CN112695192B

CN112695192B - 一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法

Info

Publication number: CN112695192B
Application number: CN202011493922.2A
Authority: CN
Inventors: 李清忠
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2040-12-17
Also published as: CN112695192A

Abstract

本发明涉及一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法，包括炉温常规调节和炉温占空比调节，其中炉温常规调节由炉温PID调节器+煤气流量PID调节器+空气流量PID调节器组成，炉温PID调节器输出的CV值为煤气流量，作为煤气流量PID调节器的设定值，通过调节煤气流量来实现炉温的控制；炉温占空比调节通过占空比炉温调节器完成，根据设定炉温与炉温过程值偏差，占空比炉温调节器计算后输出烧嘴的占空比，占空比的含义为各烧嘴单位时间内烧嘴燃烧的时间比例。本发明可以实现全分散蓄热式加热炉的炉温自动控制，提高钢坯的加热质量，有效降低煤气耗量，节省生产成本。

Description

一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法

技术领域

本发明涉及热轧加热炉自动控制领域，具体涉及一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法。

背景技术

钢铁厂热轧工序需要首先将钢坯均匀的加热到要求的轧制温度，轧机才能对钢坯进行正常轧制，热轧加热炉是对钢坯进行加热的装置，加热炉根据烧嘴不同，分为常规式加热炉和蓄热式加热炉，蓄热式加热炉烧嘴蓄热体回收了排烟烟气的80％以上的热量，蓄热体回收的热量可以将煤气和空气预热到近1000℃，再进入炉内燃烧，比常规式加热炉节能30％以上；蓄热式加热炉烧嘴在两侧炉墙对称布置，每个烧嘴有一个蓄热体，当一侧燃烧时，另一侧烧嘴进行排烟，1000℃多度的烟气将烧嘴蓄热体加热，当经过一段时间(称为一个换向周期)，排烟蓄热体蓄热完成，两侧的换向阀同时换向，原来排烟一侧烧嘴切换为煤气和空气，变为燃烧烧嘴，燃烧一侧烧嘴转换为排烟烧嘴，当前燃烧烧嘴蓄热体储存的热量，将通过的煤气和空气预热到近1000℃后，煤气和空气进入加热炉混合后燃烧，加热钢坯，到一个换向周期后，换向阀再次动作，燃烧和排烟烧嘴进行换向，实现周而复始的工作；所以换向阀是蓄热式加热炉重要的设备，换向阀不仅可以实现烧嘴的燃烧和排烟的切换，还可以使烧嘴处于隔断状态，停止工作；根据换向阀的配置不同，蓄热式加热炉一般又分为各段集中换向和全分散换向两种形式，本发明就是针对全分散换向形式的，其结构为每个烧嘴都有自己的换向阀，同时加热炉的加热段和均热段的煤气流量调节和空气流量调节共用一套调节系统，所以无法完全通过调节煤气流量，实现加热炉加热段和均热段两个段的温度控制，目前实际操作过程中，操作人员先设定一个固定的空煤气阀位，通过人工控制两个段烧嘴的工作数量，来保证各段炉温的相对稳定，如果加热炉负荷因为入炉钢坯温度变化，或轧制节奏变化，又需要煤气流量的调整，所以这种调节方法会引起炉温较大的波动，从而影响钢坯的加热品质，能耗较高，调节也很不灵活。

发明内容

本发明旨在提供一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法，分散换向蓄热式加热炉包括加热段和均热段，其包括以下步骤：

S1：建立煤气流量PID调节器及空气流量PID调节器，根据设定的空燃比实现煤气和空气的比例调节，煤气流量过程值×空燃比作为空气流量PID调节器的设定值；

S2：分别建立加热段和均热段的炉温PID调节器，其输出值为煤气流量，两个炉温PID调节器的输出值取大值后，作为煤气流量PID调节器的设定值；

S3：分别建立加热段和均热段的占空比炉温调节器，其输出值为占空比百分比：

S4：控制加热段和均热段的炉温PID调节器的自动调节与跟踪状态，具体地，当均热段的炉温PID调节器为自动调节状态，并且加热段的占空比炉温调节器的输出值小于第一预设值时，则加热段的炉温PID调节器状态变化为跟踪状态，跟踪煤气流量PID调节器的设定值，当加热段的占空比炉温调节器的输出值大于第二预设值时，则加热段的炉温PID调节器状态变化为自动调节状态；当加热段的炉温PID调节器为自动调节状态，并且均热段的占空比炉温调节器的输出值小于第三预设值时，则均热段的炉温PID调节器状态变化为跟踪状态，跟踪煤气流量PID调节器的设定值，当均热段的占空比炉温调节器的输出值大于第四预设值时，则均热段的炉温PID调节器状态变化为自动调节状态；

S5：分别建立加热段和均热段的烧嘴占空比时序控制器，各段的每对烧嘴根据各自的占空比炉温调节器的输出值CV，计算各段一个换向周期T中各对烧嘴的工作时间为

停烧隔断时间为(T-t)；

进一步地，第一预设值和第三预设值为90～98％，第二预设值和第四预设值为97～100％。

进一步地，S5还包括:设定各段各对烧嘴的换向周期的开始间隔时间δt＝T/n，其中，n为各段烧嘴对数量。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：可以实现全分散蓄热式加热炉的炉温自动控制，提高钢坯的加热质量，有效降低煤气耗量，节省生产成本。

附图说明

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是本发明的一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法的控制原理图；

图2是本发明的一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法的流程图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制系统是一套炉温常规调节+炉温占空比调节的混合自动调节系统。其中，常规炉温控制由炉温PID调节器+煤气流量PID调节器+空气流量PID调节器组成，炉温PID调节器输出的CV值为煤气流量，作为煤气流量PID调节器的设定值，通过调节煤气流量，来实现炉温的控制；炉温占空比调节通过占空比炉温调节器完成，根据设定炉温与炉温过程值偏差，占空比炉温调节器计算后输出烧嘴的占空比，占空比的含义为各烧嘴单位时间(即换向周期T，如60s)内烧嘴燃烧的时间比例，如占空比输出为50％，则各烧嘴在一个燃烧周期T内，燃烧时间为30s。该段因为单位时间烧嘴燃烧时间降低，炉温相应会降低，从而实现通过占空比变化调节炉温的目的。

因为加热段和均热段共用一套煤气和空气流量调节系统，所以需要根据炉温变化情况合理选择哪段进行炉温调节。如加热段烧嘴全部打开，即该段的占空比炉温调节器的输出值为100％，炉温仍不能满足要求，炉温调节由该段的炉温常规调节器进行调节，直到加热段炉温满足要求；当均热段炉温较低，占空比炉温调节器的输出值不断升高，输出100％后，该段炉温常规调节器由跟踪变为自动，因为需要升温，均热段常规炉温调节器输出的煤气流量增大，因为均热段和加热段的炉温常规调节器都在自动调节状态，而均热段常规炉温调节器输出的煤气流量更大，则选大后，输出给煤气流量调节器，煤气调节阀阀位加大，煤气流量增加，满足了均热段炉温上升的要求，同时因为煤气量增大，加热段炉温升高，炉温偏差增大，占空比炉温调节器输出开始下调，当占空比炉温调节器输出值小于一设定值(例如95％)，加热段常规炉温调节器转换为跟踪状态，占空比调节器输出逐渐减小，单位时间烧嘴燃烧时间减少，炉温降低，完成了两个段常规炉温调节权限的切换。通过本段常规炉温调节器和占空比炉温调节器控制权限的切换，完成了加热段和均热段炉温的自动调节。

因此，如图2所示，本发明的分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法可包括以下步骤：

S2：分别建立加热段和均热段的炉温PID调节器，其输出值为煤气流量，两个炉温PID调节器的输出值取大值后，作为煤气流量PID调节器的设定值，两段炉温的设定值作为两个炉温PID调节器的设定值，炉温测量值作为两个炉温PID调节器的过程值；

S3：分别建立加热段和均热段的占空比炉温调节器，其输出值为占空比百分比，与炉温PID调节器相同，两段炉温的设定值作为两个占空比炉温调节器的SP值，炉温测量值作为两个占空比炉温调节器的过程PV值：

S4：控制两段炉温PID调节器的自动调节与跟踪状态，当均热段的炉温PID调节器为自动调节状态，并且加热段的占空比炉温调节器的输出值CV＜第一设定值(例如，95％)时，则加热段的炉温PID调节器状态变化为跟踪状态，跟踪煤气流量调节器的设定值，停止调节，当加热段的占空比炉温调节器的输出值CV大于第二设定值(例如，99％)时，则加热段的炉温PID调节器状态变化为自动调节状态；同理，当加热段的炉温PID调节器为自动调节状态，并且均热段的占空比炉温调节器的输出值小于第三预设值(例如，95％)时，则均热段的炉温PID调节器状态变化为跟踪状态，跟踪煤气流量PID调节器的设定值，当均热段的占空比炉温调节器的输出值大于第四预设值(例如，99％)时，则均热段的炉温PID调节器状态变化为自动调节状态。

应该理解，第一设定值和第三设定值也可以不同，以及第二设定值和第四设定值也可以不同。优选地，第一预设值和第三预设值为90～98％，第二预设值和第四预设值为97～100％。

S5：分别建立加热段和均热段的烧嘴时序控制器。因为蓄热式烧嘴的工作是一侧燃烧，另一侧对应的烧嘴排烟，所以烧嘴控制是成对控制的，各段的每对烧嘴根据各自的占空比调节器的输出值CV，计算各段一个换向周期T内的烧嘴的工作时间(即，燃烧/排烟时间)为

停烧隔断时间为(T-t)。

为了保证各段烧炉供热的均匀，设定烧嘴对数量为n，则各对烧嘴的换向周期的开始间隔时间设定值为δt＝T/n。一般规定在每个周期的开始，烧嘴燃烧或排烟工作，t时间后，烧嘴停止工作。

根据以上的调节器配置和控制方案，可以实现全分散蓄热式两段加热炉或更多段加热炉的炉温自动控制，提高钢坯的加热质量，有效降低煤气耗量。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法，分散换向蓄热式加热炉包括加热段和均热段，加热段和均热段共用一套煤气和空气流量调节系统，其特征在于，该炉温混合控制方法包括以下步骤：

S5：分别建立加热段和均热段的烧嘴时序控制器，控制各段的每对烧嘴根据各自的占空比炉温调节器的输出值CV，计算各段一个换向周期T中各对烧嘴的工作时间为

停烧隔断时间为(T-t)。

2.如权利要求1所述的分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法，其特征在于，第一预设值和第三预设值为90～98％，且第二预设值和第四预设值为97～100％。

3.如权利要求1所述的分散换向蓄热式加热炉的炉温混合控制方法，其特征在于，S5还包括:设定各段各对烧嘴的换向周期的开始间隔时间δt＝T/n，其中，n为各段烧嘴对数量。