CN114507777B - 一种卧式退火炉炉压控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卧式退火炉炉压控制方法，属于自动控制技术领域。本发明包括步骤一，调整炉压挡板阀的PID控制参数来优化阀门的控制调节；步骤二，合理分配废气风机负荷和炉压挡板阀调节能力；步骤三，通过掺冷风阀门开度对应输出的补偿频率f2；步骤四，改进炉压取样管路，在取样管与炉壁连接处，将取样管由水平状态向上增加一个倾角；步骤五，改进空气调节阀阀门底座口径；步骤六，在厚料和薄料生产时，空气调节阀阀门的开度，可以稳定在线性调节范围内，保证退火炉炉压能够稳定控制。本发明大大减少了因炉压波动导致带钢温度不符造成的带钢脱锌等后续产品质量问题，满足了薄料生产时小空气流量情况下的阀门稳定控制调节要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种卧式退火炉炉压控制方法，属于自动控制技术领域。
背景技术
冷轧镀铝锌机组卧式退火炉在机组速度变化或带钢变规格时，炉压波动幅度较大。例如当炉压设定值为180Pa时，波动幅度在130~230Pa之间，且波动时间长，需要1.5小时左右才能稳定下来。炉压的波动直接影响到直燃段出口辐射高温计的检测，带温波动会导致直燃段煤气调节阀和空气调节阀的波动，炉内气流不稳，反过来又会加剧炉压波动，导致整个退火炉的炉温和炉压控制失衡。在生产2.0mm厚料时，由于退火炉预热段废气温度高，为了不让废气管道温度超过设定温度680℃，避免废气管道被烧坏。废气管道上的掺冷风阀会自动打开向废气管道中掺入冷风，但大量掺入冷风又会导致废气风机一直在抽冷风，对炉膛的抽力减小，出现炉压调节阀阀门开度一直维持在100%，不能实现调节，造成炉压实际值远高于设定值，此时炉压设定值为200Pa，而实际值为270Pa，无法满足生产工艺要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种卧式退火炉炉压控制方法，通过调整炉压挡板阀的PID控制参数来优化阀门的控制调节，并通过PLC模块增加了掺冷风量对风机负荷的补偿来优化废气风机转速设定值，在炉压可调的情况下，保证废气管道温度在设定温度范围内，且风机不会过负荷。
为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：一种卧式退火炉炉压控制方法，包括以下步骤：
步骤一，调整炉压挡板阀的PID控制参数来优化阀门的控制调节：
将炉压挡板阀的PID控制参数由P=0.4、I=105、D=0调整为P=0.2、I=55、D=0.1；开机半小时后，炉压趋于稳定，炉压波动幅度控制在20Pa以内；
步骤二，合理分配废气风机负荷和炉压挡板阀调节能力：
利用PLC程序块，采集退火炉直燃段5个区的助燃空气阀的设定值u1、u2、u3、u4、u5和预热段补燃空气阀的设定值u6相加后输出一个空气风量U；
利用PLC线性比例关系块，来将空气风量U和废气风机频率形成比例关系输出废气风机频率f1，其中总风量U=(0~19000)Nm3/h,对应废气风机频率F=(0~50)Hz；
通过PLC程序块，将废气管道掺冷风阀的开度W1作为X轴；W2为补偿的频率，作为Y轴；W1和W2成线性关系，即W1=（0~50）%、W2=(0~9)Hz；W1=（50~70）%、W2=(9~10)Hz；
步骤三，通过阀门开度对应输出的补偿频率f2：
补偿频率f2叠加到风机频率f1设定值中，输出废气风机频率F，同时炉压挡板阀可根据炉压设定值进行调节，通过增加掺冷风量对风机负荷的补偿来优化风机转速设定值；
步骤四，改进炉压取样管路，在取样管与炉壁连接处，将取样管由水平状态向上增加一个倾角：
取样管向上倾角为15度，将取样管路中采样气体受温度下降影响产生的冷凝水回流到炉膛中，稳定炉压检测值；
步骤五，改进空气调节阀阀门底座口径：
由400A×400A改为300A×300A，抬高了空气调节阀的开口度工作区域，在0.5mm薄料生产中，空气调节阀的最小开度为14%，空气流量为300Nm3/h；
步骤六，在厚料和薄料生产时，空气调节阀阀门的开度，可以稳定在调节范围内，保证退火炉炉压能够稳定控制：
在生产厚料时，若直燃段最大煤气总流量2600Nm3/h，空气总量10400Nm3/h，均分给直燃段5个区，每区空气流量2080Nm3/h，空气调节阀的开度在50%左右；
若直燃段最大煤气总流量3000Nm3/h，理论需要空气总流量12000Nm3/h，那么每区2400Nm3/h，空气调节阀的开度应在70%左右。
上述方案的进一步改进在于：所述空气所需流量不足2100Nm3/h，阀门开度在50%左右， 在0.5mm薄料生产中，空气调节阀门最小开度为14%，空气流量为300Nm3/h。
上述方案的进一步改进在于：所述预热段补燃空气是指因为退火炉直燃段为欠氧燃烧并煤气过剩。
本发明的有益效果是：合理分配了废气风机负荷和炉压挡板阀调节能力，大大减少了因炉压波动导致带钢温度不符造成的带钢脱锌等后续产品质量问题，并对空气调节阀阀门口径进行改进，使空气调节阀在生产薄料时不会因阀门开度过小而无法实现稳定控制，满足了薄料生产时小空气流量情况下的阀门稳定控制调节要求。
具体实施方式
实施例
如所示，一种卧式退火炉炉压控制方法包括以下步骤：
步骤一，调整炉压挡板阀的PID控制参数来优化阀门的控制调节：
将炉压挡板阀的PID控制参数由P=0.4、I=105、D=0调整为P=0.2、I=55、D=0.1；开机半小时后，炉压趋于稳定，炉压波动幅度控制在20Pa以内。
步骤二，合理分配废气风机负荷和炉压挡板阀4调节能力：
利用PLC程序块，采集退火炉直燃段5个区的助燃空气阀的设定值u1、u2、u3、u4、u5和预热段补燃空气阀的设定值u6相加后输出一个空气风量U，预热段补燃空气是指因为退火炉直燃段为欠氧燃烧，煤气过剩，补燃空气是让过剩的煤气在预热段燃烧，进行加温来预热带钢，且可避免过多的剩余煤气进入废气管道中燃烧，避免导致废气管道温度过高而损坏。利用PLC线性比例关系块，来将空气风量U和废气风机频率形成比例关系输出废气风机频率f1，其中总风量U=(0~19000)Nm3/h,对应废气风机频率F=(0~50)Hz；
通过PLC程序块，将废气管道掺冷风阀的开度W1作为X轴；W2为补偿的频率，作为Y轴；W1和W2成线性关系，即W1=（0~50）%、W2=(0~9)Hz；W1=（50~70）%、W2=(9~10)Hz。
步骤三，通过阀门开度对应输出的补偿频率f2。该补偿频率f2叠加到风机频率f1设定值中，输出废气风机频率F，从而让废气风机有更符合目前工况的设定值进行自动控制，同时炉压挡板阀可根据炉压设定值进行实时调节。
通过增加掺冷风量对风机负荷的补偿来优化风机转速设定值，在炉压可调的情况下，保证废气管道温度在设定温度范围内，且风机不会过负荷，风机电流不会过大。
步骤四，改进炉压取样管路，在取样管与炉壁连接处，将取样管由水平状态向上增加一个倾角：取样管向上倾角为15度，目的是要将取样管路中采样气体受温度下降影响产生的冷凝水会回流到炉膛中，解决了取样管路内有积水的问题，确保了炉压检测值的稳定，传送给PLC的反馈值才能更好地进行炉压自动控制。
步骤五，改进空气调节阀阀门底座口径：
由400A×400A改为300A×300A，改进后直燃段空气调节阀门开度对应空气流量关系如下表，以3区为例：
| 助燃空气总管压力（kpa） | 3区空气流量（Nm3/h） | 阀门开度 |
| 9.8 | 840 | 20% |
| 9.5 | 1700 | 40% |
| 7.9 | 2620 | 60% |
| 6.5 | 3000 | 80% |
300A×300A口径阀在20%开度时，空气流量相当于400A×400A口径阀10%左右，甚至更小开度时的流通能力，明显抬高了空气调节阀的开度工作区域，有利于薄料生产时小空气流量情况下实现空气调节阀的稳定控制调节；在助燃空气总管压力偏低6.5kpa情况下，阀门80%开度，空气流量达到3000Nm3/h（工艺设计最大空气流量），也能同时满足厚料生产时的空气流量需求。阀门底座口径改进后，有益效果就是抬高了薄规格带钢生产时空气调节阀的开度，有利于薄料生产时小空气流量情况下实现阀门的稳定控制调节，从而实现炉压的稳定控制。
步骤六，在厚料和薄料生产时，空气调节阀的开度，可以稳定在调节范围内，保证了退火炉炉压能够稳定控制：
以下是直燃段3区空气调节阀在生产时，机组不同的速度情况下，两种极限规格带钢的生产使用调节的数据
由于在生产厚料时，直燃段最大煤气总流量2600Nm3/h，理论需要空气总量10400Nm3/h（空煤比的值按4计算），若均分给直燃段5个区，每区空气流量2080Nm3/h。在阀门未改进前，生产1.93mm或者1.96mm等厚料时，稳定状况下，直燃段煤气总流量1900~2200Nm3/h之间；如果直燃段最大煤气总流量3000Nm3/h，理论需要空气总流量12000Nm3/h，那么每区2400Nm3/h，此时改进的300A×300A阀开度最大应在70%以内。在1.9mm厚料实际生产中，3区空气所需流量不足2100Nm3/h，阀门开度在50%左右，因此实际生产中，改进后的阀门流通能力足够大，满足了厚料生产工艺要求。
在0.5mm薄料生产中，3区空气调节阀门最小开度为14%，空气流量为300Nm3/h，抬高了生产薄料时的阀门开度，有利于小空气流量情况下实现阀门的稳定控制调节。
本发明通过调整炉压挡板阀的PID控制参数来优化阀门的控制调节，并通过PLC模块增加了掺冷风量对风机负荷的补偿来优化废气风机转速设定值，在炉压可调的情况下，保证废气管道温度在设定温度范围内，且风机不会过负荷。合理分配了废气风机负荷和炉压挡板阀调节能力，大大减少了因炉压波动导致带钢温度不符造成的带钢脱锌等后续产品质量问题。并对空气调节阀阀门口径进行改进，使空气调节阀阀门调节，在0.5mm薄料生产中，空气调节阀最小开度为14%，空气流量为300Nm3/h，抬高了生产薄料时的阀门开度，有利于小空气流量情况下实现阀门稳定控制调节，从而实现炉压稳定控制。
本发明不局限于上述实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种卧式退火炉炉压控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，调整炉压挡板阀的PID控制参数来优化阀门的控制调节：
将炉压挡板阀的PID控制参数由P=0.4、I=105、D=0调整为P=0.2、I=55、D=0.1；开机半小时后，炉压趋于稳定，炉压波动幅度控制在20Pa以内；
步骤二，合理分配废气风机负荷和炉压挡板阀调节能力：
利用PLC程序块，采集退火炉直燃段5个区的助燃空气阀的设定值u1、u2、u3、u4、u5和预热段补燃空气阀的设定值u6相加后输出一个空气风量U；
利用PLC线性比例关系块，来将空气风量U和废气风机频率形成比例关系输出废气风机频率f1，其中总风量U=(0~19000)Nm3/h,对应废气风机频率F=(0~50)Hz；
通过PLC程序块，将废气管道掺冷风阀的开度W1作为X轴；W2为补偿的频率，作为Y轴；W1和W2成线性关系，即W1=（0~50）%、W2=(0~9)Hz；W1=（50~70）%、W2=(9~10)Hz；
步骤三，通过掺冷风阀门开度对应输出的补偿频率f2：
补偿频率f2叠加到风机频率f1设定值中，输出废气风机频率F，同时炉压挡板阀可根据炉压设定值进行调节，通过增加掺冷风量对风机负荷的补偿来优化风机转速设定值；
步骤四，改进炉压取样管路，在取样管与炉壁连接处，将取样管由水平状态向上增加一个倾角：
取样管向上倾角为15度，将取样管路中采样气体受温度下降影响产生的冷凝水回流到炉膛中，稳定炉压检测值；
步骤五，改进空气调节阀阀门底座口径：
由400A×400A改为300A×300A，抬高空气调节阀阀门的开口度工作区域，在0.5mm薄料生产中，空气调节阀的最小开度为14%，空气流量为300Nm3/h；
步骤六，在厚料和薄料生产时，空气调节阀阀门的开度稳定在线性调节范围内，保证退火炉炉压能够稳定控制：
在生产厚料时，若直燃段最大煤气总流量2600Nm3/h，空气总量10400Nm3/h，均分给直燃段5个区，每区空气流量2080Nm3/h，空气调节阀的开度在50%；
若直燃段最大煤气总流量3000Nm3/h，理论需要空气总流量12000Nm3/h，那么每区2400Nm3/h，空气调节阀的开度应在70%。
2.根据权利要求1所述的卧式退火炉炉压控制方法，其特征在于：所述每区空气流量不足2100Nm3/h，阀门开度在50%， 在0.5mm薄料生产中，空气调节阀的最小开度为14%，空气流量为300Nm3/h。
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Non-Patent Citations (2)
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