CN107760807B - 一种高炉热风温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高炉热风温度控制方法，属于高炉生产温度控制技术领域。本发明的步骤为：步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T0来确定混风阀起始开度∮0当混风阀起始开度为∮0时，风温波动较小；步骤二：针对每座热风炉，根据N次手动操作经验，建立∮0和T0的拱顶温度模型；步骤三：根据拱顶温度，确定混风阀的初始开度，如式：∮0＝f(T0)；步骤四：进行风温控制方法，根据实际风温PV和设定风温SP做偏差ERR＝SP‑PV计算；步骤五：再根据偏差对阀门进行控制，将偏差与混风阀的开度直接结合起来；本发明提高了控制精度，提供稳定的风温，降低工人劳动强度。

Description

一种高炉热风温度控制方法
技术领域
本发明涉及高炉生产温度控制技术领域，更具体地说，涉及一种高炉热风温度控制方法。
背景技术
目前，国内大部分高炉，风温的控制采用手动调节混风阀的方式来控制，即操作人员通过观察风温的变化来调节混风阀的开度，改变进入热风炉的风量，从而实现对风温的控制。这种方法的主要缺点是风温的稳定性较差，波动较大，同时还增加操作人员的劳动强度。
发明内容
、要解决的问题
针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种高炉热风温度控制方法，可以解决换炉开始时刻风温的振荡，有效提高了控制精度，提供稳定的风温，降低工人劳动强度。
、技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种高炉热风温度控制方法，其步骤为：
步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，首先根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T0来确定混风阀起始开度∮0当混风阀起始开度为∮0时，风温波动较小，满足生产要求；
步骤二：针对每座热风炉，根据N次手动操作经验，建立∮0和T0的拱顶温度模型；
步骤三：根据拱顶温度，确定混风阀的初始开度，如式：∮0=f（T0）；
步骤四：进行风温控制方法，根据实际风温PV和设定风温SP做偏差ERR=SP-PV计算；
步骤五：再根据偏差对阀门进行控制，计算公式如下式：∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥0，将偏差与混风阀的开度直接结合起来；
步骤六：∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）式中，∮(n*Ts）表示第n个调节周期混风阀的开度，Ts为采样周期，nmax为一个送风周期中,混风阀调节次数，在实际生产过程中，nmax并不固定，而取决于送风时间和采样周期，nmax为t/TS取整，t为送风时间，k为修正系数，与阀门控制精度和流量特性、ERR以及送风管道相关，k*ERR为调节变化量；
步骤七：针对温度大惯性特点，为了防止风温波动较大，同时也防止信号输入干扰，对控制输出做限幅处理，即k*ERR<∮max，其中∮max为一常数；
步骤八：对死区单向性说明如下：当-e≤SP-PV＜0时，将ERR置为0，即实际风温略高于设定风温时，混风阀不做调整，当0≤SP-PV＜e时，即实际风温低于设定风温时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥0进行调整，e＞0为风温死区；
步骤九：当偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮>=0调整。
作为本发明的进一步改进，所述的步骤二和三，N取10~20，Ts取30s。
作为本发明的进一步改进，所述的拱顶温度模型，拱顶温度和混风阀的初始开度拟合拱顶温度模型，为自动控制混风阀初始开度提供依据。
作为本发明的进一步改进，所述的风温控制方法，将偏差和混风阀开度直接结合在一起，根据此时混风阀的开度和风温偏差，确定下一调节时刻的混风阀开度，根据偏差在死区的不同范围内，采用不同的控制方案。
、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明的一种高炉热风温度控制方法，通过本方法可以预测混风阀的初始开度，有效的避免换炉开始时刻风温的振荡，提高了系统的稳定性。
（2）本发明的一种高炉热风温度控制方法，随着送风时间的推移，拱顶温度越来越低，本发明根据偏差范围的不同采用了不同的控制策略，有效的提高了控制精度，为高炉生产提供稳定的风温。
（3）本发明的一种高炉热风温度控制方法，通过本方法实现自动控制的同时也降低工人劳动强度。
附图说明
图1为本发明的高温热风炉混风工艺图；
图2为本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述：
实施例1
本实施例的一种高炉热风温度控制方法，其步骤为：
步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，首先根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T0来确定混风阀起始开度∮0当混风阀起始开度为∮0时，风温波动较小，满足生产要求；
步骤二：针对每座热风炉，根据N次手动操作经验，建立∮0和T0的拱顶温度模型；
步骤三：根据拱顶温度，确定混风阀的初始开度，如式：∮0=f（T0）；
步骤四：进行风温控制方法，根据实际风温PV和设定风温SP做偏差ERR=SP-PV计算；
步骤五：再根据偏差对阀门进行控制，计算公式如下式：∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥0，将偏差与混风阀的开度直接结合起来；
步骤六：∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）式中，∮(n*Ts）表示第n个调节周期混风阀的开度，Ts为采样周期，nmax为一个送风周期中,混风阀调节次数，在实际生产过程中，nmax并不固定，而取决于送风时间和采样周期，nmax为t/TS取整，t为送风时间，k为修正系数，与阀门控制精度和流量特性、ERR以及送风管道相关，k*ERR为调节变化量；
步骤七：针对温度大惯性特点，为了防止风温波动较大，同时也防止信号输入干扰，对控制输出做限幅处理，即k*ERR<∮max，其中∮max为一常数；
步骤八：对死区单向性说明如下：当-e≤SP-PV＜0时，将ERR置为0，即实际风温略高于设定风温时，混风阀不做调整，当0≤SP-PV＜e时，即实际风温低于设定风温时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥0进行调整，e＞0为风温死区；
步骤九：当偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮>=0调整。
上述的步骤二和三，N取10~20，Ts取30s，拱顶温度模型，拱顶温度和混风阀的初始开度拟合拱顶温度模型，为自动控制混风阀初始开度提供依据，风温控制方法，将偏差和混风阀开度直接结合在一起，根据此时混风阀的开度和风温偏差，确定下一调节时刻的混风阀开度，根据偏差在死区的不同范围内，采用不同的控制方案。
本实施例的一种高炉热风温度控制方法，针对每一座热风炉建立拱顶温度模型，共计3个。具体方法如下：
在换炉开始时，手动操作打开混风阀，使风温变化在适当的范围之内，记录此时的拱顶温度和混风阀开度。按照这种方法记录20组数据。根据这20组数据进行曲线拟合，建立拱顶温度模型。以后根据该模型，结合拱顶温度T0，在混风初始时刻，系统自动将混风阀打开到合适的位置∮0。再根据设定风温SP和实际风温PV计算出偏差ERR，在第一个调节周期时，式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）可具体化如下：∮(1*Ts）=∮0-k*ERR，此后根据式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）进行调整。偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）进行调整。偏差在死区范围内按照以下2种情况处理；当-e≤SP-PV＜0时，将ERR置为0；即∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts），混风阀不做调整；当0≤SP-PV＜e时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）进行调整。对调节变化量k*ERR做限幅处理。参数k在实际生产中，结合系统实际情况进行整定。
本发明的一种高炉热风温度控制方法，通过本方法可以预测混风阀的初始开度，有效的避免换炉开始时刻风温的振荡，提高了系统的稳定性，随着送风时间的推移，拱顶温度越来越低，本发明根据偏差范围的不同采用了不同的控制策略，有效的提高了控制精度，为高炉生产提供稳定的风温，实现自动控制的同时也降低工人劳动强度。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高炉热风温度控制方法，其特征在于：其步骤为：
步骤一：针对每一座热风炉建立一个拱顶温度模型，首先根据每座热风炉送风开始时刻拱顶温度T0来确定混风阀起始开度∮0当混风阀起始开度为∮0时，风温波动较小，满足生产要求；
步骤二：针对每座热风炉，根据N次手动操作经验，建立∮0和T0的拱顶温度模型；
步骤三：根据拱顶温度，确定混风阀的初始开度，如式：∮0=f（T0）；
步骤四：进行风温控制方法，根据实际风温PV和设定风温SP做偏差ERR=SP-PV计算；
步骤五：再根据偏差对阀门进行控制，计算公式如下式：∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥0，将偏差与混风阀的开度直接结合起来；
步骤六：∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1）式中，∮(n*Ts）表示第n个调节周期混风阀的开度，Ts为采样周期，nmax为一个送风周期中,混风阀调节次数，在实际生产过程中，nmax并不固定，而取决于送风时间和采样周期，nmax为t/TS取整，t为送风时间，k为修正系数，与阀门控制精度和流量特性、ERR以及送风管道相关，k*ERR为调节变化量；
步骤七：针对温度大惯性特点，为了防止风温波动较大，同时也防止信号输入干扰，对控制输出做限幅处理，即k*ERR<∮max，其中∮max为一常数；
步骤八：对死区单向性说明如下：当-e≤SP-PV＜0时，将ERR置为0，即实际风温略高于设定风温时，混风阀不做调整，当0≤SP-PV＜e时，即实际风温低于设定风温时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥0进行调整，e＞0为风温死区；
步骤九：当偏差在死区之外时，混风阀按照公式∮(（n+1）*Ts）=∮(n*Ts）-k*ERR（n=1,2,3…nmax-1），∮≥ 0调整。
2.根据权利要求1所述的一种高炉热风温度控制方法，其特征在于：所述的步骤二和三，N取10~20，Ts取30s。
3.根据权利要求1所述的一种高炉热风温度控制方法，其特征在于：所述的拱顶温度模型，拱顶温度和混风阀的初始开度拟合拱顶温度模型，为自动控制混风阀初始开度提供依据。
4.根据权利要求1所述的一种高炉热风温度控制方法，其特征在于：所述的风温控制方法，将偏差和混风阀开度直接结合在一起，根据此时混风阀的开度和风温偏差，确定下一调节时刻的混风阀开度，根据偏差在死区的不同范围内，采用不同的控制方案。
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