CN106893793A - 实时喷煤率的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时喷煤率的监控方法，所述实时喷煤率的监控方法包括：采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；喷煤率的监控公式为：其中，V为喷煤率，单位t/h；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。本发明可同时兼顾喷吹率的计算精度和实时性，为实现喷煤率的精确控制创造条件。

Description

实时喷煤率的监控方法

技术领域

本发明涉及高炉喷煤领域，具体涉及在没有安装煤粉总管流量计的前提下，通过喷吹罐称重仪表和DCS控制系统进行喷煤率的监控，即一种实时喷煤率的监控方法。

背景技术

喷煤率是指单位时间内的喷煤量，是判断喷煤过程是否稳定均匀的关键指标，监控喷煤率的一般是在喷煤总管上安装煤粉流量计，通过实时煤粉流量判断喷吹过程是否均匀，但是煤粉流量计价格昂贵，且准确性和稳定性不足。因此，很多喷煤系统并未安装煤粉流量计，而是通过喷吹罐的称重仪表和DCS(Distributed Control System,分散控制系统)进行实时喷煤率的监控，传统的监控方法一般有两种：

1、

式(1)中，V——喷煤率，单位t/h；W_初——喷吹前罐内煤粉重量，单位t；W_实——喷吹过程罐内实时煤粉重量，单位t；t——本喷吹罐已喷煤时间，单位h。

该方法取样时间跨度随时间增长不断增加，虽然喷吹率的准确性提高了，但喷吹率的实时性很差，在喷煤量调节上存在严重滞后性，无法实现自动控制。

2、V＝|W_实-W_上| (2)

式(2)中，V——喷煤率，单位t/h；W_实——喷吹过程罐内实时煤粉重量，单位t；W_上——喷吹过程上一秒罐内煤粉重量，单位t。

该方法取样跨度1秒，实时性较好，但由于称重仪表存在迟滞性，实时计算出来的喷煤率波动大，准确性不足，参考价值不大。

这两种喷煤率监控方法难以同时兼顾准确性和实时性，难以满足自动喷煤控制的要求，不利于提高喷煤过程的稳定性和均匀性。

综上所述，现有技术中存在以下问题：在没有安装煤粉总管流量计的前提下，传统的喷煤率监控方法难以同时兼顾准确性和实时性，难以满足自动喷煤控制的要求。

发明内容

本发明提供一种实时喷煤率的监控方法，为了克服喷煤率计算不准确的问题，同时兼顾准确性和实时性。

为此，本发明提出一种实时喷煤率的监控方法，所述实时喷煤率的监控方法包括：

采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；

喷煤率的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。

进一步地，所述一个监控周期的时间为45秒，对连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差进行计算，

喷煤率的具体的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；

ΔW₁，ΔW₂，ΔW₃，……ΔW₁₅分别为连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差。

进一步地，所述实时喷煤率的监控方法还包括：所述实时喷煤率的监控方法还包括：通过在喷吹罐上设置称重传感器获得喷吹罐每间隔m秒间的重量信号，然后经过重量变送器将所述重量信号转换为电信号，传至高炉喷煤DCS控制系统，高炉喷煤DCS控制系统计算喷吹罐每间隔m秒间的电信号差，得到喷吹罐每间隔m秒间的重量差。

进一步地，所述重量变送器将喷吹罐的重量信号转换为4-20mA的电信号。

进一步地，在所述喷吹罐上均匀设置三个并联在所述重量变送器上的称重传感器以获得(实时的)重量信号。

发明人在对现有喷煤率的监控方法的研究中发现：现有的喷煤数据监控中，每秒钟采集的数据，有时因为重量信号采集的原因，例如处于数据滞后或重量测量误差，会出现随着喷煤时间的增加，罐重反而会有变大的反常情况，反常的重量反馈信号会导致喷煤DCS控制系统执行反向的控制策略，造成喷煤率波动大，控制质量下降。为此，发明人通过改变重量信号的采集频率，采取ΔWi(重量差)并经过合理的多个数据进行数学平均计算喷煤率，实现重量变化是持续的，这样才是真实反映罐内重量变化情况。因而，本发明避免了因为实时重量信号采集失真所造成的喷煤率波动大，存在干扰，对控制不利的问题。

进而，为了得到稳定的重量变化的持续，发明人经过进一步的作图、拟回归和计算机模拟，以及与高炉喷煤DCS控制系统的联合耦合验证，认识到，ΔWi(重量差)如果选择数量偏少，控制稳定性不够，喷煤率波动大；选择数量过多，控制的实时性不足。选择15个ΔWi，是在反复试验后获得的最佳结果，最终使喷煤率波动＜2t/h，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。

附图说明

图1为本发明的工作原理示意图。

附图标号说明：

4喷吹罐 5称重传感器接线盒 6重量变送器 7高炉喷煤DCS控制系统 81称重传感器 82称重传感器 83称重传感器

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1所示，本发明提出一种实时喷煤率的监控方法，所述实时喷煤率的监控方法包括：

采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；

喷煤率的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h(吨/小时)；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。即，

本发明采取了不同于现有技术的监控参数，可以对重量数据进行有效过滤，避免了因为监控或采取实时重量作为监控参数而带来的实时重量参数不准确所造成的喷煤率波动大，存在干扰，对控制不利的问题。

进一步地，所述一个监控周期的时间为45秒，即K＝45秒，对连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差ΔWi进行计算，

本发明喷煤率的具体的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h(吨/小时)；

ΔW₁，ΔW₂，ΔW₃，……ΔW₁₅分别为连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差。

为了得到稳定的重量变化的持续，发明人经过进一步的作图、拟回归和计算机模拟，以及与高炉喷煤DCS控制系统的联合耦合验证，认识到，ΔWi(重量差)如果选择数量偏少，喷吹罐重量差间隔太长，则控制稳定性不够，喷煤率波动大；选择数量过多，控制的实时性不足。选择15个ΔWi，是在反复试验后获得的最佳结果，最终使喷煤率波动＜2t/h，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％。

进一步地，如图1所示，所述实时喷煤率的监控方法还包括：通过在喷吹罐4上设置称重传感器81、称重传感器82、称重传感器83获取重量信号，经过称重传感器接线盒5将重量信号传至重量变送器6，重量变送器6将重量信号转换为电信号，传至高炉喷煤DCS(Distributed Control System,分散控制系统)控制系统7或DCS的主机，高炉喷煤DCS控制系统计算喷吹罐每间隔m秒间的重量差(ΔWi)。即使发生背景技术中出现测量得到的某一时刻喷吹罐重量突然比原始重量增大的情况，使得相邻的两次称重传感器传来的重量差不是正常状态(例如ΔWi为零或者为负数)，这种情况发生几率很小，即时发生了，该时刻的ΔWi也只能在多个ΔWi(例如15个ΔWi)中起到很小的作用，这一时刻的干扰被其他多个ΔWi进行均衡优化了，因而，此时的喷煤率仍然是有效的和准确度较高的。相比之下，由于现有技术的喷煤率采用某时刻的喷吹罐重量，如果该时刻的喷吹罐重量测量值出现异常(等于原始重量或者比原始重量增大的情况)，该时刻的喷吹罐重量的测量值与实际值则是完全的反向的误差，DCS会执行反向的控制策略，造成喷煤率波动大。进一步地，所述重量变送器将重量信号转换为4-20mA信号，以便高炉喷煤DCS控制系统能够顺利接受。

进一步地，如图1所示，在所述喷吹罐上均匀设置三个并联在所述重量变送器上的称重传感器，分别为称重传感器81，称重传感器82，称重传感器83，以获得实时的重量信号。称重传感器81，称重传感器82，称重传感器83并联接入到称重传感器接线盒5上，称重传感器接线盒5是将三个传感器的信号并联起来，输入到重量变送器6中，解决由多个传感器并联组秤带来的不平衡问题。

本发明通过喷吹罐4上的称重传感器，经过重量变送器6后将4-20mA信号传至DCS控制系统，并在DCS控制系统中以“移位寄存块”形式设计喷煤率计算程序，每3秒钟更新一次，将最新一组重量数据赋值给ΔW₁₅，将原ΔW₁₅的值赋值给ΔW₁₄，以此类推，直至将原ΔW₂的值赋给ΔW₁，ΔW₁的原值被剔除，以实现喷煤率数据的更新。

经过多次试验结合拟回归以及计算机模拟验证，确定将喷吹率计算以45秒为周期，数据每3秒滚动更新一次，获得的喷煤率计算效果最佳，最终使喷煤率波动＜2t/h(本发明实施例采用的喷吹罐满罐时煤粉重量30吨)，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。

本发明可同时兼顾喷吹率的计算精度和实时性，为实现喷煤率的精确控制创造条件。

本发明在申请人厂区的3#、4#高炉喷煤投用，在自动喷煤过程中，喷煤率计算稳定，波动最大为2t/h，平均波动约1t/h。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种实时喷煤率的监控方法，其特征在于，所述实时喷煤率的监控方法包括：

采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；

喷煤率的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。

2.如权利要求1所述的实时喷煤率的监控方法，其特征在于，ΔWi的数据每3秒滚动更新一次。

3.如权利要求2所述的实时喷煤率的监控方法，其特征在于，所述一个监控周期的时间为45秒，对连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差进行计算，

喷煤率的具体的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；

ΔW₁，ΔW₂，ΔW₃，……ΔW₁₅分别为连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差。

4.如权利要求1至3中任一项所述的实时喷煤率的监控方法，其特征在于，所述实时喷煤率的监控方法还包括：通过在喷吹罐上设置称重传感器获得喷吹罐的重量信号，然后经过重量变送器将所述重量信号转换为电信号，传至高炉喷煤DCS控制系统，高炉喷煤DCS控制系统计算喷吹罐每间隔m秒间的重量差。

5.如权利要求4所述的实时喷煤率的监控方法，其特征在于，所述重量变送器将喷吹罐的重量信号转换为4-20mA的电信号。

6.如权利要求4所述的实时喷煤率的监控方法，其特征在于，在所述喷吹罐上均匀设置三个并联在所述重量变送器上的称重传感器以获得所述重量信号。