CN104073590B - 一种转炉冶炼汽包液位控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转炉冶炼汽包液位控制方法，具体为：预设转炉各炉次每个吹氧期期间的多个吹氧时刻阈值，并预设转炉各炉次每个停氧期的多个停氧期水位阈值；在转炉每一炉次的冶炼过程中，判断是否开始吹氧冶炼，若是，则记录该炉次当前的吹氧冶炼时长t，并将t与各吹氧时刻阈值进行大小比较，依据比较结果分时段控制汽包的补水；否则，采集汽包的当前水位h，并将当前水位h与各停氧期水位阈值进行大小比较，依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水。该方法在吹氧期分时段的为汽包补水、在停氧期分水位段的为汽包补水，大大降低了对汽包液位检测值的依赖性，很大程度上避免了“虚假水位”对汽包补水的影响，提高了汽包液位控制的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢转炉生产工艺，具体是一种转炉冶炼汽包液位控制方法，尤其适用于容量为120t~250t的转炉冶炼汽包的液位控制。
背景技术
汽包是转炉安全生产和给水的重要设备，汽包水位反映了负载与给水的平衡关系，汽包水位过高会造成蒸汽带水影响汽水分离效果；水位过低会造成汽包水循环的破坏，容易使水全部汽化烧坏蒸汽包甚至爆炸。故汽包内水位能否稳定，直接影响设备的安全和蒸汽的质量、以及转炉能否正常生产，因此必须严格控制汽包水位在规定范围之内。
为此，出现了多种控制汽包水位的方法，分别通过给水泵直接为汽包补水，进而控制汽包液位。其中对连续性生产的汽包水位的控制方法通常采用三冲量或单冲量、两冲量控制方法。其中，单冲量控制模式，只通过检测汽包实际水位来控制水量；双冲量水位控制模式，通过检测汽包实际水位、蒸汽流量，将蒸汽流量作为前馈信号，与汽包水位组成前馈_反馈的控制方式。
而对于三冲量控制模式，汽包水位是被控变量，是主冲量信号，尽管增加了蒸汽流量和给水流量信号控制，而蒸汽流量是前馈信号，可以在一定程度上防止“虚假水位”对补水调节产生错误信号，但在负载较大的炼钢转炉汽包控制系统上应用，还是无法避免虚假水位的产生。
因此，上述三种常用控制方式对汽包液位的检测依赖性太大，而汽包在冶炼过程中，补水相对难以控制的时间是在吹炼6分钟之后到吹炼结束之间，前6分钟之内，属于吹炼（吹氧）前期，汽包内蒸汽负荷的变化不大，而6分钟之后，随着热负荷的上升和汽包水温、压力的波动，“虚假水位”现象尤为突出，汽包水位相对难以检测和控制，一旦液位检测有误，控制便会无法进行下去。
此外，现有技术中还有基于神经网络模型实现水位自适应控制的控制方法，以及还有基于模糊PID控制器对水位进行控制的控制方法，这两种控制方法依然是通过给水泵直接为汽包补水，且依然是针对水位变量进行控制，与上述三冲量或单冲量、两冲量控制方法相同的，对汽包液位的检测依赖性太大，一旦液位检测有误，控制便会无法进行下去。
此为现有技术的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种转炉冶炼汽包液位控制方法的技术方案，该方案将吹氧期和停氧期区别开来单独为汽包补水，且在吹氧期分时段为汽包补水、在停氧期分水位段为汽包补水，这大大降低了对汽包液位检测值的依赖性，很大程度上避免了“虚假水位”对汽包补水的影响，提高了转炉冶炼汽包液位控制的准确性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种转炉冶炼汽包液位控制方法，包括以下步骤：
步骤A，预设转炉各炉次每个吹氧期期间的多个吹氧时刻阈值，并预设转炉各炉次每个停氧期的多个停氧期水位阈值；
步骤B，在转炉每一炉次的冶炼过程中，判断是否开始吹氧冶炼，若是，则记录该炉次当前的吹氧冶炼时长t，并将所述的t与预设的各吹氧时刻阈值进行大小比较，依据比较结果分时段控制汽包的补水；否则执行步骤C；
步骤C，采集汽包的当前水位h，并将当前水位h与预设的各停氧期水位阈值进行大小比较，依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水。
其中，步骤A中所述的吹氧时刻阈值有两个，记为T1、T2，其中T1<T2。
其中，步骤B中所述的依据比较结果分时段控制汽包的补水的方法为：
当t≤T1时，控制给水泵以频率f2运转，向汽包内补水；
当T1<t≤T2时，控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转，向汽包内补水；
当t>T2时，控制给水泵以频率f1与频率f2交替运转，交替的为汽包补水；其中f1>f2。
其中，上述T1<t≤T2时，控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转的方法为：
(1)预设吹氧期最高水位阈值H1和吹氧期最低水位阈值H2，其中H1>H2；
(2)采集汽包的当前水位H；
(3)将当前水位H与预设的吹氧期水位阈值H1、H2进行大小比较，依据比较结果控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转。
上述步骤(3)中所述的依据比较结果控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转的方法为：
若H<H2，则控制给水泵以频率f1运转，向汽包内补水；
若H>H1，则控制给水泵以频率f2运转，向汽包内补水；
若H2≤H≤H1，则控制给水泵保持前一时刻的运转频率，继续运转。
所述频率f1的范围为40hz～50hz，频率f2的范围为5hz～10hz。
在步骤A中，所述的停氧期水位阈值包括停氧期最高水位阈值h1和停氧期最低水位阈值h2，其中h1>h2。
步骤C中所述的依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水的方法为：
若h<h2，则控制给水泵以频率f3运转，向汽包内补水；
若h>h1，则控制给水泵以频率f4运转，向汽包内补水；
若h2≤h≤h1，则控制给水泵保持前一时刻的运转频率，继续运转；
其中f3>f4。
其中，频率f3的频率范围为40hz～50hz，频率f4的范围为5hz～10hz。
其中，作为优选，T1=120s,T2=360s。
此外，步骤A中所述的吹氧冶炼时长t通过计时器计时。
所述计时器在转炉当前炉次冶炼结束时进行清零。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明将吹氧期和停氧期区别开来单独为汽包补水，且在吹氧期分时段的为汽包补水、在停氧期分水位段的为汽包补水，且吹氧期和停氧期的补水不全都依赖于汽包水位，这大大降低了对汽包液位检测值的依赖性，很大程度上避免了“虚假水位”对汽包补水的影响，提高了转炉冶炼汽包液位控制的准确性，较为实用。
（2）本发明对汽包的补水不全都依赖于汽包水位，很大程度上避免了“虚假水位”对汽包补水的影响，这有利于维持汽包压力的稳定，为转炉炼钢生产的顺利进行创造了条件。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为图1中步骤103的一种具体实施方式的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
以210t转炉炼钢为例，汽包额定工作压力为2.9MPa，汽包内径为ф3000mm，汽包筒体部分长度11000mm，容积为86m3，即容水量为86t,给水泵扬程为660m～540m、上水量为90t/h～130t/h、转速n=3000rpm。汽包水位控制设置了给水切断阀和排水切断阀，液位量程－750mm～1000mm，报警水位为－650mm，与转炉氧枪连锁水位为－750mm。其中，转炉冶炼周期：35min～40min，其中吹氧时间：约15min。
如图1所示，本发明所述的转炉冶炼汽包液位控制方法，包括以下步骤：
101，预设转炉各炉次每个吹氧期期间的多个吹氧时刻阈值，并预设转炉各炉次每个停氧期的多个停氧期水位阈值。
其中，在本实施方式中，在吹氧期期间，上述吹氧时刻阈值有两个，记为T1、T2，T1<T2；上述停氧期水位阈值包括停氧期最高水位阈值h1和停氧期最低水位阈值h2，其中h1>h2。
102，在转炉每一炉次的冶炼过程中，判断是否开始吹氧冶炼，若是，则执行步骤103，否则执行步骤104。
其中，转炉冶炼过程中，通过氧枪是否到达吹炼位来判断是否开始吹氧冶炼。
103，记录该炉次当前的吹氧冶炼时长t，并将所述的t与预设的各吹氧时刻阈值进行大小比较，依据比较结果分时段控制汽包的补水。
具体地，在本实施方式中，上述T1=120s,T2=360s，将所述的t与预设的吹氧时刻阈值T1=120s、T2=360s进行大小比较，上述步骤103中依据比较结果分时段控制汽包的补水的具体方法如图2所示：
若t≤120s，则控制给水泵以频率f2运转，向汽包内补水；
否则，若120s<t≤360s，控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转，向汽包内间歇性补水；
否则有t>360s，控制给水泵以频率f1与频率f2交替运转，交替的为汽包补水；
其中f1>f2。
其中，上述控制给水泵以频率f1与频率f2交替运转，交替的为汽包补水的具体过程为：一旦t>360s，给水泵首先以频率f1补水，之后以频率f2-f1-f2相互交替的方式为汽包补水，且以频率f1与频率f2进行补水的时长分别依据所炼钢种的不同或依据工作人员的经验单独进行人工设定，时长单位为分钟，由操作人员通过上位机设定。其中，在本实施方式中，交替的为汽包补水的时长依序设为3min-2min-4min-4min,即在t>360s时，控制给水泵先以频率f1为汽包补水3min，再以频率f2为汽包补水2min，再以频率f1为汽包补水4min，再以频率f2为汽包补水4min。其中，如果不对交替的为汽包补水的时长进行修改，下一炉次在t>360s时的间隔补水时长会自动默认为与上一炉次的补水时长相同。
其中，上述120s<t≤360s时，控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转的方法为：
(1)预设吹氧期最高水位阈值H1和吹氧期最低水位阈值H2，其中H1>H2；
(2)采集汽包的当前水位H；
(3)将当前水位H与预设的吹氧期水位阈值H1、H2进行大小比较，依据比较结果控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转。
具体地，在本实施方式中，上述H1=350mm，H2=200mm，将当前水位H与预设的吹氧期水位阈值H1=350mm、H2=200mm进行大小比较，上述步骤(3)中所述的依据比较结果控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转的方法为：
若H<200mm，则控制给水泵以频率f1运转，向汽包内补水；
若H>350mm，则控制给水泵以频率f2运转，向汽包内补水；
若200mm≤H≤350mm，则控制给水泵保持前一时刻的运转频率，继续运转。
具体地，在200mm≤H≤350mm时：若给水泵在当前时刻的前一秒的运转频率为频率f1，则控制给水泵仍以频率f1运转，直至有H<200mm或H>350mm；若给水泵在当前时刻的前一秒的运转频率为频率f2，则控制给水泵仍以频率f2运转，直至有H<200mm或H>350mm。
104，采集汽包的当前水位h，并将当前水位h与预设的各停氧期水位阈值进行大小比较，依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水。
其中，在本实施方式中，h1=0mm，h2＝－200mm，将当前水位h与预设的停氧期水位阈值h1=0mm、h2=－200mm进行大小比较，上述步骤104中所述的依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水的方法具体为：
若h<－200mm，则控制给水泵以频率f3运转，向汽包内补水；
若h>0mm，则控制给水泵以频率f4运转，向汽包内补水；
若－200mm≤h≤0mm，则控制给水泵保持前一时刻的运转频率，继续运转；
其中f3>f4。
具体地，在－200mm≤h≤350mm时：若给水泵在当前时刻的前一秒的运转频率为频率f3，则之后控制给水泵仍以频率f3运转，直至有h<－200mm或h>0mm；若给水泵在当前时刻的前一秒的运转频率为频率f4，则控制给水泵仍以频率f4运转，直至有h<－200mm或h>0mm
此外，在本实施方式中，所涉及的吹氧冶炼时长t通过计时器计时。所述计时器在当前炉次冶炼结束时进行清零，即在获取出钢信号的同时计时器清零，以便便于下一炉次吹氧冶炼时长的计时。
此外，本发明中所涉及的汽包液位通过汽包厂家所配的平衡容器和差压变送器配合使用进行检测。
其中，在本实施方式中，f1=f3=45hz，f2=f4=5hz。
综上，本发明将吹氧期和停氧期区别开来单独为汽包补水，且在吹氧期分时段为汽包补水、在停氧期分水位段为汽包补水，这大大降低了对汽包液位检测值的依赖性，很大程度上避免了“虚假水位”对汽包补水的影响，提高了转炉冶炼汽包液位控制的准确性，比较实用。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种转炉冶炼汽包液位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，预设转炉各炉次每个吹氧期期间的多个吹氧时刻阈值，并预设转炉各炉次每个停氧期的多个停氧期水位阈值；
步骤B，在转炉每一炉次的冶炼过程中，判断是否开始吹氧冶炼，若是，则记录该炉次当前的吹氧冶炼时长t，并将所述的t与预设的各吹氧时刻阈值进行大小比较，依据比较结果分时段控制汽包的补水；否则执行步骤C；
步骤C，采集汽包的当前水位h，并将当前水位h与预设的各停氧期水位阈值进行大小比较，依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水；
其中，步骤A中所述的吹氧时刻阈值有两个，记为T1、T2，其中T1<T2；
步骤B中所述的依据比较结果分时段控制汽包的补水的方法为：
当t≤T1时，控制给水泵以频率f2运转，向汽包内补水；
当T1<t≤T2时，控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转，向汽包内间歇性补水；
当t>T2时，控制给水泵以频率f1与频率f2交替运转，交替的为汽包补水；其中f1>f2；
在步骤A中，所述的停氧期水位阈值包括停氧期最高水位阈值h1和停氧期最低水位阈值h2，其中h1>h2；
步骤C中所述的依据比较结果分水位区段的控制汽包的补水的方法为：
若h<h2，则控制给水泵以频率f3运转，向汽包内补水；
若h>h1，则控制给水泵以频率f4运转，向汽包内补水；
若h2≤h≤h1，则控制给水泵保持前一时刻的运转频率，继续运转；
其中f3>f4。
2.根据权利要求1所述的转炉冶炼汽包液位控制方法，其特征在于，T1<t≤T2时，控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转的方法为：
(1)预设吹氧期最高水位阈值H1和吹氧期最低水位阈值H2，其中H1>H2；
(2)采集汽包的当前水位H；
(3)将当前水位H与预设的吹氧期水位阈值H1、H2进行大小比较，依据比较结果控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转。
3.根据权利要求2所述的转炉冶炼汽包液位控制方法，其特征在于，步骤(3)中所述的依据比较结果控制给水泵以频率f1、频率f2连锁运转的方法为：
若H<H2，则控制给水泵以频率f1运转，向汽包内补水；
若H>H1，则控制给水泵以频率f2运转，向汽包内补水；
若H2≤H≤H1，则控制给水泵保持前一时刻的运转频率，继续运转。
4.根据权利要求1或2或3所述的转炉冶炼汽包液位控制方法，其特征在于，频率f1的范围为40hz～50hz，频率f2的范围为5hz～10hz。
5.根据权利要求1所述的转炉冶炼汽包液位控制方法，其特征在于，频率f3的频率范围为40hz～50hz，频率f4的范围为5hz～10hz。
6.根据权利要求1或2或3所述的转炉冶炼汽包液位控制方法，其特征在于，T1=120s,T2=360s。
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