CN104561412A - 双阀减压阀组的顶压调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双阀减压阀组顶压调节装置，包括控制系统，该控制系统连接于高炉炉顶设置的上升管及也连接煤气净化系统，在煤气净化系统与该上升管之间还设有重力除尘器，其中：所述控制系统与该上升管之间还设有气压侦测表，该控制系统包括调节器组及减压阀组，所述调节器组通过该气压侦测表与该上升管相连，所述减压阀组通过管道所述煤气净化系统相连通，在该煤气净化系统与该减压阀组相连的管道上还连通有高炉余压透平发电系统，藉由前述结构构造的结合，解决了双阀减压阀组顶压调节装置的技术问题，达成了安全、提高效率、降低成本的良好效果。

Description

双阀减压阀组的顶压调节方法

技术领域

本发明涉及机械领域，尤指一种在高炉炼铁系统中双阀减压阀组的顶压调节装置及方法。

背景技术

在高炉炼铁运行过程中，送风风量风压波动、炉内反应状态变化、炉顶布料操作、炉顶均压操作等诸多因素都会造成炉顶压力波动，炉顶压力的不稳定会引起高炉塌料、停炉甚至损坏炉体等事故，因此当顶压偏离设定值时必须通过有效手段将其迅速调节回设定值，这对维持高炉安全、提高炼铁效率、降低生产成本至关重要。该方法针对高炉运行中顶压的复杂情况，采用可靠、实用的算法，协调双阀减压阀组中的两个同口径减压阀的动作，实现对顶压的优化控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种双阀减压阀组顶压调节装置。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种双阀减压阀组顶压调节装置，包括控制系统，该控制系统连接于高炉炉顶设置的上升管及也连接煤气净化系统，在煤气净化系统与该上升管之间还设有重力除尘器，其中：所述控制系统与该上升管之间还设有气压侦测表，该控制系统包括调节器组及减压阀组，所述调节器组通过该气压侦测表与该上升管相连，所述减压阀组通过管道所述煤气净化系统相连通，在该煤气净化系统与该减压阀组相连的管道上还连通有高炉余压透平发电系统。

在本发明实施例中，所述的调节器组包括PID调节器及分程调节器，该减压阀组包括第一、第二减压阀。

在本发明实施例中，所述的双阀减压阀组顶压调节装置还包括煤气管网。

在本发明实施例中，所述的减压阀组是在所述控制系统的支持下运作工作并通过改变所述第一、第二减压阀开度来实现顶压调节。

在本发明实施例中，所述的顶压具有调节设定值且该顶压调节范围划分为第一区间范围和第二区间范围，其中在该第一区间范围与第二区间范围之间还具有分程点。

在本发明实施例中，所述的第一减压阀具有第一开度范围，而所述第二减压阀具有第二开度范围，所述分程点按照该第一、第二减压阀等比例确定。

在本发明实施例中，所述的第一减压阀具有第一开度范围，而所述第二减压阀具有第二开度范围，所述分程点相对所述第一减压阀及第二减压阀为不等比例确定。

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种双阀减压阀组顶压调节装置的方法。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种双阀减压阀组顶压调节装置的方法，该方法包括运作时高炉所产生煤气运行路径以及所述煤气净化系统、控制系统和发电系统的配合设置与控制，其中：所述控制系统所包含的步骤是：

⑴PID调节器参数初始化，同时设置顶压调节设定值；

⑵初步设定分程区间，其区间中的分程点为等比例确定；

⑶优化分程区间，将顶压调节范围划分为第一区间范围及优化区间范围，当顶压在第一区间范围时，对应的第一减压阀为第一开度范围；当顶压在优化区间范围时，对应的第二减压阀为优化开度范围，其中分程点以第二减压阀线性特性段的最小值确定；

⑷工艺数据测量、记录及求取，是测量顶压并求取偏差值；

⑸PID运算并输出减压阀组的总开度，以及

⑹分程求取第一、第二减压阀开度，向减压阀组输入总阀位值，通过分程调节器分别向第一、第二减压阀输入阀位值，当第一、第二减压阀脱离设定值时，控制系统将指令返回到⑶步骤并结合高炉运行状况修正分程点来优化区间。

在本发明实施例中，所述初步设定分程区间的步骤中，是确定第一、第二减压阀的分程区间，将顶压调节范围划分为第一、第二区间范围，当顶压在该第一区间范围时，对应的第一减压阀为第一开度范围；当顶压在该第二区间范围时，对应的第二减压为第二开度范围，其中：分程点按照第一、第二减压阀的等比例确定。

在本发明实施例中，所述顶压调节范围为P0-P2区间，所述第一区间范围为P0-P1，所述第二区间范围为P1-P2区间，然而所述优化区间范围为P21-P2区间。

本发明与现有技术相比，其有益的效果是：维持高炉安全、提高炼铁效率、降低生产成本。

附图说明

图1是本实施例的框架示意图。

图2是本实施例的控制系统方框示意图。

图3是本实施例的控制系统流程示意图。

图4是本实施例的顶压分程控制(压力-开度关系曲线)示意图。

图5是本实施例的顶压优化分程控制(压力-开度关系曲线)示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”或“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

请参阅图1并结合参阅2所示，本发明提供一种双阀减压阀组顶压调节装置，包括控制系统(PIC)40，该控制系统(PIC)40连接于高炉10炉顶11设置的上升管12及煤气净化系统20，在煤气净化系统20与该上升管12之间还设有重力除尘器30，其中：所述控制系统40与该上升管12之间还设有气压侦测表(PT)43，该控制系统40包括调节器组41及减压阀组42，所述调节器组41通过该气压侦测表(PT)43与该上升管12相连，所述减压阀组42通过管道(未标注)与所述煤气净化系统20连通，在该煤气净化系统20与该减压阀组42相连的管道上连通该高炉余压透平发电系统(TRT)50(以下简称“发电系统”)，因该发电系统50并非本发明创造的设计重点，在此不作详细赘述。

请继续参阅图2所示，本发明提供一种双阀减压阀组顶压调节方法，是以改进分程控制算法来实现炉顶压力(以下简称“顶压”)的控制方法，具体也说，是藉由所述调节器组41对所述减压阀组42进行控制来实现对顶压的调节处理，其中：该调节器组41包括PID调节器411和分程调节器412，该减压阀组42包括第一、第二减压阀(以下简称“1#阀”、“2#阀”)421、422。在本发明实施例中，顶压的设定值(SP)与实际测量值(PT)的偏差(e)经过该PID调节器411运算并向该减压阀组42输出的数据是该减压阀组42的总开度，该减压阀组42总开度经过所述分程调节器412运算并向所述减压阀组42输出的数据是该1#阀421和2#阀422分别的开度。在本发明实施例中，图示的“PT”表示顶压实际测量值；“SP”表示顶压设定值；“e(k)”表示顶压偏差值；“Z”表示PID调节器输出的减压阀组总阀位给定值；“Z1”、“Z2”分别表示分程调节器输出到1#、2#阀的阀位给定值。

请参阅图3并结合参阅图4、图5所示，本发明提供一种双阀减压阀组顶压调节方法，系包括运作时高炉10所产生煤气及其运行路径以及相关系统(包括煤气净化系统20、控制系统40以及发电系统50)的配合设置与有效控制，例如：当高炉10运作时，所产生的煤气经该上升管12及下降管13进入该重力除尘器30除尘，再经过煤气净化系统20进一步除尘后通过所述减压阀组40的调节，然后进入煤气管网，所述减压阀组40是在所述控制系统40的支持下工作，其通过改变所包括的1#阀、2#阀的开度来实现高炉炉顶压力的调节。具体方法是：

步骤一：PID调节器参数初始化101，即对PID调节器比例、积分、微分系数设置，同时设置顶压调节设定值；

步骤二：初步设定分程区间102，确定1#、2#阀的分程区间，例如：

图4中所示，将顶压调节范围P0-P2划分为P0-P1和P1-P2两个区间，即顶压在P0-P1区间(即为第一区间)范围时，其对应的1#阀开度为0-100％(即为第一开度范围)，而顶压在P1-P2区间(即为第二区间)范围时，其对应的2#阀开度0-100％(即为第二开度范围)，其中：分程点P1按照1#、2#阀的CV值等比例确定。

步骤三：优化分程区间103，例如：

1#、2#阀选择等百分比特性的蝶阀，并分别自保持在20°-70°开度范围(即为良好的线性特性)。但是，按照“步骤二”确定的分程区间组合并构成分程控制时，其总流量特性不再呈现线性关系，而变成非线性关系，特别是在所述分程点P1，总流量特性出现了一个转折点。由于转折点的存在，导致了顶压特性的不平滑，这对整体系统的平稳运行不利(即存在安全、停业维护的风险系数加大)。为了使顶压特性达到平滑过渡，采用交差优化分程区间的方法将顶压特性校正为线性。请参阅图5所示，将顶压调节范围P0-P2划分为：P0-P1区间(即为第一区间)及P21-P2区别(即为优化区间)，当顶压在P0-P1区间范围时，其对应的1#阀开度为0-100％(即为第一开度范围)，然而，当顶压在P21-P2区间范围时，其对应的2#阀开度0-100％(即为优化开度范围)，其中：分程点P21以2#阀的线性特性段的最小值确定。

步骤四：工艺数据测量、记录及求取104，也就是测量顶压并求取偏差值e；

步骤五：PID运算，输出阀组总开度105，向PID调节器412输入偏差值，该PID调节器412进行运算且输出总阀位值Z，并经所述分程调节器412运算并输出阀位值Z1和Z2(Z1和Z2阀位值等于总阀位值Z)；

步骤六：分程求取1#、2#阀开度，向减压阀组42输入总阀位值Z，实际上是通过所述分程调节器412分别向1#、2#阀输入阀位输出值Z1、Z2。此时，当1#、2#阀异常时，系统将指令返回到步骤三，根据实际高炉运行状况，修正分程点，再优化区间。

Claims (10)

1.一种双阀减压阀组顶压调节装置，包括控制系统，该控制系统连接于高炉炉顶设置的上升管及也连接煤气净化系统，在煤气净化系统与该上升管之间还设有重力除尘器，其特征在于：所述控制系统与该上升管之间还设有气压侦测表，该控制系统包括调节器组及减压阀组，所述调节器组通过该气压侦测表与该上升管相连，所述减压阀组通过管道所述煤气净化系统相连通，在该煤气净化系统与该减压阀组相连的管道上还连通有高炉余压透平发电系统。

2.如权利要求1所述的双阀减压阀组顶压调节装置，其特征在于：所述的调节器组包括PID调节器及分程调节器，该减压阀组包括第一、第二减压阀。

3.如权利要求2所述的双阀减压阀组顶压调节装置，其特征在于：所述的双阀减压阀组顶压调节装置还包括煤气管网。

4.如权利要求3所述的双阀减压阀组顶压调节装置，其特征在于：所述的减压阀组是在所述控制系统的支持下运作工作并通过改变所述第一、第二减压阀开度来实现顶压调节。

5.如权利要求4所述的双阀减压阀组顶压调节装置，其特征在于：所述的顶压具有调节设定值且该顶压调节范围划分为第一区间范围和第二区间范围，其中在该第一区间范围与第二区间范围之间还具有分程点。

6.如权利要求5所述的双阀减压阀组顶压调节装置，其特征在于：所述的第一减压阀具有第一开度范围，而所述第二减压阀具有第二开度范围，所述分程点按照该第一、第二减压阀等比例确定。

7.如权利要求5所述的双阀减压阀组顶压调节装置，其特征在于：所述的第一减压阀具有第一开度范围，而所述第二减压阀具有第二开度范围，所述分程点相对所述第一减压阀及第二减压阀为不等比例确定。

8.一种如权利要求1所述的双阀减压阀组顶压调节装置的方法，包括运作时高炉所产生煤气运行路径以及所述煤气净化系统、控制系统和发电系统的配合设置与控制，其特征在于：所述控制系统所包含的步骤是：

⑴PID调节器参数初始化，同时设置顶压调节设定值；

⑵初步设定分程区间，其区间中的分程点为等比例确定；

⑶优化分程区间，将顶压调节范围划分为第一区间范围及优化区间范围，当顶压在第一区间范围时，对应的第一减压阀为第一开度范围；当顶压在优化区间范围时，对应的第二减压阀为优化开度范围，其中分程点以第二减压阀线性特性段的最小值确定；

⑷工艺数据测量、记录及求取，是测量顶压并求取偏差值；

⑸PID运算并输出减压阀组的总开度，以及

⑹分程求取第一、第二减压阀开度，向减压阀组输入总阀位值，通过分程调节器分别向第一、第二减压阀输入阀位值，当第一、第二减压阀脱离设定值时，控制系统将指令返回到⑶步骤并结合高炉运行状况修正分程点来优化区间。

9.如权利要求8所述的双阀减压阀组顶压调节装置的方法，其特征在于：所述初步设定分程区间的步骤中，是确定第一、第二减压阀的分程区间，将顶压调节范围划分为第一、第二区间范围，当顶压在该第一区间范围时，对应的第一减压阀为第一开度范围；当顶压在该第二区间范围时，对应的第二减压为第二开度范围，其中：分程点按照第一、第二减压阀的等比例确定。

10.如权利要求9所述的双阀减压阀组顶压调节装置的方法，其特征在于：所述顶压调节范围为P0-P2区间，所述第一区间范围为P0-P1，所述第二区间范围为P1-P2区间，然而所述优化区间范围为P21-P2区间。