CN114657293A - 炼铁高炉喷煤速率自动控制方法及装置 - Google Patents

炼铁高炉喷煤速率自动控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种炼铁高炉喷煤速率自动控制方法及装置，该方法包括：获取喷煤设定速率；依据喷煤设定速率确定喷煤目标值；采集喷煤实际值；根据喷煤目标值和喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。本发明根据喷煤目标值和喷煤实际值对炼铁高炉喷煤速率进行控制，稳定喷煤罐压力，准确控制喷煤速率，从而提高炼铁高炉的喷煤准确性、稳定性和可靠性。

Description

炼铁高炉喷煤速率自动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种炼铁高炉喷煤速率自动控制方法及装置。
背景技术
高炉炼铁生产是冶金工业最主要的环节，是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。高炉炼铁过程最重要的时控制充足而稳定的炉温，炉温过低或过高都会导致冶炼不顺，可通过控制煤粉喷吹速率来实时喷煤量，从而调节炉温。我国高炉喷煤自动控制技术有长足进步，但因各家炼铁高炉环境、工艺及生产过程的多变量、强耦合等原因，喷煤速率的控制会出现上下波动，产生的波动影响控制阀门的开度，进而影响炼铁高炉实际喷煤速率，导致炼铁高炉输入煤的重量不符，从而增加煤的消耗。因此，在不同控制系统、不同环境和输入多变量条件下，稳定喷煤罐压力，准确控制喷煤速率，提高炼铁高炉的喷煤准确性、稳定性和可靠性成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种炼铁高炉喷煤速率自动控制方法及装置，根据喷煤目标值和喷煤实际值对炼铁高炉喷煤速率进行控制，稳定喷煤罐压力，准确控制喷煤速率，从而提高炼铁高炉的喷煤准确性、稳定性和可靠性。
第一方面，本发明提供一种炼铁高炉喷煤速率自动控制方法，包括：
获取喷煤设定速率；
依据喷煤设定速率确定喷煤目标值；
采集喷煤实际值；
根据喷煤目标值和喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。
可选地，喷煤目标值包括喷煤罐压力目标值、喷煤速率目标值、补气流量目标值、锥部流化流量目标值和底部流化流量目标值，其中，补气流量目标值包括一次补气流量目标值和二次补气流量目标值；喷煤实际值包括：喷煤罐实际压力值、喷煤实际速率、补气实际流量值、锥部实际流化流量值和底部实际流化流量值；PID自动控制包括稳压调节阀回路自动控制、煤粉调节阀回路自动控制、补气调节阀回路自动控制、锥部流化调节阀回路自动控制和/或底部流化调节阀回路自动控制，其中，补气调节阀回路自动控制包括一次补气调节阀回路自动控制和二次补气调节阀回路自动控制。
可选地，相隔等同采样周期采集喷煤罐重量；计算喷煤罐重量差值；根据采样周期和喷煤罐重量差值确定喷煤实际速率。
可选地，根据喷煤设定速率R设确定喷煤罐压力设定值P设；设定喷煤罐每一次增加量或减小量P梯度；依据P设和P梯度确定喷煤罐压力目标值P目标，若煤粉调节阀的开度大于预设开度，喷煤实际速率不大于喷煤预设速率，喷煤延时不小于预设时间，喷煤罐实际压力小于最大设定罐压，则P目标＝P设+P梯度；若煤粉调节阀的开度小于预设开度，喷煤实际速率不小于喷煤预设速率，喷煤延时不大于预设时间，喷煤罐实际压力大于最大设定罐压，则P目标＝P设-P梯度。
可选地，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K补；计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K补、T中和W差确定喷煤速率目标值RV目标，若-K误差≤W差≤K误差，则RV目标＝R设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax；
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则RV目标＝R设-Wmax；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则RV目标＝R设+Wmax。
可选地，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K气补；
根据喷煤设定速率R设确定补气设定流量SP设；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、T中、SP设、W差和K气补确定补气流量目标值SP目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP目标＝SP设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＞Wmax，则SP目标为R设+Wmax对应的补气流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＜-Wmax，则SP目标为R设-Wmax对应的补气流量值。
可选地，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K锥补；
根据喷煤设定速率R设确定锥部设定流量SP锥设；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K锥补、T中、SP锥设和W差确定锥部流量目标值SP锥部目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP锥部目标＝SP锥设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则SP锥部目标为R设+Wmax对应的锥部流化流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则SP锥部目标为R设-Wmax对应的锥部流化流量值。
可选地，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K底补；
根据喷煤设定速率R设确定补气设定流量SP底设；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K底补、T中、SP底设和W差确定底部流量目标值SP底部目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP底部目标＝SP底设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则SP底部目标为R设+Wmax对应的底部流化流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则SP底部目标为R设-Wmax对应的底部流化流量值。
可选地，确定稳压切断阀开参数P稳开、稳压切断阀关参数P稳关、锥部切断阀开参数P锥开、锥部切断阀关参数P锥关、底部切断阀开参数P底开和底部切断阀关参数P底关；判断喷煤罐压力实际值P实和喷煤罐压力设定值P设；若P实＜P设-P稳开，则打开稳压切断阀；若P实＜P设+P稳开，则关闭稳压切断阀；若P实＜P设-P锥开，则打开锥部切断阀；若P实＜P设+P锥开，则关闭锥部切断阀；若P实＜P设-P底开，则打开底部切断阀；若P实＜P设+P底开，则关闭底部切断阀。
另一方面，本发明提供一种炼铁高炉喷煤速率自动控制装置，包括：
获取模块，用于获取喷煤设定速率；
确定模块，用于依据喷煤设定速率确定目标值；
采集模块，用于采集喷煤实际值；
控制模块，用于根据喷煤目标值和喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。
由上述技术方案可知，本发明通过获取喷煤设定速率；依据喷煤设定速率确定喷煤目标值；采集喷煤实际值；根据喷煤目标值和喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。根据喷煤目标值和喷煤实际值对炼铁高炉喷煤速率进行控制，稳定喷煤罐压力，准确控制喷煤速率，从而提高炼铁高炉的喷煤准确性、稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种炼铁高炉喷煤速率自动控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种炼铁高炉喷煤速率自动控制系统的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种炼铁高炉喷煤速率自动控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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的实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的炼铁高炉喷煤速率自动控制方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的喷煤速率自动控制方法如下所述。
110、获取喷煤设定速率；
120、依据喷煤设定速率确定喷煤目标值；
130、采集喷煤实际值；
140、根据喷煤目标值和喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。
根据炼铁高炉的使用规格，高炉控制侧给定喷煤设定速率R设，并将喷煤设定速率R设对应的喷煤目标值以表格的形式储存在可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)参数表中，获取喷煤设定速率R设，并通过查表的方式查找R设对应的目标值。其中，目标值可包括：喷煤罐压力目标值、喷煤速率目标值、补气流量目标值、锥部流化流量目标值和底部流化流量目标值，其中补气流量目标值包括一次补气流量目标值和二次补气流量目标值。
例如，可根据喷煤设定速率确定目标值中的喷煤罐压力目标值，具体可包括：通过查表确定喷煤设定速率R设对应的喷煤罐压力设定值P设；设定喷煤罐每一次增加量或减小量P梯度，P梯度可根据喷煤罐的实际需求预先设定；依据P设和P梯度确定喷煤罐压力目标值P目标。
若煤粉调节阀，即V阀，的开度大于预设开度，煤粉调节阀的最大开度Kmax，Kmax可优选为75％，实际喷煤速率R实不大于R设，喷煤延时不小于预设时间，即调整喷煤罐压力时间周期，例如30秒；喷煤罐实际压力P实小于最大设定罐压Pmax，则喷煤罐压力目标值P目标＝P设+P梯度。
若煤粉调节阀的开度小于煤粉调节阀的最大开度Kmax，Kmax可优选为75％，实际喷煤速率R实不小于R设，喷煤延时不小于调整喷煤罐压力时间周期，例如30秒；喷煤罐实际压力P实大于最大设定罐压Pmax，则喷煤罐压力目标值P目标＝P设-P梯度。
根据喷煤设定速率确定目标值中的喷煤速率目标值，具体可包括：根据喷煤罐使用规则和实际使用需求，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K补；喷煤以整点统计喷煤量，小时以0-60分钟计算，计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K补、T中和W差确定喷煤速率目标值RV目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则RV目标＝R设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则RV目标＝R设-Wmax；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则RV目标＝R设+Wmax。
可根据喷煤设定速率确定目标值中的补气流量目标值，其中，补气流量目标值包括一次补气流量目标值和二次补气流量目标值，具体可包括：根据喷煤罐使用规则和实际使用需求，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K气补；通过查表确定喷煤设定速率R设对应的补气设定流量SP设；计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；根据所述喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、T中、SP设、W差和K气补确定所述补气流量目标值SP目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP目标＝SP设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＞Wmax，则SP目标为PLC参数表中R设+Wmax对应的补气流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＜-Wmax，则所述SP目标为PLC参数表中R设-Wmax对应的补气流量值。
可根据喷煤设定速率确定目标值中的锥部流化流量目标值，具体可包括：根据喷煤罐使用规则和实际使用需求，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K锥补；通过查表确定喷煤设定速率R设对应的锥部设定流量SP锥设；计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K锥补、T中、SP锥设和W差确定锥部流量目标值SP锥部目标。
若-K误差≤W差≤K误差，则SP锥部目标＝SP锥设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则所述SP锥部目标为PLC参数表中R设+Wmax对应的锥部流化流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则所述SP锥部目标为PLC参数表中R设-Wmax对应的锥部流化流量值。
可根据喷煤设定速率确定目标值中的底部流化流量目标值，具体可包括：根据喷煤罐使用规则和实际使用需求，确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K底补；通过查表确定喷煤设定速率R设对应的补气设定流量SP底设；计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；根据喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K底补、T中、SP底设和W差确定底部流量目标值SP底部目标。
若-K误差≤W差≤K误差，则SP底部目标＝SP底设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则所述SP底部目标为PLC参数表中R设+Wmax对应的底部流化流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则所述SP底部目标为PLC参数表中R设-Wmax对应的底部流化流量值。
在实际冶炼过程中，受控制系统、周围环境和操作工人等影响，喷煤实际值会发生变化，喷煤实际值可包括喷煤罐实际压力值、喷煤实际速率、补气实际流量值、锥部实际流化流量值和底部实际流化流量值。
示例性的，可采用罐重法计算喷煤实际速率，具体步骤可包括：
相隔等同采样周期T1采集喷煤罐重量，采集n次喷煤罐重量：Q1、Q2、Q3...Qn；
计算喷煤罐重量差值，取间隔时间T2＝(n-10)T1时10个喷煤罐重差值，当W1≤Kv计R设/T2时，可使W1＝Qn-9-Q1,否则W1＝W10；当W2≤Kv计R设/T2时，可使W2＝Qn-8-Q2,否则W2＝W1；当W3≤Kv计R设/T2时，可使W3＝Qn-7-Q3,否则W3＝W2；当W4≤Kv计R设/T2时，可使W4＝Qn-6-Q4,否则W4＝W3；当W5≤Kv计R设/T2时，可使W5＝Qn-5-Q5,否则W5＝W4；当W6≤Kv计R设/T2时，可使W6＝Qn-4-Q6,否则W6＝W5；当W7≤Kv计R设/T2时，可使W7＝Qn-3-Q7,否则W7＝W6；当W8≤Kv计R设/T2时，可使W8＝Qn-2-Q8,否则W8＝W7；当W9≤Kv计R设/T2时，可使W9＝Qn-1-Q9,否则W9＝W8；当W10≤Kv计R设/T2时，可使W10＝Qn-Q10,否则W10＝W9。
根据采样周期T1、喷煤罐重量采集次数n和喷煤罐重量差值W1、W2、W3...W10确定喷煤实际速率R设，如公式(1)所示：
Figure BDA0003570636640000161
根据喷煤目标值和喷煤实际值可对喷煤速率进行PID自动控制，PID自动控制包括稳压调节阀回路自动控制、煤粉调节阀回路自动控制、补气调节阀回路自动控制、锥部流化调节阀回路自动控制和/或底部流化调节阀回路自动控制，其中，补气调节阀回路自动控制包括一次补气调节阀回路自动控制和二次补气调节阀回路自动控制。
例如，在煤粉调节阀的PID控制模块中，将喷煤实际速率R设赋值给喷煤速率目标值RV目标，将喷煤实际速率R实作为PID控制模块的反馈值，根据喷煤速率目标值RV目标和喷煤实际速率R实对煤粉调节阀自动控制开度，使喷煤实际速率逐渐靠近喷煤速率目标值，从而实现喷煤速率自动控制。其中，煤粉调节阀的PID控制模块的输出下限不为0，否则会导致堵塞喷煤管道，为了煤粉调节阀在喷煤罐喷煤时反映速度迅速，煤粉调节阀可设定一个初始开度KDV，KDV＞0。
在稳压调节阀的PID控制模块中，在PLC已建的参数表中，根据喷煤实际速率R设查找对应的喷煤罐压力设定值P设，并赋值给稳压调节阀的PID控制模块，作为PID控制模块的喷煤罐压力目标值P目标，将PLC采集的喷煤罐上的实际压力值作为PID控制模块的反馈值。根据喷煤罐压力目标值P目标和实际压力值对稳压调节阀自动控制开度，当稳压切断阀打开到位时，稳压调节阀的PID控制模块设为自动，实现罐压的自动控制。
补气调节阀回路自动控制，包括一次补气调节阀回路自动控制和二次补气调节阀回路自动控制。在一次补气调节阀回路自动控制中，在PLC已建的参数表中，根据喷煤实际速率R设查找对应的一次补气流量SP一次设，并赋值给一次补气调节阀回路的PID控制模块，作为PID控制模块的一次补气流量目标值SP一次目标，将PLC采集的喷煤罐管道上一次补气实际流量值作为PID控制模块的反馈值，根据一次补气流量目标值SP一次目标和一次补气实际流量值对一次补气调节阀自动控制开度，从而更精准地控制喷煤速率。
在二次补气调节阀回路自动控制中，在PLC已建的参数表中，根据喷煤实际速率R设查找对应的二次补气流量SP二次设，并赋值给二次补气调节阀回路的PID控制模块，作为PID控制模块的二次补气流量目标值SP二次目标，将PLC采集的喷煤罐管道上二次补气实际流量值作为PID控制模块的反馈值，根据二次补气流量目标值SP二次目标和二次补气实际流量值对二次补气调节阀自动控制开度，从而更精准地控制喷煤速率。
在锥部流化调节阀的PID控制模块中，在PLC已建的参数表中，根据喷煤实际速率R设查找对应的锥部流化流量SP锥设，并赋值给锥部流化调节阀的PID控制模块，作为PID控制模块的锥部流化流量目标值SP锥部目标，将PLC采集的喷煤罐锥部实际流化流量值作为PID控制模块的反馈值。根据锥部流化流量目标值SP锥部目标和锥部实际流化流量值对锥部流化调节阀自动控制开度，当锥部流化切断阀打开到位时，锥部流化调节阀的PID控制模块设为自动，实现锥部流化调节阀回路自动控制。
在底部流化调节阀的PID控制模块中，在PLC已建的参数表中，根据喷煤实际速率R设查找对应的底部流化流量SP底设，并赋值给底部流化调节阀的PID控制模块，作为PID控制模块的底部流化流量目标值SP底部目标，将PLC采集的喷煤罐底部实际流化流量值作为PID控制模块的反馈值。根据底部流化流量目标值SP底部目标和底部实际流化流量值对底部流化调节阀自动控制开度，当底部流化切断阀打开到位时，底部流化调节阀的PID控制模块设为自动，实现底部流化调节阀回路自动控制。
图2示出了本发明一实施例提供的炼铁高炉喷煤速率自动控制系统的结构示意图，如图2所示，本实施例的喷煤速率自动控制系统包括：喷煤罐201、出煤阀202、煤粉调节阀203、稳压切断阀204、稳压调节阀205、一次补气切断阀206、一次补气调节阀207、二次补气切断阀208、二次补气调节阀209、锥部切断阀210、锥部流化调节阀211、底部切断阀212、底部流化调节阀213。
通过对煤粉调节阀回路自动控制、稳压调节阀回路自动控制、一次补气调节阀回路自动控制、二次补气调节阀回路自动控制、锥部流化调节阀回路自动控制和底部流化调节阀回路自动控制中的一个或多个回路的PID自动控制。稳定喷煤速率精度高、误差小，小时喷煤量累计值与设定值的长期稳定运行误差小于150kg，当来自高炉侧的喷煤量变化时，系统自动调节喷煤罐压力、煤粉调节阀开度、一次补气流量、二次补气流量、锥部流化气体流量和/或底部流化气体流量，保证浓相输送，能够消除部分称波动干扰，更精确的计算喷吹速率，实现自动的喷吹控制，提高炼铁高炉的喷煤准确性、稳定性和可靠性。
具体的，喷煤罐201可包括一个或多个喷煤罐，在出煤阀202、稳压切断阀204、一次补气切断阀206、二次补气切断阀208、锥部切断阀210和底部切断阀212中的一个或多个打开的情况下，对应的煤粉调节阀203、稳压调节阀205、一次补气调节阀207、二次补气调节阀209、锥部流化调节阀211和底部流化调节阀213中的一个或多个调节阀进行PID自动控制，从而稳定控制喷煤罐201的罐压和喷煤速率。例如，在出煤阀202打开的前提下，对煤粉调节阀203进行PID自动控制，使喷煤速率逐渐靠近设定速率，从而自动控制喷煤罐201的喷煤速率。
在具体实施例中，通过对稳压切断阀204、锥部切断阀210和底部切断阀212的打开或关闭，具体方式包括：判断喷煤罐压力实际值P实和喷煤罐压力设定值P设，
若P实＜P设-P稳开，则打开稳压切断阀；
若P实＜P设+P稳开，则关闭稳压切断阀；
若P实＜P设-P锥开，则打开锥部切断阀；
若P实＜P设+P锥开，则关闭锥部切断阀；
若P实＜P设-P底开，则打开底部切断阀；
若P实＜P设+P底开，则关闭底部切断阀。
其中，P稳开为稳压切断阀开参数、P稳关为稳压切断阀关参数、P锥开为锥部切断阀开参数、P锥关为锥部切断阀关参数、P底开为底部切断阀开参数和P底关为底部切断阀关参数。
在稳压切断阀204、锥部切断阀210和底部切断阀212打开到位时，对稳压调节阀205、锥部流化调节阀211和底部流化调节阀213进行PID自动控制开度，从而控制喷煤速率。
图3示出了本发明一实施例提供的炼铁高炉喷煤速率自动控制装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的喷煤速率自动控制装置包括包括：获取模块31、确定模块32、采集模块33和控制模块34。
获取模块31，用于获取喷煤设定速率；
确定模块32，用于依据喷煤设定速率确定目标值；
采集模块33，用于采集喷煤实际值；
控制模块34，用于根据喷煤目标值和喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。
由于上述系统是基于控制方法基础上，因此，本系统在工作原理与上述控制方法的原理相同，在此不再赘述。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种炼铁高炉喷煤速率自动控制方法，其特征在于，包括：
获取喷煤设定速率；
依据所述喷煤设定速率确定喷煤目标值；
采集喷煤实际值；
根据所述喷煤目标值和所述喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述喷煤目标值包括喷煤罐压力目标值、喷煤速率目标值、补气流量目标值、锥部流化流量目标值和底部流化流量目标值，其中，补气流量目标值包括一次补气流量目标值和二次补气流量目标值；
所述喷煤实际值包括：喷煤罐实际压力值、喷煤实际速率、补气实际流量值、锥部实际流化流量值和底部实际流化流量值；
所述PID自动控制包括稳压调节阀回路自动控制、煤粉调节阀回路自动控制、补气调节阀回路自动控制、锥部流化调节阀回路自动控制和/或底部流化调节阀回路自动控制，其中，补气调节阀回路自动控制包括一次补气调节阀回路自动控制和二次补气调节阀回路自动控制。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述采集喷煤实际值，包括：
相隔等同采样周期采集喷煤罐重量；
计算喷煤罐重量差值；
根据所述采样周期和所述喷煤罐重量差值确定所述喷煤实际速率。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述喷煤设定速率确定目标值，包括：
根据所述喷煤设定速率R设确定喷煤罐压力设定值P设；
设定喷煤罐每一次增加量或减小量P梯度；
依据所述P设和所述P梯度确定所述喷煤罐压力目标值P目标，
若煤粉调节阀的开度大于预设开度，所述喷煤实际速率不大于喷煤预设速率，喷煤延时不小于预设时间，喷煤罐实际压力小于最大设定罐压，则所述P目标＝P设+P梯度；
若煤粉调节阀的开度小于预设开度，所述喷煤实际速率不小于喷煤预设速率，喷煤延时不大于预设时间，喷煤罐实际压力大于最大设定罐压，则所述P目标＝P设-P梯度。
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述喷煤设定速率确定目标值，包括：
确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K补；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据所述喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K补、T中和W差确定所述喷煤速率目标值RV目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则RV目标＝R设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax；
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则RV目标＝-K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则RV目标＝R设-Wmax；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则RV目标＝K补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则RV目标＝R设+Wmax。
6.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述喷煤设定速率确定目标值，包括：
确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K气补；
根据所述喷煤设定速率R设确定补气设定流量SP设；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据所述喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、T中、SP设、W差和K气补确定所述补气流量目标值SP目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP目标＝SP设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP目标＝K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＞Wmax，则所述SP目标为R设+Wmax对应的补气流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP目标＝-K气补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＜-Wmax，则所述SP目标为R设-Wmax对应的补气流量值。
7.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述喷煤设定速率确定目标值，包括：
确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K锥补；
根据所述喷煤设定速率R设确定锥部设定流量SP锥设；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据所述喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K锥补、T中、SP锥设和W差确定所述锥部流量目标值SP锥部目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP锥部目标＝SP锥设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP锥部目标＝-K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则所述SP锥部目标为R设+Wmax对应的锥部流化流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP锥部目标＝K锥补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则所述SP锥部目标为R设-Wmax对应的锥部流化流量值。
8.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述依据所述喷煤设定速率确定目标值，包括：
确定小时喷煤允许误差量K误差、一级小时喷煤允许偏差量D1、二级小时喷煤允许偏差量D2、三级小时喷煤允许偏差量D3、最大允许补煤量Wmax和喷煤补偿工艺系数K底补；
根据所述喷煤设定速率R设确定补气设定流量SP底设；
计算当前分钟时间T中时的理论喷煤量W理论和实际喷煤量W实际的喷煤量差值W差；
根据所述喷煤设定速率R设、K误差、D1、D2、D3、Wmax、K底补、T中、SP底设和W差确定所述底部流量目标值SP底部目标，
若-K误差≤W差≤K误差，则SP底部目标＝SP底设；
若K误差＜W差＜K误差+D1，且2D1＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-2D1；
若K误差+D1＜W差＜K误差+D2，且3D2＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-3D2；
若K误差+D2＜W差＜K误差+D3，且4D3＜Wmax，
则SP底部目标＝-K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]-4D3；
若W差＞Wmax，则所述SP底部目标为R设+Wmax对应的底部流化流量值；
若-(K误差+D1)＜W差＜-K误差，且2D1＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+2D1；
若-(K误差+D2)＜W差＜-K误差+D1，且3D2＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+3D2；
若-(K误差+D3)＜W差＜-K误差+D2，且4D3＜Wmax，
则SP底部目标＝K底补[(R设-W实际)×60/(60-T中)]+4D3；
若W差＜-Wmax，则所述SP底部目标为R设-Wmax对应的底部流化流量值。
9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，还包括：
确定稳压切断阀开参数P稳开、稳压切断阀关参数P稳关、锥部切断阀开参数P锥开、锥部切断阀关参数P锥关、底部切断阀开参数P底开和底部切断阀关参数P底关；
判断喷煤罐压力实际值P实和喷煤罐压力设定值P设；
若P实＜P设-P稳开，则打开稳压切断阀；
若P实＜P设+P稳开，则关闭稳压切断阀；
若P实＜P设-P锥开，则打开锥部切断阀；
若P实＜P设+P锥开，则关闭锥部切断阀；
若P实＜P设-P底开，则打开底部切断阀；
若P实＜P设+P底开，则关闭底部切断阀。
10.一种炼铁高炉喷煤速率自动控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取喷煤设定速率；
确定模块，用于依据所述喷煤设定速率确定目标值；
采集模块，用于采集喷煤实际值；
控制模块，用于根据所述喷煤目标值和所述喷煤实际值对喷煤速率进行PID自动控制。
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