CN103320569A - 一种电炉用氧压力调节装置及调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电炉用氧压力调节装置，其特征在于：所述的调节装置为氧气总管分别通过主管路和支路连接到烧嘴和氧枪上；主管路上设有主管路切断阀和主管路调节阀，支路上设有支路调节阀，由于采用上述的结构，本发明的优点在于：1、以较低的成本实现电炉氧气总管路的压力调节；2、对现有管路的改动较小，不影响电炉的正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及电炉炼钢领域，特别涉及一种电炉用氧压力调节装置及调节方法。
背景技术
现代大型电炉炼钢时除了电极通电外，还要辅助利用氧枪、喷嘴吹入氧气进行辅助加热。吹入的氧气有几种模式：烧嘴点火、烧嘴预热、烧嘴切割、烧嘴精炼等几种模式，氧气的用量是按照不同模式下不同时间段的设定值进行切换的。最小的氧气用量约为480Nm3/h，随着不同的模式和阶段，设定值梯次加大，最大氧气用量设定值为16000 Nm3/h以上。工艺要求将氧气外部总管送来的压力由2.3MPa稳定的降到并维持在1.2MPa左右。
目前一般选用调节阀（薄膜调节阀或自力式调节阀）和缓冲罐（气体分配器）的方法来解决这个问题，利用缓冲罐的容量来缓冲维持这个工作压力，消除流量变化的影响，效果比较好。但是有些场合，如果由于场地或资金的限制，无法配置缓冲罐（气体分配器），这时由于大小流量差超过近40倍，光靠一台压力调节阀门很难满足降压和稳压的要求，比如调整好大流量时使得压力稳定，但是转小流量时，减压很慢，工作压力降不下来，压力高；调整好小流量时使得压力稳定，但是转大流量时，阀门产生振荡，工作压力稳不住。
国内有些钢厂在这方面选用特殊定制的进口自力式调节阀（如fisher自力式阀）进行控制，虽然满足工艺要求，但是调节效果也不是特别令人满意。另外定制的进口高压氧气自力式调压阀门很贵，单台阀基本要达20多万，加上备件贵，采购周期长，不利于生产的稳定和降本增效。
针对上述的问题，提供一种新型的调节装置，以较低的成本实现电炉氧气外部总管压力调节的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电炉用氧压力调节装置及调节方法，以较低的成本实现电炉氧气总管路压力调节的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种电炉用氧压力调节装置，其特征在于：所述的调节装置为氧气总管分别通过主管路和支路连接到烧嘴和氧枪上；主管路上设有主管路切断阀和主管路调节阀，支路上设有支路调节阀，从而通过三个阀门的配合实现氧气总管的压力调节。
所述的调节装置为S7-300PLC控制单元控制主管路切断阀、主管路调节阀、支路调节阀的开启与闭合。
一种电炉用氧压力的调节方法，其特征在于：所述的调节方法中当总用氧量设定流量变化范围在小流量时，主管路切断阀自动关闭，主管路调节阀PCV201模式切换到手动，调节阀开度调整为0，支路调节阀PCV202投入自动PID调节，通过设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右；当总用氧量设定流量变化范围在中流量时，主管路切断阀自动打开，主管路调节阀PCV201模式保持在手动，调节阀开度调整到合适的开度，同时支路调节阀PCV202投入自动PID调节，设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右；当总用氧量设定流量变化范围在大流量时，支路调节阀模式切换到手动，调节阀开度调整到合适的开度，主管路切断阀自动打开，主管路调节阀投入自动PID调节。
所述的小流量的控制范围为氧气总管路的最小流量到切换点的70%；中流量的控制范围为切换点的70%到切换点的130%；大流量的控制范围为切换点的130%到氧气总管路的最大流量；其中切换点=SQRT（氧气总管路的最小流量×最大流量）。
一种电炉用氧压力调节装置及调节方法，由于采用上述的结构，本发明的优点在于：1、以较低的成本实现电炉氧气总管路的压力调节；2、对现有管路的改动较小，不影响电炉的正常使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明一种电炉用氧压力调节装置及调节方法的结构示意图；
在图1中，1、氧气总管；2、主管路切断阀；3、主管路调节阀；4、支路调节阀；5、主管路；6、支路。
具体实施方式
本发明为了解决在无法安装气体缓冲罐场合，克服生产用气变化巨大的影响，稳定气体输送压力的问题。利用一大一小两台薄膜调节阀，根据流量设定值的大小，设置几个工作点，自动进行两台阀门的切换，通过大阀小阀相互配合进行调节，可以保证大小流量下管线气体压力保持稳定，满足工艺的要求，节约设备投资。
具体的如图1所示，本发明为氧气总管1分别通过主管路5和支路6连接到烧嘴和氧枪上；主管路5上设有主管路切断阀2和主管路调节阀3，支路6上设有支路调节阀4，从而通过三个阀门的配合实现氧气总管的压力调节。
根据电炉用氧量的变化，结合大小压力调节阀门的流通能力，划分三个控制阶段进行不同的控制：
（1）当总用氧量设定流量变化范围在小流量（如0～2000Nm3/h）时，主管路切断阀2自动关闭，主管路调节阀3模式切换到手动，主管路调节阀3开度调整为0；支路调节阀4投入自动PID调节，通过设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右。
（2）当总用氧量设定流量变化范围在中流量（2000～3500Nm3/h）时，主管路切断阀2自动打开，主管路调节阀3模式保持在手动，主管路调节阀3开度调整到合适的开度（如20%），同时支路调节阀4投入自动PID调节，设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右。
（3）当总用氧量设定流量变化范围在大流量（3500～16000Nm3/h）时，支路调节阀4模式切换到手动，支路调节阀4开度调整到合适的开度（如80%），主管路切断阀2自动打开，主管路调节阀3投入自动PID调节，设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右。
这样，三个阶段两台阀门进行不同工作方式的切换和组合，保证了全流量范围内的压力稳定。
本发明通过数据接口获得电炉用氧的当前设定值，并据此来划定三个控制阶段，分别由小阀自动大阀离线，小阀自动大阀手动，小阀手动大阀自动进行压力调节控制，各阶段的阀门的切换均为无扰动切换，保证了系统的稳定。针对大流量调节阀关闭时产生的泄漏，会对小流量时的压力控制产生影响，故在在大阀的阀前加设一台切断阀。
本发明是基于S7-300PLC 控制系统完成的，配套的软件中包含了通信双方完整的数据通信硬件组态和对应接受和发送程序，实际应用中对照编辑修改后在双方PLC中各自下载即可。配套的软件中包含了2个阀门的控制功能块，实际应用中只需要将必须的参数连接到功能块的管脚，在己方的PLC下载即可。
三台阀门动作时序由阀门控制逻辑功能块完成，无需修改干预，但两台压力调节阀的PID整定参数需要根据实际情况加以微调。
本发明在电炉厂投用后，安全运行，效果很好，满足了在电炉炼钢用氧量波动大情况下，没有气体分配器作缓冲稳定炼钢用氧压力的工艺要求，减少了设备投资和后期的维护成本。本发明也可用于其他类似的气体压力控制场合。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电炉用氧压力调节装置，其特征在于：所述的调节装置为氧气总管（1）分别通过主管路（5）和支路（6）连接到烧嘴和氧枪上；主管路（5）上设有主管路切断阀（2）和主管路调节阀（3），支路（6）上设有支路调节阀（4）。
2.根据权利要求1所述的一种电炉用氧压力调节装置，其特征在于：所述的调节装置为S7-300PLC控制单元控制主管路切断阀2、主管路调节阀3、支路调节阀4的开启与闭合。
3.一种电炉用氧压力的调节方法，其特征在于：所述的调节方法中当总用氧量设定流量变化范围在小流量时，主管路切断阀（2）自动关闭，主管路调节阀（3）模式切换到手动，主管路调节阀（3）开度调整为0，支路调节阀（4）投入自动PID调节，通过设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右；当总用氧量设定流量变化范围在中流量时，主管路切断阀（2）自动打开，主管路调节阀（3）模式保持在手动，主管路调节阀（3）开度调整到合适的开度，同时支路调节阀（4）投入自动PID调节，设定比例和积分参数，将阀后压力控制在12Bar左右；当总用氧量设定流量变化范围在大流量时，支路调节阀（4）模式切换到手动，支路调节阀（4）开度调整到合适的开度，主管路切断阀（2）自动打开，主管路调节阀（3）投入自动PID调节。
4.根据权利要求3所述的一种电炉用氧压力的调节方法，其特征在于：所述的小流量的控制范围为氧气总管路的最小流量到切换点的70%；中流量的控制范围为切换点的70%到切换点的130%；大流量的控制范围为切换点的130%到氧气总管路的最大流量；其中切换点=SQRT（氧气总管路的最小流量×最大流量）。
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