CN102968132A - 一种用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，包括以下步骤：S1：在HMI的模型画面中选择各支路底吹所对应的底吹模型，并设定输入控制气体流量值；S2：将设定的目标流量信号输入带有PID控制功能的流量控制器；S3：通过流量控制器获取通过管道的实际流量信号；S4：流量控制器自身通过PID运算根据实际流量信号和目标流量信号产生精确的调节控制信号；S5：根据控制信号来控制调节设备以达到流量要求；S6：直至所有冶炼事件完成。本发明利用一体化阀结构以带信号输出的方式实现自身控制流量调节设备，避免了采用传统控制方式，即通过第三方(如PLC、DCS控制系统等)来控制阀门，所以流量控制响应速度快，精度高，稳定性好。

Description

一种用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法
技术领域
本发明涉及炼钢转炉气体底吹控制领域，特别涉及一种用于气体高精度大流量的控制方法。 
背景技术
随着各钢铁企业对钢铁产品的品种和质量的逐步重视，各炼钢已把钢水罐底吹氩/氮气气体搅拌作为均匀钢水成份和温度、改善钢水质量的一个重要手段，从初炼炉出钢开始到吹氩喂丝站、LF炉、真空脱气装置、CAS-OB、连铸机钢包长水口吹氩等工序基本均需配置底吹搅拌功能，每个新建炼钢工程根据工艺设备的配置情况均需配置数套底吹氩搅拌系统，底吹流量调节一般是按照原有孔板流量计加调节阀，再通过PLC的PID控制模式来实现底吹流量的调节，流量计测量误差较大。 
传统控制方式往往通过第三方比如（外部PLC控制器）来控制阀门，如图所示，图1为传统流量计控制过程示意图；所以流量计响应速度慢，稳定性低，现场操作复杂且不方便，不容易将控制阀的电流特性与控制器进行匹配，无法实现流量计现场快速安装。 
传统的底吹系统中所有设备均设置于特定区域的地面上，所有仪表及管路设备均为现场安装，底吹流量调节一般是按照原有孔板流量计加调节阀，再通过PLC 的PID 控制模式来实现底吹流量的调节，这种底吹系统中底吹流量检测不准确；不能准确响应生产工艺的要求；底吹流量调节时间长，不利于提高生产效率；每路流量调节需要在PLC 里面编制PID 控制软件，依据每路底吹产品的不同产品性能调校不同的PID参数，调试工作量大，且从一个流量设定开始到流量调节稳定的时间需要8-12 秒。 
综上所述，传统的精炼炉底吹系统已经不能完全适应精炼炉底吹搅拌的生产要求，从而不能最大限度的满足精炼炉炼钢所需； 
因此需要一种能精确连续控制气体流量的控制方法。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种能精确连续控制气体流量的控制方法。 
本发明的目的是这样实现的： 
本发明提供的一种用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，所述转炉底吹系统包括带底吹支路的转炉、支路底吹流量控制装置、供应氩、氮气的阀站、控制阀站并带有HMI的PLC，所述的PLC中储存有多个底吹模型，其特征在于：所述控制方法具体包括以下步骤：
S1：在HMI的模型画面中选择各支路底吹所对应的底吹模型，并设定输入控制气体流量值；
S2：将设定的目标流量信号输入带有PID控制功能的流量控制器；
S3：通过流量控制器获取通过管道的实际流量信号；
S4：流量控制器自身通过PID运算根据实际流量信号和目标流量信号产生精确的调节控制信号；
S5：根据控制信号来控制调节设备以达到流量要求；
S6：直至所有冶炼事件完成。
进一步，所述支路底吹流量控制装置为一体化阀结构装置，所述一体化阀结构装置包括流量控制器和阀门，所述流量控制器包括外部信号输入接口、流量检测装置和流量控制装置，所述流量检测装置，用于获取通过管道的流量信号，所述流量控制装置，用于接收流量信号和从外部信号输入接口输入的外部信号并产生控制阀门的控制信号，所述控制信号输入到阀门，用于控制阀门的开度；所述流量控制装置为采用PID控制模式来实现流量调节的单片机。 
进一步，所述控制信号由内置于流量计中的PID控制器来实现的。 
进一步，所述PID控制器采用模糊控制算法来实现流量的调节。 
进一步，所述流量控制器为大流量热式流量控制器。 
本发明的优点在于：本发明利用一体化阀结构以带信号输出的方式实现自身控制阀门，避免了采用传统控制方式，即通过第三方来控制阀门，所以流量计相应速度快，稳定性高，由于采用一体化结构，因此，流量计现场操作简单方便，该一体阀结构流量计集成了流量检测单元和流量控制单元，使得控制阀的电流特性与控制器高度匹配，实现流量计现场快速安装。 
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中： 
图1为传统流量计控制过程示意图；
图2为本发明实施例提供的一体阀结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一体阀结构原理图；
图4为本发明实施例提供的控制方法流程图。
图中，流量控制器-1、阀门-2。 
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。 
图2为本发明实施例提供的一体阀结构示意图，图3为本发明实施例提供的一体阀结构原理图，图4为本发明实施例提供的控制方法流程图，如图所示：本发明提供的一种用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，所述转炉底吹系统包括带底吹支路的转炉、支路底吹流量控制装置、供应氩、氮气的阀站、控制阀站并带有HMI的PLC控制器，所述PLC控制器中储存有多个底吹模型，所述控制方法具体包括以下步骤： 
S1：在HMI的模型画面中选择各支路底吹所对应的底吹模型，并设定输入控制气体流量值；
S2：将设定的目标流量信号输入带有PID控制功能的流量控制器；
S3：通过流量控制器获取通过管道的实际流量信号；
S4：流量控制器自身通过PID运算根据实际流量信号和目标流量信号产生精确的调节控制信号；流量控制器自身设置有获取实际流量和目标流量信号通过模糊运算来产生控制信号,根据实际流量信号和目标流量信号的差值，利用该差值作为反馈控制信号对控制阀进行调节。
S5：根据控制信号来控制调节设备以达到流量要求； 
S6：直至所有冶炼事件完成。
所述支路底吹流量控制装置为一体化阀结构装置，所述一体化阀结构装置包括流量控制器1和阀门2，所述流量控制器包括外部信号输入接口、流量检测装置和流量控制装置，所述流量检测装置，用于获取通过管道的流量信号，所述流量控制装置，用于接收流量信号和从外部信号输入接口输入的外部信号并产生控制阀门的控制信号，所述控制信号输入到阀门，用于控制阀门的开度；所述流量控制装置为采用PID控制模式来实现流量调节的单片机。 
所述控制信号由内置于流量计中的PID控制器来实现的。所述PID控制器采用模糊控制算法来实现流量的调节。所述流量控制器为大流量热式流量控制器。 
根据实际情况可以采用直接对各调节支路的气体流量进行精确调节。通过在操作界面上直接输入各调节支路所需的气体流量，由自身内置的PID模糊控制软件，在3～5秒的时间周期内，将调节支路上的实际气体流量稳定到临时修改设定值，同时将实际流量信号持续送至操作界面上显示，以便操作工人监测记录。 
由于在炼钢吹炼生产过程中需要根据不同钢种和不同吹炼期使用不同的吹炼供气参数和模式；本发明实施例提供的一体化流量控制器气体流量调节量程比可达1：60；调节精度可达±0.2% FS 。完全满足生产需求。 
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (5)

1.  一种用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，所述转炉底吹系统包括带底吹支路的转炉、支路底吹流量控制装置、供应氩、氮气的阀站、控制阀站并带有HMI的PLC，所述的PLC中储存有多个底吹模型，其特征在于：所述控制方法具体包括以下步骤：
S1：在HMI的模型画面中选择各支路底吹所对应的底吹模型，并设定输入控制气体流量值；
S2：将设定的目标流量信号输入带有PID控制功能的流量控制器；
S3：通过流量控制器获取通过管道的实际流量信号；
S4：流量控制器自身通过PID运算根据实际流量信号和目标流量信号产生精确的调节控制信号；
S5：根据控制信号来控制调节设备以达到流量要求；
S6：直至所有冶炼事件完成。
2.  根据权利要求1所述的用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，其特征在于：所述支路底吹流量控制装置为一体化阀结构装置，所述一体化阀结构装置包括流量控制器和阀门，所述流量控制器包括外部信号输入接口、流量检测装置和流量控制装置，所述流量检测装置，用于获取通过管道的流量信号，所述流量控制装置，用于接收流量信号和从外部信号输入接口输入的外部信号并产生控制阀门的控制信号，所述控制信号输入到阀门，用于控制阀门的开度；所述流量控制装置为采用PID控制模式来实现流量调节的单片机。
3.  根据权利要求1所述的用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，其特征在于：所述控制信号由内置于流量计中的PID控制器来实现的。
4.  根据权利要求1所述的用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，其特征在于：所述PID控制器采用模糊控制算法来实现流量的调节。
5.  根据权利要求1或2所述的用于转炉底吹系统的气体高精度大流量控制方法，其特征在于：所述流量控制器为大流量热式流量控制器。
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