CN112082310A - 一种高炉软水循环系统及其控温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉软水循环系统及其控温方法，包括软水循环泵组，软水循环泵组的供水端连接吸热区，吸热区连接膨胀脱气器，膨胀脱气器连接冷却器组，冷却器组连接软水循环泵组的回水端；冷却器组的管板外部上方设置喷淋头，喷淋头连接冷媒系统，冷却器组顶部设置有多台风扇；软水循环泵组、吸热区、膨胀脱气器和冷却器组形成的闭合回路上连接补水系统。通过将模拟量连续调节功能数字量化，解决了多台风扇启停来调节对象温度通常只能由人工进行操作的技术难题；并通过对其中一台风扇采取变频控制措施，达到了粗调细调兼顾的目标。系统调温速度快，精度高，并减免了人工干预，对企业减员增效、智能生产提供了有力的支持。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁行业电气仪表自动控制技术领域，具体是一种高炉软水循环系统及其控温方法。
背景技术
现今的高炉本体冷却方案大都采用闭式循环软水，其具有水泵省功、水质污染小的特点。闭式循环软水降温大都采用冷媒加风扇的蒸发冷却器。软水主要是通过和冷媒水热交换进行降温，冷媒水则通过喷淋加风扇的方式进行蒸发降温。通常，冷媒水的流量固定，因此软水的温度控制基本靠风扇的投入台数来间接进行调节。
软水在高炉冷却壁中循环，水温过高时炉内耐材侵蚀将加剧，不利于高炉长寿；水温过低时带走了过多的热量，不利于节能。因此，根据炉内的具体状况，需确定一个合适的软水供水温度。
但由于环境温度湿度、冷媒水温度、高炉热负荷、补水操作等变量的影响，同样的冷却风扇台数，软水温度也可能会发生较大的波动。因此，就需要间歇启停某些风扇，来保持软水供水温度在可控范围内。
自动调温一般为模拟量调节范筹，即使涉及开关量法控制也只对应一个控制对象，而软水循环系统的风扇数量，少则数台，多则几十台，因此多采用粗放的人工干预操作法。其温度波动大，且需岗位人员不定期关注温度变化，并随时手动启停相关风扇。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本发明提供一种高炉软水循环系统及其控温方法，实现自动控制，减少劳动力投入，精确控制高炉软水循环系统的温度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供的一种高炉软水循环系统，包括软水循环泵组，软水循环泵组的供水端连接吸热区，吸热区连接膨胀脱气器，膨胀脱气器连接冷却器组，冷却器组连接软水循环泵组的回水端；
冷却器组的管板外部上方设置喷淋头，喷淋头连接冷媒系统，冷却器组顶部设置有多台风扇；
软水循环泵组、吸热区、膨胀脱气器和冷却器组形成的闭合回路上连接补水系统。
工作原理：软水循环泵，含二用一备及一组停电应急泵，用于维持软水闭式循环；吸热区，主要采用高炉炉体冷却壁吸热装置，通过循环软水吸热来保护炉内耐材不被侵蚀；冷却器组为若干组蒸发式冷却器，以及配套的多台冷却风扇，冷却器用于软水和冷媒水进行热交换，风扇用于冷媒水蒸发放热；膨胀脱气器，用于缓冲及保持软水容量和去除水蒸汽及杂质气体；补水系统，用于弥补软水损耗，接入点为冷却器组入口总管；冷媒系统，冷媒循环水通过泵压在冷却器组中开式喷淋，回落循环；冷媒水喷淋时与闭式软水进行热交换，同时与空气接触进行蒸发放热。
进一步，一种使用高炉软水循环系统的控温方法：
设定目标温度，打开自动控温转换开关，控温程序进入自动控制状态；
优先选择冷却器组出口总管的软水温度为被控温度的调节对象，只有当该温度大于回水温度或小于设定温度时，才自动切换到软水循环泵组出口总管的软水温度作为调节对象并输出报警信号；
将目标温度与被控温度的差值记为温差值，将两个不同时间点的被控温度采样值的差记为温变值，延时块和温差值、温变值通过类PID调节数字化模块后，输出累加累减整数值，累加累减整数值最小为零，其最大为风扇的数量；
将类PID调节数字化模块的输出值转化为风扇投入台数，先对各风扇进行不同的整数赋值，当输出值累加到该整数值时，该风扇的启动指令输出；当输出值累减到小于该整数值时，该风扇的停止指令输出；
每隔一定时间周期，对应该处于自动运行状态的风扇进行一次启动指令刷新输出，对应该处于自动停止状态的风扇进行一次停止指令刷新输出；
任意选取一台风扇采用变频器进行驱动，且该风扇不计入整数赋值序列，输出变频器指令为连续PID调节，且输出范围为量程的40％至80％。
进一步，当自动控温转换开关由投入转为切出时，风扇运行状态不变，再由人工对风扇进行启停操作；当自动控温转换开关由切出转为投入时，风扇运行状态不变，仅在风扇投切控制过程或投切指令刷新输出有变化时进行更改。
本发明的有益效果：本发明通过将模拟量连续调节功能数字量化，解决了多台风扇启停来调节对象温度通常只能由人工进行操作的技术难题；并通过对其中一台风扇采取变频控制措施，达到了粗调细调兼顾的目标。系统调温速度快，精度高，并减免了人工干预，对企业减员增效、智能生产提供了有力的支持。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的高炉软水循环系统的流程图；
图2是本发明的软水控温方法的逻辑框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明提供的一种高炉软水循环系统，包括软水循环泵组，软水循环泵组的供水端连接吸热区，吸热区连接膨胀脱气器，膨胀脱气器连接冷却器组，冷却器组连接软水循环泵组的回水端；
冷却器组的管板外部上方设置喷淋头，喷淋头连接冷媒系统，冷却器组顶部设置有多台风扇；
软水循环泵组、吸热区、膨胀脱气器和冷却器组形成的闭合回路上连接补水系统。
软水循环泵组正常运行时，软水由供水管送至吸热区，被加热的软水在管道最高点设置的膨胀脱气器中进行体积膨胀缓冲，以及排出受热生成的水蒸汽及其他气体杂质。热的软水由回水管供至冷却器组，在冷却器组的内循环管板中流过，冷却器组的管板外部上方设喷淋头，喷洒冷媒系统供给的冷媒水，同时冷却器顶部设置风扇，可对之启动运行从而加强喷淋冷媒水的蒸发冷却效率。经冷媒水换热后的软水回到软水循环泵组，从而形成连续的闭式循环。
因整个软水循环系统可能存在微小泄露，以及汽化损失，所以需要不定期对闭式循环管路中进行软水补水。补水系统供给的额外软水通常在冷却器组的入口总管上进行补入，补入时机由膨胀脱气器中的水位计进行判断，且可设置为自动补水。
一种使用高炉软水循环系统的控温方法：
设定目标温度，打开自动控温转换开关，控温程序进入自动控制状态；
优先选择冷却器组出口总管的软水温度为被控温度的调节对象，只有当该温度大于回水温度或小于设定温度时，才自动切换到软水循环泵组出口总管的软水温度作为调节对象并输出报警信号；
将目标温度与被控温度的差值记为温差值，将两个不同时间点的被控温度采样值的差记为温变值，延时块和温差值、温变值通过类PID调节数字化模块后，输出累加累减整数值，累加累减整数值最小为零，其最大为风扇的数量；
将类PID调节数字化模块的输出值转化为风扇投入台数，先对各风扇进行不同的整数赋值，当输出值累加到该整数值时，该风扇的启动指令输出；当输出值累减到小于该整数值时，该风扇的停止指令输出；
每隔一定时间周期，对应该处于自动运行状态的风扇进行一次启动指令刷新输出，对应该处于自动停止状态的风扇进行一次停止指令刷新输出；
任意选取一台风扇采用变频器进行驱动，且该风扇不计入整数赋值序列，输出变频器指令为连续PID调节，且输出范围为量程的40％至80％。
如图2所示，软水温度自动调节的逻辑：TE SET指目标温度设定，其来自于监控画面设置的人工输入框，岗位人员依据高炉主控指令可修改设定值；
TE1指冷却器组出口总管软水测温；TE2指软水泵组出口总管软水测温；TE1 ERR指TE1测量值异常触发信号，判断异常的方式有多种，此处仅采用其异常触发的开关量信号；SEL指模拟量信号二选一功能块，当TE1 ERR未触发时，输出TE1值，TE1 ERR触发时，输出TE2值；SUB1功能块为温差块，其将采集温度设定值和温度反馈值相减；DEADTIME-SUB功能块为温变块，其将反馈温度值隔时采样后再相减；TON-1至TON-N为延时块；温差、温变、延时等数据进入FB1，即类PID调节数字化模块，之后采用一种类PID的控制模型，输出触发信号，触发累加累减器，加减数为1，再输出有上、下限的整数数值FAN-X；
FAN-X的值即代表了需启动风扇的数量，它经由模拟量比较及延时触发等逻辑功能转化而来，简言之，FB1达到了一种PID转化成INT(整数)的功能。
A/M KEY指手/自动转换开关，TIME指计时器，FB2指风扇投切控制逻辑模块，FB3指投切指令刷新模块；当A/M KEY为自动状态时，FAN-X的值每一次变化时，FB2会将FAN-X的当前值转换为控制指令，输出对应的风扇启或停指令，如当X值由2变为3时，FAN3 ON将输出，X值由2变为1时，FAN2 OFF将输出；
FB3在TIME的每次触发时，会将FAN-X的当前值转换为一组指令输出，例如假设X的最大值为8，当前值为5，则将FAN1 ON至FAN5 ON的指令输出，将FAN6 OFF至FAN8 OFF的指令输出；
上述的各指令输出指非持续保持输出，通常为带有一个时间脉冲的短暂输出，时间脉冲的值大于PLC系统的扫描周期，以确保指令输出正常。
在风扇组中选定一个独立的风扇，定义为FAN-Z，用于变频器控制，且将其排除在自动启停风扇组中。风扇的变频控制方法较通用，PID2功能块采集设定温度(TE SET)和反馈温度(SEL TE)，输出模拟量信号至变频器，再由变频器控制风扇(FAN-Z)的转速，从而调节降温效率。
当整个风扇组的风扇数量较小时，可选取其中一台做为变频控制，其他台数全纳入自动启停控制；当风扇组数量较大时，可放弃部分风扇的自动控制，放弃部分的风扇仅在季节性气温变化较大时由人工将其置于启或停的状态，自动控制部分将足以应对当前季节及环境变量造成的温度波动。这样，可以减少编程的复杂性和损坏风扇的调入调出。
当自动控制的风扇有损坏且不能及时修复的，宜调出自动控制序列或移至序列两端，以免其在调温过程中影响调温速度及精度。
本发明通过将模拟量连续调节功能数字量化，解决了多台风扇启停来调节对象温度通常只能由人工进行操作的技术难题；并通过对其中一台风扇采取变频控制措施，达到了粗调细调兼顾的目标。系统调温速度快，精度高，并减免了人工干预，对企业减员增效、智能生产提供了有力的支持。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种高炉软水循环系统，其特征在于：包括软水循环泵组，所述软水循环泵组的供水端连接吸热区，所述吸热区连接膨胀脱气器，所述膨胀脱气器连接冷却器组，所述冷却器组连接所述软水循环泵组的回水端；
所述冷却器组的管板外部上方设置喷淋头，所述喷淋头连接冷媒系统，所述冷却器组顶部设置有多台风扇；
所述软水循环泵组、吸热区、膨胀脱气器和冷却器组形成的闭合回路上连接补水系统。
2.一种使用如权利要求1所述的高炉软水循环系统的控温方法，其特征在于：
设定目标温度，打开自动控温转换开关，控温程序进入自动控制状态；
优先选择所述冷却器组出口总管的软水温度为被控温度的调节对象，只有当该温度大于回水温度或小于设定温度时，才自动切换到所述软水循环泵组出口总管的软水温度作为调节对象并输出报警信号；
将所述目标温度与所述被控温度的差值记为温差值，将两个不同时间点的所述被控温度采样值的差记为温变值，延时块和所述温差值、温变值通过类PID调节数字化模块后，输出累加累减整数值，累加累减整数值最小为零，其最大为所述风扇的数量；
将所述类PID调节数字化模块的输出值转化为所述风扇投入台数，先对各所述风扇进行不同的整数赋值，当输出值累加到该整数值时，该风扇的启动指令输出；当输出值累减到小于该整数值时，该风扇的停止指令输出；
每隔一定时间周期，对应该处于自动运行状态的所述风扇进行一次启动指令刷新输出，对应该处于自动停止状态的所述风扇进行一次停止指令刷新输出；
任意选取一台所述风扇采用变频器进行驱动，且该风扇不计入整数赋值序列，输出变频器指令为连续PID调节，且输出范围为量程的40％至80％。
3.根据权利要求2所述的一种高炉软水循环系统的控温方法，其特征在于：当所述自动控温转换开关由投入转为切出时，所述风扇运行状态不变，再由人工对所述风扇进行启停操作；当所述自动控温转换开关由切出转为投入时，所述风扇运行状态不变，仅在所述风扇投切控制过程或投切指令刷新输出有变化时进行更改。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201215 |