；高炉顶压的设定信号SV经过数学运算处理，为旁通阀顶压PID1调节器11提供一个顶压设定值SV1；第一旁通阀9、第二旁通阀10的伺服控制器204的作用是执行旁通阀顶压PID1调节器11的输出指令，控制第一9、第二旁通阀10的开度。

旁通阀顶压控制参数与静叶顶压控制参数的关系：

旁通阀顶压测量值：PV1＝PV

旁通阀顶压设定值：SV1＝SV+k

其中：PV为静叶顶压测量值(高炉的炉顶实际压力值)

SV为静叶顶压设定值(高炉的炉顶压力设定值)

k为压力常数，一般为6～10KPa(具体可根据现场具体情况确定)

当高炉煤气能量回收装置正常运行过程中，由原煤气透平的静叶伺服系统调节高炉的顶压；

当高炉由于某种原因发生了溢流，即流量突然加大，高炉顶压急剧升高，且超过了煤气透平的最大设计流量，此时静叶伺服系统5的液压机构虽然达到全开，但也无法使高炉顶压降到安全的范围，高炉顶压继续快速上升，当高炉炉顶压力测量值PV-SV≥k时(k值一般为6～10KPa，可根据现场情况确定具体数值)，快速启动旁通阀控制系统12，使第一旁通阀9快速打开一定角度并同时参与高炉顶压的调节，其参与调节的旁通阀顶压设定值为SV1＝SV+k，旁通阀顶压测量值PV1与高炉的炉顶实际压力测量值PV一致，SV1和PV1作为旁通阀顶压PID1调节器11的两个输入，旁通阀顶压PID1调节器11的输出控制旁通阀伺服控制器204，此时如果高炉顶压下降，那么静叶重新恢复到顶压调节功能，第一旁通阀9则逐渐的自动关闭；如果高炉顶压继续上升，则2#旁通阀快速启动参与控制，当高炉顶压下降到PV≤SV1时，第二旁通阀10逐渐自动关闭，当高炉顶压PV≤SV1-k时，第一旁通阀9也逐渐自动关闭，煤气透平静叶伺服系统重新恢复到顶压调节功能。

如果高炉连续发生长时间(超过20分钟)的溢流工况时，为保证能量回收装置的安全，则要实施紧急停机。

本发明的高炉煤气能量回收装置旁通阀在高炉溢流时的控制方法先进可靠，达到了行业的先进水平，避免了由高炉溢流而导致的透平静叶伺服系统调节失效对于高炉生产的较大影响，经多个现场验证，得到了非常理想的效果。

Claims (2)

1.一种高炉煤气能量回收装置旁通阀在高炉溢流时的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在高炉煤气能量回收装置的第一旁通阀（9）、第二旁通阀（10）上设置位置传感器（ZT），并将两个旁通阀（9、10）通过旁通阀控制系统（12）连接旁通阀顶压PID1调节器（11）；

旁通阀控制系统（12）内设置有与门（AND，201）、比较器（203）、第一、第二旁通阀（9、10）的伺服控制器（204）、位置传感器接收器（202）和伺服阀（205）；旁通阀顶压PID1调节器（11）与比较器（203）连接，比较器（203）通过旁通阀伺服控制器（204）和伺服阀（205）相连，位置传感器接收器（202）连接于伺服阀（205）和比较器（203）之间；其中，高炉顶压的测量信号为旁通阀顶压PID1调节器（11）提供一个顶压测量值PV1；高炉顶压的设定信号SV经过数学运算处理，为旁通阀顶压PID1调节器（11）提供一个顶压设定值SV1；第一、第二旁通阀（9、10）的伺服控制器（204）的作用是执行旁通阀顶压PID1调节器（11）的输出指令，控制第一、第二旁通阀（9、10）的开度；

旁通阀顶压控制参数与静叶顶压控制参数的关系如下：

旁通阀顶压测量值：PV1=PV

旁通阀顶压设定值：SV1=SV+k

其中：PV为静叶顶压测量值，即高炉的炉顶实际压力值；SV为静叶顶压设定值，即高炉的炉顶压力设定值，k为压力常数，选6KPa～10KPa；

2）旁通阀的控制方法如下：

当高炉煤气能量回收装置正常运行过程中，由原煤气透平的静叶伺服系统调节器调节高炉的顶压； 

当高炉发生了短暂的溢流工况，即煤气流量突然加大，高炉炉顶压力急剧升高，当高炉炉顶压力PV-SV≥k时，其中，k为压力常数，选6KPa～10KPa，旁通阀控制系统（12）启动，使第一旁通阀（9）快速打开一定的角度并同时投入高炉顶压的调节，其参与调节的旁通阀顶压设定值为SV1=SV+k，此时如果高炉顶压下降，那么原煤气透平的静叶伺服系统重新恢复到高炉顶压调节功能，第一旁通阀则逐渐自动关闭；

如果第一旁通阀（9）已经全开，且高炉顶压继续上升，则第二旁通阀（10）快速启动参与控制，当高炉工况逐渐恢复正常，高炉顶压下降，当PV≤SV1时，第二旁通阀（10）逐渐自动关闭，当高炉顶压PV≤SV1-k时，第一旁通阀（9）也逐渐自动关闭，煤气透平的静叶伺服系统重新恢复到顶压调节功能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一、第二旁通阀（9、10）为等直径液压旁通阀。

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