CN102978311B - 高炉闭环布料系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉闭环布料系统的控制方法，该系统包括相控阵雷达、检测模块和PLC，其步骤为：确定是否布料；设定料面形状；获取料面信息；确定当前料面形状；计算料面变化后炉料分布；修改倾角、环数同时考虑到滚动及变形的影响，确定布料矩阵；将布料矩阵传送给PLC；PLC执行布料；计算布料误差σ；若σ＞0.5，修改布料矩阵，重新进行布料。本发明由PLC按设定的料面形状自动执行布料，并根据相控阵雷达检测到的高炉运行的实际料面状况，自动修改布料矩阵，直到最终获得所希望的料面形状。采用本发明，可以实现布料的精准控制，使高炉运行在最佳区间。

Description

高炉闭环布料系统的控制方法

技术领域

本发明涉及控制方法，具体而言是高炉闭环布料系统的控制方法。

背景技术

大型高炉容积达2000-5500m³，每天高炉内反应的炉料高达上万吨，具有体积巨大、影响因素众多、响应滞后时间长等特点，控制难度大。通常要采用上部调节和下部调节共同来控制高炉生产，下部调节对风口鼓风参数进行控制，上部调剂对高炉布料进行控制，其中上部调剂是高炉控制的核心。高炉通过料车或者皮带将焦炭、矿石等炉料运到炉顶，通过布料溜槽装到高炉炉顶，形成合适的料面形状，以控制高炉炉内煤气流的分布，既要满足高炉顺利下料的要求，又要提高煤气利用率，降低燃料消耗。布料模式的选择取决于料面的形状及分布状态，由于高炉内部是一个高压容器，高炉布料时需要进行均压放散，均压过程使得称量误差加大，严重影响布料的精确性；由于高炉炉顶每分钟通过的煤气量高达10000m³，煤气中携带大量的粉尘，温度高达200℃左右，很难直接获取炉顶的料面形状，只能通过炉顶煤气温度的变化间接地评估炉顶料面形状的变化。由于上述原因，尽管高炉无钟布料溜槽从理论上讲可以进行单点、扇形、单环、多环、螺旋等布料，但实际上单点、扇形等处理炉况异常的布料模式很少使用，布料溜槽大多进行多环布料，这是一种开环布料模式，不仅费时、费力，而且只是大概评估，无法精准控制。因此设计出一种能够及时准确判断气流分布特征进而实现布料精准控制的高炉闭环布料系统的控制方法十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够及时准确判断气流分布特征进而实现布料精准控制的高炉闭环布料系统的控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高炉闭环布料系统的控制方法，该系统包括相控阵雷达、检测模块和PLC，其步骤如下：

S1.采集高炉气流状况、高炉操作炉型状况、炉缸工作状况，确定是否进行布料调剂；

S2.根据公式f_set=a₁x⁵+a₂x⁴+a₃x³+a₄x²+a₅x+a₆，

式中，f_set为以高炉中心为原点，高炉中轴线向下为纵坐标、高炉半径方向为横坐标的xof坐标系中的一条曲线，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆为系数，

调整a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆，设定需要达到的料面形状曲线；

S3.相控阵雷达获取当前的料面信息，并将所获取的料面信息传送给检测模块；

S4.检测模块利用多项式拟合的方法，确定当前料面形状为：f_now=b₁x⁵+b₂x⁴+b₃x³+b₄x²+b₅x+b₆，

式中，f_now为xof坐标系中的另一条曲线，b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆为系数；

S5.检测模块计算料面变化后炉料分布的变化特点：将xof坐标系中的两条曲线进行离散化，寻找两条曲线的交点P，如果位于料面的中间，该点将把料面划分为两部分，如果设定料面位于检测料面以上，则将两条曲线围成的体积设为正值，如果设定料面位于检测料面以下，则将两条曲线围成的体积设为负值，分别计算体积沿高炉半径方向的分布；

S6.检测模块从存储在检测模块中的案例库选取最接近的布料矩阵，根据检测料面与设定料面的偏差，修改倾角、环数，同时考虑到料面滚动及变形的影响，确定将要使用的布料矩阵；

S7.检测模块将确定要使用的布料矩阵传送给PLC；

S8.PLC按要使用的布料矩阵执行布料；

S9.重复步骤S2-S6三次后，利用相控阵雷达测定新料面形状，判断实际料面形状和设定料面形状的差异，计算布料误差σ，σ是实际料面和设定料面围成的体积所对应的炉料重量，单位为吨；

S10.若σ＞0.5，修改要使用的布料矩阵，重新进行布料。

本发明由PLC按设定的料面形状自动执行布料，并根据相控阵雷达检测到的高炉运行的实际料面状况，自动修改布料矩阵，直到最终获得所希望的料面形状。采用本发明，可以实现布料的精准控制，使高炉运行在最佳区间。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的控制方法流程框图；

图3为本发明一个实施例中交点P的位置示意图；

图4为本发明另一个实施例中交点P的位置示意图。

图中：1-高炉；2-相控阵雷达；3-检测模块；4-PLC。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制：

实施例一

图中所示的高炉闭环布料系统包括相控阵雷达、检测模块和PLC，其控制方法步骤如下：

S1.采集高炉气流状况、高炉操作炉型状况、炉缸工作状况，确定进行布料调剂；

S2.根据公式

f_set=8.5×10^-8x⁵-1.4×10^-6x⁴-1.5×10^-4x³+3.5×10^-3x²-0.006x+1.4

式中，f_set为以高炉中心为原点，高炉中轴线向下为纵坐标、高炉半径方向为横坐标的xof坐标系中的一条曲线，

设定需要达到的料面形状曲线；

S3.相控阵雷达获取当前的料面信息，并将所获取的料面信息传送给检测模块；

S4.检测模块利用多项式拟合的方法，确定当前料面形状为：

f_now=-1.1×10^-7x⁵+1.3×10^-5x⁴-4.3×10^-4x³+4.1×10^-3x²+0.013x+1.3，

式中，f_now为xof坐标系中的另一条曲线；

S5.检测模块计算料面变化后炉料分布的变化特点：将xof坐标系中的两条曲线进行离散化，寻找两条曲线的交点P，交点P如果位于料面的中间，该点将把料面划分为两部分，如果设定料面位于检测料面以上，则将两条曲线围成的体积设为正值，如果设定料面位于检测料面以下，则将两条曲线围成的体积设为负值，分别计算体积沿高炉半径方向的分布；

S6.检测模块从存储在检测模块中的案例库选取最接近的布料矩阵，根据检测料面与设定料面的偏差，修改倾角、环数，同时考虑到料面滚动及变形的影响，确定将要使用的布料矩阵；

S7.检测模块将确定要使用的布料矩阵传送给PLC；

S8.PLC按要使用的布料矩阵执行布料；

S9.重复步骤S2-S6三次后，利用相控阵雷达测定新料面形状，判断实际料面形状和设定料面形状的差异，计算布料误差σ；

S10.因为计算结果σ=3.84，大于临界值0.5，需要通过减少边缘角位的布料环数或者减少边缘的布料角位来修改要使用的布料矩阵，重新进行布料。

实施例二

在实施例一所述方案中，执行步骤S1-S4，确定当前料面形状为：f_now=8.4×10^-8x⁵-1.39×10^-6x⁴-1.49×10^-4x³+3.47×10^-3x²-0.006x+1.39；

执行步骤S5-S9；

S10.因为计算结果σ=0.376，小于临界值0.5，不需要修改要使用的布料矩阵。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种高炉闭环布料系统的控制方法，该系统包括相控阵雷达、检测模块和PLC，其步骤如下：

S1.采集高炉气流状况、高炉操作炉型状况、炉缸工作状况，确定是否进行布料调剂；

S2.根据公式f_set=a₁x⁵+a₂x⁴+a₃x³+a₄x²+a₅x+a₆，

式中，f_set为以高炉中心为原点，高炉中轴线向下为纵坐标、高炉半径方向为横坐标的xof坐标系中的一条曲线，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆为系数，

调整a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆，设定需要达到的料面形状曲线；

S3.相控阵雷达获取当前的料面信息，并将所获取的料面信息传送给检测模块；

S4.检测模块利用多项式拟合的方法，确定当前料面形状为：f_now=b₁x⁵+b₂x⁴+b₃x³+b₄x²+b₅x+b₆，

式中，f_now为xof坐标系中的另一条曲线，b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆为系数；

S5.检测模块计算料面变化后炉料分布的变化特点：将xof坐标系中的两条曲线进行离散化，寻找两条曲线的交点P，交点P如果位于料面的中间，该点将把料面划分为两部分，如果设定料面位于检测料面以上，则将两条曲线围成的体积设为正值，如果设定料面位于检测料面以下，则将两条曲线围成的体积设为负值，分别计算体积沿高炉半径方向的分布；

S6.检测模块从存储在检测模块中的案例库选取最接近的布料矩阵，根据检测料面与设定料面的偏差，修改倾角、环数，同时考虑到料面滚动及变形的影响，确定将要使用的布料矩阵；

S7.检测模块将确定要使用的布料矩阵传送给PLC；

S8.PLC按要使用的布料矩阵执行布料；

S9.重复步骤S2-S6三次后，利用相控阵雷达测定新料面形状，判断实际料面形状和设定料面形状的差异，计算布料误差σ，σ是实际料面和设定料面围成的体积所对应的炉料重量，单位为吨；

S10.若σ＞0.5，修改要使用的布料矩阵，重新进行布料。

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