CN107120677B

CN107120677B - 一种加热炉助燃风压力自动控制的方法及系统

Info

Publication number: CN107120677B
Application number: CN201710404716.1A
Authority: CN
Inventors: 丁炳刚; 孙芳
Original assignee: Shanghai Lianda Energy Saving Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Lianda Energy Saving Technology Co ltd
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: CN107120677A

Abstract

本发明属于热轧加热炉燃烧控制领域，公开了一种加热炉风压自动控制的方法和装置，该方法包括风压设定修正器参考各支路管调节阀的阀位反馈值，在原风压设定值的基础上进行修正以使风压设定值能够统筹兼顾风机流量特性和支管调节阀的调节特性的步骤，该装置包括风机流量调节装置、风压检测装置、燃气流量检测装置、风量需求计算器、风压设定计算器、风压设定修正器、风压控制调节器及多套支管阀位反馈装置。本发明提供的方法及装置能实现自动、高效控制加热炉助燃风压力，并达到节能降耗的目的。

Description

一种加热炉助燃风压力自动控制的方法及系统

技术领域

本发明属于热轧加热炉燃烧控制领域，具体涉及一种加热炉助燃风压力控制方法及系统。

背景技术

加热炉助燃空气压力控制技术是加热炉燃烧控制的重要技术之一,它直接影响到加热炉燃料的燃烧质量。目前，对于助燃空气的压力控制，一般采用风机恒压力控制，保证风机出口压力一定，但在实际应用中，当系统负荷较大或较小时，这个压力不一定能够保证各支管流量控制效果。因为支管流量控制一般是通过调节阀来实现的，而调节阀具有自身的流量特性和机械调节特性，其在一定开度区间内具有较好的调节性能，但一旦超出这个区间，开度过大或过小，阀门对流量的调节能力较弱，影响了控制精度。并且，过小的阀门开度将大大增加流动阻力，增加鼓风机能耗；过大的阀门开度又降低流量向上调节区间。因此合理地控制空气管道压力，将有助于改善空气流量调节性能，也对鼓风机的节能降耗起到有益作用。

在实际生产操作上，目前普遍采用常规的经典PID控制（即比例－积分－微分控制）技术来对风压进行控制，即由操作员设定一个风压值，现场压力传感器将实测值反馈到PID控制器，控制器根据设定值和反馈值的偏差来调整变频器的转速或管道调节阀的开口度来实现压力稳定输出，然而在实际应用中，加热炉实际用风量是多变得，这就造成了助燃风的压力反馈也是多变的，现有的控制方案会产生超调现象，这种现象会使炉压出现正压或出现负压过大的情形，造成能源的浪费和安全隐患。中国专利文献公开号为CN103090410B公开了一种加热炉助燃风压力控制方法，该方法在现有技术的基础上做了改进，其对压力设定值进行修正，通过判断工艺压力设定值与实时压力反馈值的偏差来调整压力设定值，提高PID控制稳定性，解决因超调现象而引起炉压大幅度波动。但是，在实际应用和生产控制过程中容易出现下述情形：当生产负荷较大时，风量需求很大，此时燃烧控制段的空气支管调节阀处于或接近满开，无法继续增加流量，限制该段继续供热；当生产负荷较小时，风量需求很小，此时燃烧控制段的空气支管调节阀处于或接近于关闭状态，无法精确控制流量，容易造成该段温度过热，以致需要人工干预切断烧嘴来降温。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无法实现自动化控制加热炉助燃风压力的缺陷，从而提供一种加热炉助燃风压力自动控制的方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种加热炉风压自动控制的方法，包括风压设定修正器参考各支路管调节阀的阀位反馈值，在原风压设定值的基础上进行修正以使风压设定值能够统筹兼顾风机流量特性和支管调节阀的调节特性的步骤；

当支管阀门开度过小时，所述风压设定修正器对风压设定值进行弱化修正，降低风压，使支管阀门开度相应增加，从而提高阀门流量调节能力；

当支管阀门开度过大时，所述风压设定修正器对风压设定值进行强化修正，提高风压，使支管阀门开度相应降低，从而提高阀门流量调节能力。

优选的是，所述加热炉风压自动控制的方法还包括风机流量调节器自动根据风机流量特性曲线和风量需求值，合理优化调整流量和压力的步骤。

一种加热炉风压自动控制的装置，包括：一套风机流量调节装置、一套风压检测装置、一套燃气流量检测装置、一套风量需求计算器、一套风压设定计算器、一套风压设定修正器、一套风压控制调节器及多套支管阀位反馈装置，所述风机流量调整装置安装在风机或空气总管上，用于根据实际需要调整空气总管的流量和压力；所述风压检测装置和燃气流量检测装置安装在空气总管上，所述燃气流量检测装置用于实时检测燃气总管的流量数据并将该数据传输给所述风量需求计算器；所述风量需求计算器根据当前燃气总管流量和空煤比系数，计算出当前风量理论需求值，并将该值输出到风压设定计算器；所述风压设定计算器根据当前风量理论需求值，依据风机特性曲线得出风机得出最优风压输出设定值；所述风压设定修正器参考各支路管调节阀的阀位反馈值，在原风压设定值的基础上进行修正以使风压设定值能够统筹兼顾风机流量特性和支管调节阀的调节特性；所述风压控制调节器采用经典PID控制算法或模块控制算法设定最终风压设定值并下达给所述风机流量调节装置。

优选的是，所述支管阀位反馈装置有3～5套。

优选的是，所述风机流量调节装置为变频器、管道调节阀或永磁调速器中的一种。

优选的是，所述风压检测装置为压力检测仪表。

优选的是，所述燃气流量检测装置为气体流量计。

本发明技术方案，具有如下优点：

1. 风压设定计算器根据当前风量理论需求值，依据风机特性曲线得出风机得出最优风压输出设定值，风机流量调节装置根据风机流量特性曲线和风量需求值，自动合理优化调整风压，使风机处于高效运行区间，降低了风机能耗，实现节能降耗的目的；

2. 风压设定修正器统筹兼顾支管阀门开度，通过对风压进行适当修正，不仅提高了调节阀对空气流量的调节能力，也降低了管道阻力，减少了上游风机的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种加热助燃风自动控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

一种加热炉助燃风压力自动控制装置，包括一套风机流量调节装置，一套风压检测装置，一套燃气流量检测装置，一套风量需求，一套风压设定计算器，一套风压设定修正器，一套风压控制调节器及四套支管阀位反馈装置。

其工作流程如下：

（1）在燃气总管上安装一套燃气流量计，并实时将流量数据Q1传输到风量需求计算器。

（2）风量需求计算器根据当前燃气总管流量Q1、空煤比系数k、空气过剩系数n，计算出当前风量理论需求值Q2，Q2=n*K*Q1，并将该值输出到风压设定器。同时，该风量需求值也可根据各支管燃气流量q(i) 、空煤比系数k(i)、空气过剩系数n(i)等参数进行计算和相加得出，即Q2=∑[n(i)*K(i)*q(i)]，i分别为1～4。

（3）风压设定计算器根据当前风量理论需求值Q2，依据风机特性曲线，选取效率较高（一般大于80％），运行经济的压力区间，作为最优风压设定值P0。

（4）获取四套支管阀位反馈装置的阀位反馈值m(i)，i分别为1～4。对该阀位反馈值m(i)取最大阀位M_max和最小阀位M_min，分别获取最大阀位修正系数dP_K1和最小阀位修正系数dP_K2。

最大阀位修正系数dP_K1取值规规如下：

	过小	偏小	正常	偏大	过大
						最大阀位M_max（％）	0～15	15～30	30～75	75～90	90～100
dP_K1	0.75	0.9	1	1.1	1.2

最小阀位修正系数dP_K2取值规规如下：

	过小	偏小	正常	偏大	过大
						最小阀位M_min（％）	0～15	15～30	30～75	75～90	90～100
dP_K2	0.75	0.9	1	1.1	1.2

若最大阀位M_max非过大（即M_max<90），参考最小阀位修正风压，则dP_K= dP_K2；若最小阀位M_min非过小（即M_min>15），参考最大阀位修正风压，则dP_K= dP_K1；若最大阀位M_max过大且最小阀位M_min过小（即M_max>90且M_min<15）, 则不修正风压， dP_K=1。

最终的风压设定值是在风压设定计算器得出风压设定值的基础上，进行风压修正得出，即SP＝P0*dP_K。该值SP将输出到风压控制调节器。

（5）风压控制调节器采用经典PID控制算法，其设定值为上述计算值SP，测量值为安装在空气总管上的风压检测仪表实时反馈值PV，设定值和测量值的偏差为e(t)，e(t)=PV-SP，该值经过PID运算后，得出控制输出值U(t),并将其下达给风机流量调节装置。经典PID控制算法的一般计算公式如下:

U(t)= Kp*e(t) + Ki∑e(t) + Kd[e(t) – e(t-1)]+U(t-1)

上式中，U(t-1)为前一时刻控制输出值，其初时值为控制反馈值；Kp、Ki、Kd分别为PID控制算法的比例、积分、微分系数；

（6）风机流量调节装置根据该控制值调整机构动作，控制风机流量输出大小，使空气总管压力迅速响应调整到风压设定值附近。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种加热炉风压自动控制的装置，包括：一套风机流量调节装置、一套风压检测装置、一套燃气流量检测装置、一套风量需求计算器、一套风压设定计算器、一套风压设定修正器、一套风压控制调节器及多套支管阀位反馈装置，所述风机流量调节装置安装在风机或空气总管上，用于根据实际需要调整空气总管的流量和压力；

所述风压检测装置安装在空气总管上，所述燃气流量检测装置安装在燃气总管上用于实时检测燃气总管的流量数据并将该流量数据传输给所述风量需求计算器；所述风量需求计算器根据当前燃气总管流量、空煤比系数和空气过剩系数，计算出当前风量理论需求值，并将该当前风量理论需求值输出到风压设定计算器；所述风压设定计算器根据当前风量理论需求值，依据风机特性曲线得出风机的最优风压设定值P0，获取各支管阀位反馈装置的阀位反馈值，对阀位反馈值取最大阀位和最小阀位；

所述风压设定修正器参考各支管阀门的阀位反馈值在最优风压设定值P0的基础上对最终的风压设定值进行修正，最终的风压设定值SP＝P0*dP_K，其中，dP_K为阀位修正系数：当支管阀门的最大阀位M_max＜90％时，利用风压设定修正器参考最小阀位系数对最终的风压设定值进行修正，且阀位修正系数dP_K＝dP_K2，其中，dP_K2为最小阀位修正系数；当支管阀门的最小阀位M_min＞15％时，利用所述风压设定修正器参考最大阀位系数对最终的风压设定值进行修正，且阀位修正系数dP_K＝dP_K1，其中，dP_K1为最大阀位修正系数；当支管阀门的最大阀位M_max＞90％且最小阀位M_min＜15％时，所述阀位修正系数dP_K＝1，所述风压设定修正器不修正最终的风压设定值；其中，最小阀位修正系数dP_K2的取值规则为：当0＜M_min＜15％时，dP_K2＝0.75；当15％＜M_min＜30％时，dP_K2＝0.9；当30％＜M_min＜75％时，dP_K2＝1；当75％＜M_min＜90％时，dP_K2＝1.1；当90％＜M_min＜100％时，dP_K2＝1.2；最大阀位修正系数dP_K1的取值规则为：当0＜M_max＜15％时，dP_K1＝0.75；当15％＜M_max＜30％时，dP_K1＝0.9；当30％＜M_max＜75％时，dP_K1＝1；当75％＜M_max＜90％时，dP_K1＝1.1；当90％＜M_max＜100％时，dP_K1＝1.2；

所述风压控制调节器采用经典PID控制算法或模块控制算法设定最终风压设定值，将风压检测装置的实时反馈值与最终的风压设定值作为控制输入得出控制输出值，并将控制输出值下达给风机流量调节装置，风机流量调节装置根据控制输出值控制风机流量输出大小，使空气总管压力迅速调整到最终的风压设定值附近。

2.如权利要求1所述的加热炉风压自动控制的装置，其特征在于所述支管阀位反馈装置有3～5套。

3.如权利要求1所述的加热炉风压自动控制的装置，其特征在于所述风机流量调节装置为变频器、管道调节阀或永磁调速器中的一种。

4.如权利要求1所述的加热炉风压自动控制的装置，其特征在于所述风压检测装置为压力检测仪表。

5.如权利要求1所述的加热炉风压自动控制的装置，其特征在于所述燃气流量检测装置为气体流量计。