CN106884070A - 自动调节转炉底吹支管流量的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动调节转炉底吹支管流量的控制系统及控制方法。本发明：包括转炉炉底测厚仪系统、转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统；所述的转炉炉底测厚仪系统包括测量处理模块和通信模块；所述的转炉底吹PLC控制系统包括PLC底吹现场数据采集模块、PLC底吹曲线控制调节模块和PLC通信模块；所述的转炉L2过程控制系统包括L2数据采集模块、L2底吹增益系数计算模块和L2通信模块。本发明能自动调节单支管底吹流量，在转炉炉内情况无法实时预测的情况下，能够有效预测炉底情况，从而了解单支管的堵塞情况，无需人工干预，达到自动控制底吹流量的目的。

Description

自动调节转炉底吹支管流量的控制系统及控制方法

技术领域：

本发明涉及一种自动调节转炉底吹支管流量的控制系统及控制方法，属于冶金控制技术领域。

背景技术：

转炉实际生产过程中，根据碳氧反应平衡理论，转炉终点的碳氧积应该是一个较为稳定的值，随着转炉炉龄的增加，碳氧积整体趋势是不断缓慢增大。这是由于在冶炼过程中转炉炉底厚度上涨，影响了底吹效果，使得碳氧反应的动力学条件变差，从而使转炉的终点碳氧积增加。但是随着转炉化炉底操作，底吹效果又有所改善，所以碳氧积又有所减小。因此，碳氧积、转炉炉底厚度与转炉底吹控制之间有着密不可分关系。利用碳氧积和炉底厚度来自动调节转炉底吹单支管流量，可以明显提高转炉底吹效果，在满足钢水质量要求的同时，降低底吹气体消耗。

发明内容:

本发明的目的是提供一种自动调节转炉底吹支管流量的控制系统及控制方法，能自动调节单支管底吹流量，在转炉炉内情况无法实时预测的情况下，能够有效预测炉底情况，从而了解单支管的堵塞情况，无需人工干预，达到自动控制底吹流量的目的。

上述的目的通过以下技术方案实现：

自动调节转炉底吹支管流量的控制系统，包括转炉炉底测厚仪系统、转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统；

所述的转炉炉底测厚仪系统包括测量处理模块和通信模块；所述测量处理模块用于测量炉底厚度数据；所述通信模块用于与L2控制系统进行测厚数据通讯；

所述的转炉底吹PLC控制系统包括PLC底吹现场数据采集模块、PLC底吹曲线控制调节模块和PLC通信模块；所述的PLC底吹现场数据采集模块用于采集现场实际生产状态信息上传L2过程控制系统；所述的PLC底吹曲线控制调节模块用于根据增益系数调节底吹支管阀门开度；所述的PLC通信模块用于转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统通信；

所述的转炉L2过程控制系统包括L2数据采集模块、L2底吹增益系数计算模块和L2通信模块；所述的转炉L2数据采集模块用于收集L2的所需相关数据，供L2底吹增益系数计算模块计算增益系数使用；所述的L2底吹增益系数计算模块用于计算支管气体设定增益系数的值，来调节支管底吹阀门的开度；所述的L2通信模块用于转炉L2过程控制系统和转炉底吹PLC控制系统的数据通信。

用上述自动调节转炉底吹支管流量的控制系统进行调节转炉底吹支管流量的方法，该方法包括如下步骤：

（1）测厚仪测量处理模块利用光谱分析测量炉底厚度相关数据；

（2）测厚仪通讯模块将测量炉底厚度相关数据利用通讯模块传输至L2控制系统；

（3）PLC底吹现场数据采集模块采集转炉现场实际生产状态信息；

（4）PLC通信模块将转炉现场实际生产状态等信息上传L2控制系统；

（5）L2控制系统根据PLC通信模块上传的数据，判定当前炉次状态，在炉次开始和铁水装入时，分别启动L2底吹增益系数计算模块；

（6）底吹增益系数计算模块启动时，首先调用L2数据采集模块，收集历史炉次碳氧积、炉龄以及测厚仪测量数据，然后再启动L2底吹增益系数计算模块进行计算；

（7）根据计算结果，将用于调节支管开度信息的增益系数信息，通过L2通信模块下发到转炉底吹PLC控制系统；

（8）PLC底吹控制调节模块根据L2通信模块下发的增益系数数据，调节对应支管的调节阀开度。

有益效果：

本发明结构简单，使用方便，通过该方法，能自动调节单支管底吹流量，在转炉炉内情况无法实时预测的情况下，能够有效预测炉底情况，从而了解单支管的堵塞情况，无需人工干预，达到自动控制底吹流量的目的。

附图说明：

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式：

自动调节转炉底吹支管流量的控制系统，包括转炉炉底测厚仪系统、转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统；

所述的转炉炉底测厚仪系统包括测量处理模块和通信模块；所述测量处理模块用于测量炉底厚度数据；所述通信模块用于与L2控制系统进行测厚数据通讯；

所述的转炉底吹PLC控制系统包括PLC底吹现场数据采集模块、PLC底吹曲线控制调节模块和PLC通信模块；所述的PLC底吹现场数据采集模块用于采集现场实际生产状态信息上传L2过程控制系统；所述的PLC底吹曲线控制调节模块用于根据增益系数调节底吹支管阀门开度；所述的PLC通信模块用于转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统通信；

所述的转炉L2过程控制系统包括L2数据采集模块、L2底吹增益系数计算模块和L2通信模块；所述的转炉L2数据采集模块用于收集L2的所需相关数据，供L2底吹增益系数计算模块计算增益系数使用；所述的L2底吹增益系数计算模块用于计算支管气体设定增益系数的值，来调节支管底吹阀门的开度；所述的L2通信模块用于转炉L2过程控制系统和转炉底吹PLC控制系统的数据通信。

用上述自动调节转炉底吹支管流量的控制系统进行调节转炉底吹支管流量的方法，该方法包括如下步骤：

（1）测厚仪测量处理模块利用光谱分析测量炉底厚度相关数据；

（2）测厚仪通讯模块将测量炉底厚度相关数据利用通讯模块传输至L2控制系统；

（3）PLC底吹现场数据采集模块采集转炉现场实际生产状态信息；

（4）PLC通信模块将转炉现场实际生产状态等信息上传L2控制系统；

（5）L2控制系统根据PLC通信模块上传的数据，判定当前炉次状态，在炉次开始和铁水装入时，分别启动L2底吹增益系数计算模块；

（6）底吹增益系数计算模块启动时，首先调用L2数据采集模块，收集历史炉次碳氧积、炉龄以及测厚仪测量数据，然后再启动L2底吹增益系数计算模块进行计算；

增益系数计算方法：

原则：优先考虑炉底厚度

思路：根据底吹孔的炉底厚度，结合转炉碳氧积水平对每个底吹支管的流量进行修正。

底吹厚度上限和下限计算：

转炉底吹厚度标准随炉龄变化而变化，转炉在实际维护过程中炉底标准如表1所示；但是在底吹流量调节时，如果根据炉衬维护标准，每1000炉自动获取标准后，前后标准之间差别大，底吹调节出现阶跃现象，为了生产过程底吹流量炉次之间不出现支管调节系数差别大问题，采用每100炉炉底厚度标准调节一次。

因此形成模型根据炉龄自动计算炉底厚度上下限：

炉底厚度上限标准：BTThickMaxStand；

炉底厚度上限标准：BTThickMinStand；

炉底厚度上限：BTThickMax；

炉底厚度下限：BTThickMin；

新炉役炉底厚度下限默认值为1300mm，下限默认值为1400mm，在底吹参数维护画面中可维护，可维护的范围为[1200，1500]；每100炉调整一次，在L2过程控制系统数据库中始终存储前100炉时的厚度上下限，每100炉更新一次。计算炉底厚度计算规则:下限调整步长为-8.8mm/100炉，上限步长为-5 mm/100炉。整千炉龄的炉底厚度上下限标准如表2所示。

即：炉底厚度上限：BTThickMax = BTThickMaxStand-5；

炉底厚度下限：BTThickMin = BTThickMinStand-8.8；

表1

表2

如果能测量出对应每个底吹孔的测厚数据，则根据对应测厚数据计算各个增益系数的参数P1,当前无法测出每个对应的底吹孔厚度情况下，则收集最近5炉测厚仪炉底最高和炉底最低相关数据，以及炉底厚度上限和下限，用于计算炉底实际厚度，并取平均值作为底吹孔的测厚数据。底吹孔实际测厚数据按表3、表4所示规则进行计算：

表3

	炉底厚度差大	炉底厚度差小
			炉次测量值分别低于炉底上下限	标准下限与测量最大值的平均（1-2）	取炉底最低（2-1）
炉次测量值分别高于炉底上下限	标准上限与测量最小值的平均（1-4）	取炉底最高（2-2）

表4

底吹孔炉底实际厚度：BTThickAct；

测厚仪测量炉底最高平均值：AvgBTThickHig；

测厚仪测量炉底最底平均值：AvgBTThickLow；

①如果AvgBTThickHig<= BTThickMax，且AvgBTThickLow >= BTThickMin，

则：BTThickAct=(m_dAvgBTThickHig+m_dAvgBTThickLow)/2;

②如果AvgBTThickHig<= BTThickMax，且AvgBTThickLow <= BTThickMin，同时AvgBTThickHig-AvgBTThickLow<BTThickMax-BTThickMin,

则：BTThickAct = AvgBTThickLow；

③如果BTThickHig<= BTThickMax，且BTThickLow <= BTThickMin，同时AvgBTThickHig-BTThickLow>=BTThickMax-BTThickMin,

则：BTThickAct = (AvgBTThickHig+BTThickMin)/2;

④AvgBTThickHig>= BTThickMax,且AvgBTThickLow <= BTThickMin，

则：BTThickAct = (BTThickMax+BTThickMin)/2;

⑤BTThickHig>= BTThickMax,且AvgBTThickLow >= BTThickMin，

同时AvgBTThickHig-AvgBTThickLow<BTThickMax-BTThickMin,

则：BTThickAct = AvgBTThickHig;

⑥AvgBTThickHig>= CoefBTThickMax，且AvgBTThickLow >= BTThickMin，同时AvgBTThickHig-AvgBTThickLow>=BTThickMax-BTThickMin,

则：BTThickAct = (AvgBTThickLow+BTThickMax)/2;

5)根据差值法计算增益系数参数P1，P1为炉底厚度变化所对应的底吹调节系数。

参数P1计算所需数据如下：

炉底厚度上限：BTThickMax；

炉底厚度下限：BTThickMin；

底吹孔炉底实际厚度：BTThickAct；

增益系数上限:GainFactorMax；

增益系数下限：GainFactorMin；

增益系数调节范围限定如表5所示

碳氧积上限	炉衬厚度上限	增益系数上限
			35	1150	1.8
碳氧积下限	炉衬厚度下限	增益系数下限
			20	860	0.7

表5

P1=(BTThickMax-BTThickMin)/((GainFactorMax-GainFactorMin)*(BTThickAct-BTThickMin))+0.7

6）收集最近20炉转炉碳氧积数据，剔除异常炉次，只取范围在20~35之间的碳氧积数据。

7）根据碳氧积范围计算增益系数参数P2,P2为转炉碳氧积变化所对应的底吹调节系数，如表6所示。

碳氧积	P2
		≤20	0.7
20～22	0.85
		22～28	1
28～32	1.2
		32～35	1.5
＞35	1.8

表6

8）根据增益系数参数P1和P2，计算底吹支管增益系数，即增益系数X=INT(P1*P2*10)/10。(如果现场12个底吹孔的实际炉底厚度分别测出，则分别计算增益系数x1、x2、x3…x12)。

（7）根据计算结果，将用于调节支管开度信息的增益系数信息，通过L2通信模块下发到转炉底吹PLC控制系统；

（8）PLC底吹控制调节模块根据L2通信模块下发的增益系数数据，调节对应支管的调节阀开度。现场默认的增益系数为1，表示阀门开度为50%；如果计算的增益系数为0.8，则开度为50%*0.8；如果计算的增益系数为1.5，则开度为50%*1.5；

9.返回步骤1，继续。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种自动调节转炉底吹支管流量的控制系统，其特征是：包括转炉炉底测厚仪系统、转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统；

所述的转炉炉底测厚仪系统包括测量处理模块和通信模块；所述测量处理模块用于测量炉底厚度数据；所述通信模块用于与L2控制系统进行测厚数据通讯；

所述的转炉底吹PLC控制系统包括PLC底吹现场数据采集模块、PLC底吹曲线控制调节模块和PLC通信模块；所述的PLC底吹现场数据采集模块用于采集现场实际生产状态信息上传L2过程控制系统；所述的PLC底吹曲线控制调节模块用于根据增益系数调节底吹支管阀门开度；所述的PLC通信模块用于转炉底吹PLC控制系统和转炉L2过程控制系统通信；

所述的转炉L2过程控制系统包括L2数据采集模块、L2底吹增益系数计算模块和L2通信模块；所述的转炉L2数据采集模块用于收集L2的所需相关数据，供L2底吹增益系数计算模块计算增益系数使用；所述的L2底吹增益系数计算模块用于计算支管气体设定增益系数的值，来调节支管底吹阀门的开度；所述的L2通信模块用于转炉L2过程控制系统和转炉底吹PLC控制系统的数据通信。

2.一种用上述自动调节转炉底吹支管流量的控制系统进行调节转炉底吹支管流量的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

（1）测厚仪测量处理模块利用光谱分析测量炉底厚度相关数据；

（2）测厚仪通讯模块将测量炉底厚度相关数据利用通讯模块传输至L2控制系统；

（3）PLC底吹现场数据采集模块采集转炉现场实际生产状态信息；

（4）PLC通信模块将转炉现场实际生产状态等信息上传L2控制系统；

（5）L2控制系统根据PLC通信模块上传的数据，判定当前炉次状态，在炉次开始和铁水装入时，分别启动L2底吹增益系数计算模块；

（6）底吹增益系数计算模块启动时，首先调用L2数据采集模块，收集历史炉次碳氧积、炉龄以及测厚仪测量数据，然后再启动L2底吹增益系数计算模块进行计算；

（7）根据计算结果，将用于调节支管开度信息的增益系数信息，通过L2通信模块下发到转炉底吹PLC控制系统；

（8）PLC底吹控制调节模块根据L2通信模块下发的增益系数数据，调节对应支管的调节阀开度。