專利名稱：轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種冶金行業(yè)煉鋼轉(zhuǎn)爐工藝中的轉(zhuǎn)爐吹煉控制系統(tǒng)與方法，特別是指一種轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐吹氧一般配合氧槍升降連鎖控制，當(dāng)氧槍下降到開氧點(diǎn)高度時(shí)，自動(dòng)打開氧氣切斷閥，并將氧氣調(diào)節(jié)閥開到一個(gè)預(yù)設(shè)定的開度，來(lái)自外部氧氣管的氧氣充入氧槍，通過(guò)氧槍的噴嘴噴到轉(zhuǎn)爐中。當(dāng)檢測(cè)到瞬時(shí)氧氣流量達(dá)到PLC (Programmablelogic Controller,可編程邏輯控制器)系統(tǒng)預(yù)設(shè)定值的時(shí)候，再將氧氣調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)為PID(Proportion Integration Differentiation,比例積分微分)自動(dòng)控制。這種控制方法存在一個(gè)缺陷:即對(duì)于氧氣管網(wǎng)的壓力要求比較穩(wěn)定，當(dāng)氧氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)的時(shí)候，在吹煉初期，由于氧氣壓力調(diào)節(jié)閥是先開到一個(gè)初始的固定預(yù)設(shè)定開度，氧氣管網(wǎng)壓力的波動(dòng)勢(shì)必造成初始階段氧氣流量的波動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐濕法除塵工藝來(lái)說(shuō)，前幾分鐘吹煉過(guò)程中通過(guò)氧氣與鋼水中的碳反應(yīng)，產(chǎn)生的煤氣都是直接通過(guò)放散煙囪排掉，而且濕法除塵沒(méi)有電除塵器，不存在安全隱患，所以采用這種方法沒(méi)有問(wèn)題；但是對(duì)于轉(zhuǎn)爐干法除塵來(lái)說(shuō)，由于設(shè)置有電除塵器，所有的放散、回收管道都在電除塵器后面，這就意味著氧氣與碳反應(yīng)產(chǎn)生的CO在任何時(shí)候都會(huì)經(jīng)過(guò)電除塵器，如果CO濃度超過(guò)了電除塵器的爆炸極限，就會(huì)形成泄爆。而如果在吹煉初期對(duì)氧氣的瞬時(shí)流量控制不好，造成劇烈波動(dòng)，就會(huì)使?fàn)t內(nèi)CO濃度突然急劇上升，從而引起電除塵器的緊急泄爆。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種根據(jù)不同的氧氣壓力自動(dòng)調(diào)整氧氣調(diào)節(jié)閥初始預(yù)設(shè)定開度的轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及其控制方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其包括有轉(zhuǎn)爐吹煉PLC控制系統(tǒng)以及由該P(yáng)LC控制系統(tǒng)控制的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥、氧氣流量調(diào)節(jié)閥、第一氧氣壓力變送器、第二氧氣壓力變送器、流量孔板、氧氣差壓變送器、氧氣入口切斷閥與氧氣出口切斷閥；該第一氧氣壓力變送器一端連接氧氣管網(wǎng)，另一端連接氧氣入口切斷閥的一端，該氧氣入口切斷閥的另一端連接氧氣壓力調(diào)節(jié)閥，該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)第二氧氣壓力變送器連接流量板孔，該流量板孔通過(guò)管路連接氧槍，該管路設(shè)有所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥與氧氣出口切斷閥，該氧氣出口切斷閥位于靠近氧槍的一端，該氧氣差壓變送器連接該流量孔板并控制該流量孔板的開孔大小，其中該第一氧氣壓力變送器用于對(duì)該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥前的入口壓力進(jìn)行檢測(cè)，該第二氧氣壓力變送器用于對(duì)該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥后的出口壓力進(jìn)行檢測(cè)。所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥包括有第一氧氣流量調(diào)節(jié)閥與第二氧氣流量調(diào)節(jié)閥，所述氧氣出口切斷閥包括有第一氧氣出口切斷閥與第二氧氣出口切斷閥，所述流量孔板與氧槍之間的管路為兩路，該流量孔板通過(guò)其中一管路上的第一氧氣流量調(diào)節(jié)閥與第一氧氣出口切斷閥連接一氧槍，該流量板孔通過(guò)另一管路上的第二氧氣流量調(diào)節(jié)閥與第二氧氣出口切斷閥連接另一氧槍，兩氧槍輪流對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹氧。本發(fā)明還提供一種轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制方法，該方法包括如下步驟:
(1)將氧氣壓力調(diào)節(jié)閥、氧氣流量調(diào)節(jié)閥、第一氧氣壓力變送器、第二氧氣壓力變送器、氧氣流量孔板、氧氣入口切斷閥與氧氣出口切斷閥的信號(hào)接入PLC控制系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)的單點(diǎn)調(diào)試，其中該第一氧氣壓力變送器一端連接氧氣管網(wǎng)，另一端連接氧氣入口切斷閥的一端，該氧氣入口切斷閥的另一端連接氧氣壓力調(diào)節(jié)閥，該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)第二氧氣壓力變送器連接流量板孔，該流量板孔通過(guò)管路連接氧槍，該管路設(shè)有所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥與氧氣出口切斷閥，該氧氣出口切斷閥位于靠近氧槍的一端；
(2)將畫面的人機(jī)接口HMI與PLC系統(tǒng)相連；
(3)通過(guò)第一氧氣壓力變送器與第二氧氣壓力變送器分別檢測(cè)氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力、氧氣壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力，并運(yùn)用畫面的數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線軟件記錄氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力、氧氣壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力、壓力調(diào)節(jié)閥輸出值三個(gè)參數(shù)；
(4)通過(guò)人為控制使氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到不同的數(shù)值，通過(guò)調(diào)整氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到同一數(shù)值，不同的調(diào)節(jié)閥入口壓力對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥出口壓力相同；` (5)通過(guò)觀察步驟(4)中參數(shù)的趨勢(shì)曲線，得出比較理想的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理成氧氣管網(wǎng)入口壓力與氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始開度設(shè)置的一次曲線，并將其設(shè)置于PLC程序中。所述步驟(4)具體包括:
1、通過(guò)人為控制使氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到2.0MPa，通過(guò)調(diào)整氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ；
i1、人為改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到1.7MPa，改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ；
ii1、再次人為改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到1.4MPa，改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa。利用本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及其方法，可以根據(jù)不同的氧氣壓力自動(dòng)設(shè)置不同的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始預(yù)設(shè)定開度，以保證每次開氧的時(shí)候，雖然氧氣壓力可能不一樣，但是從調(diào)節(jié)閥出來(lái)的氧氣流量基本一致，從而圓滿地解決了在吹氧初期，由于氧氣壓力不同造成的初始流量不合理引起的電除塵器泄爆問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式為便于對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及方法及其效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。如圖1所示，本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)包含有轉(zhuǎn)爐吹煉PLC控制系統(tǒng)(圖中未示出)以及由該P(yáng)LC控制系統(tǒng)控制的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥1、氧氣流量調(diào)節(jié)閥、第一氧氣壓力變送器2、第二氧氣壓力變送器3、流量孔板4、氧氣差壓變送器40、氧氣入口切斷閥5與氧氣出口切斷閥。第一氧氣壓力變送器2 —端連接氧氣管網(wǎng)6，另一端連接氧氣入口切斷閥5的一端，該氧氣入口切斷閥5的另一端連接氧氣壓力調(diào)節(jié)閥1，該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥I通過(guò)第二氧氣壓力變送器3連接流量板孔4，該流量板孔4通過(guò)管路連接氧槍，該管路設(shè)有氧氣流量調(diào)節(jié)閥與氧氣出口切斷閥，該氧氣出口切斷閥位于靠近氧槍的一端。流量孔板4同時(shí)還連接氧氣差壓變送器40，氧氣差壓變送器40測(cè)量出的差壓值與流量成線性關(guān)系，根據(jù)差壓值來(lái)調(diào)節(jié)流量孔板4的開孔大小以調(diào)節(jié)氧氣流量。本發(fā)明中的流量孔板4與氧槍之間的管路可為兩路，該流量孔板4通過(guò)其中一管路上的第一氧氣流量調(diào)節(jié)閥70與第一氧氣出口切斷閥80連接一氧槍90，該流量板孔4通過(guò)另一管路上的第二氧氣流量調(diào)節(jié)閥71與第二氧氣出口切斷閥81連接另一氧槍91，兩氧槍輪流對(duì)轉(zhuǎn)爐10進(jìn)行吹氧。其中第一氧氣壓力變送器2用于對(duì)氧氣壓力調(diào)節(jié)閥I前的入口壓力進(jìn)行檢測(cè)，第二氧氣壓力變送器3用于對(duì)氧氣壓力調(diào)節(jié)閥I后的出口壓力進(jìn)行檢測(cè)。在調(diào)試階段可采用畫面歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線的方法記錄下氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始開度、以及閥后的壓力值。然后人為改變氧氣管網(wǎng)的壓力，并嘗試通過(guò)改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使氧氣壓力調(diào)節(jié)閥 閥后壓力能保持不變，通過(guò)對(duì)比不同的氧氣管網(wǎng)壓力和不同的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始開度，得出一個(gè)氧氣管網(wǎng)壓力與氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始開度的一次曲線，這樣當(dāng)氧氣管網(wǎng)的壓力發(fā)生變化時(shí)，即可根據(jù)此線性曲線調(diào)節(jié)氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，自動(dòng)的調(diào)整到一個(gè)理想的角度。本發(fā)明中對(duì)轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制方法為:
1、將本發(fā)明中各設(shè)備的信號(hào)接入PLC控制系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)的單點(diǎn)調(diào)試；
2、將畫面的人機(jī)接口HMI (Human Machine Interface)與PLC系統(tǒng)相連；
3、通過(guò)第一氧氣壓力變送器與第二氧氣壓力變送器分別檢測(cè)氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力、氧氣壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力，并運(yùn)用畫面的數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線軟件記錄氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力、氧氣壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力、壓力調(diào)節(jié)閥輸出值三個(gè)參數(shù)；
4、通過(guò)人為控制使氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到2.0MPa(或以上)，通過(guò)調(diào)整氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ；
5、人為改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力，達(dá)到1.7MPa左右，改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ；
6、再次人為改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力，達(dá)到L4MPa左右，改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ；
7、通過(guò)觀察上述參數(shù)的趨勢(shì)曲線，得出比較理想的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理成氧氣管網(wǎng)入口壓力與氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始開度設(shè)置的一次曲線，并將其設(shè)置于PLC程序中。至此，一次完整的轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)定工作就全部結(jié)束了。在轉(zhuǎn)爐吹煉的初期，采用本方法進(jìn)行開環(huán)控制，當(dāng)氧氣的瞬時(shí)流量達(dá)到設(shè)定流量值時(shí)，再轉(zhuǎn)入PID自動(dòng)調(diào)節(jié)。以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而并非用以限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括有轉(zhuǎn)爐吹煉PLC控制系統(tǒng)以及由該P(yáng)LC控制系統(tǒng)控制的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥、氧氣流量調(diào)節(jié)閥、第一氧氣壓力變送器、第二氧氣壓力變送器、流量孔板、氧氣差壓變送器、氧氣入口切斷閥與氧氣出口切斷閥；該第一氧氣壓力變送器一端連接氧氣管網(wǎng)，另一端連接氧氣入口切斷閥的一端，該氧氣入口切斷閥的另一端連接氧氣壓力調(diào)節(jié)閥，該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)第二氧氣壓力變送器連接流量板孔，該流量板孔通過(guò)管路連接氧槍，該管路設(shè)有所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥與氧氣出口切斷閥，該氧氣出口切斷閥位于靠近氧槍的一端，該氧氣差壓變送器連接該流量孔板并控制該流量孔板的開孔大小，其中該第一氧氣壓力變送器用于對(duì)該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥前的入口壓力進(jìn)行檢測(cè)，該第二氧氣壓力變送器用于對(duì)該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥后的出口壓力進(jìn)行檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥包括有第一氧氣流量調(diào)節(jié)閥與第二氧氣流量調(diào)節(jié)閥，所述氧氣出口切斷閥包括有第一氧氣出口切斷閥與第二氧氣出口切斷閥，所述流量孔板與氧槍之間的管路為兩路，該流量孔板通過(guò)其中一管路上的第一氧氣流量調(diào)節(jié)閥與第一氧氣出口切斷閥連接一氧槍，該流量板孔通過(guò)另一管路上的第二氧氣流量調(diào)節(jié)閥與第二氧氣出口切斷閥連接另一氧槍，兩氧槍輪流對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹氧。
3.一種轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: (1)將氧氣壓力調(diào)節(jié)閥、氧氣流量調(diào)節(jié)閥、第一氧氣壓力變送器、第二氧氣壓力變送器、氧氣流量孔板、氧氣入口切斷閥與氧氣出口切斷閥的信號(hào)接入PLC控制系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)的單點(diǎn)調(diào)試，其中該第一氧氣壓力變送器一端連接氧氣管網(wǎng)，另一端連接氧氣入口切斷閥的一端，該氧氣入口切斷閥的另一端連接氧氣壓力調(diào)節(jié)閥，該氧氣壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)第二氧氣壓力變送器連接流量板孔，該流量板孔通過(guò)管路連接氧槍，該管路設(shè)有所述氧氣流量調(diào)節(jié)閥與氧氣出口切斷閥，該氧氣出口切斷閥位于靠近氧槍的一端； (2)將畫面的人機(jī)接口HMI與PLC系統(tǒng)相連； (3)通過(guò)第一氧氣壓力變送器與第二氧氣壓力變送器分別檢測(cè)氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力、氧氣壓力調(diào)節(jié)閥出 口 壓力，并運(yùn)用畫面的數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線軟件記錄氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力、氧氣壓力調(diào)節(jié)閥出口壓力、壓力調(diào)節(jié)閥輸出值三個(gè)參數(shù)； (4)通過(guò)人為控制使氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到不同的數(shù)值，通過(guò)調(diào)整氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到同一數(shù)值，不同的調(diào)節(jié)閥入口壓力對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥出口壓力相同； (5)通過(guò)觀察步驟(4)中參數(shù)的趨勢(shì)曲線，得出比較理想的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，整理成氧氣管網(wǎng)入口壓力與氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始開度設(shè)置的一次曲線，并將其設(shè)置于PLC程序中。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括: i、通過(guò)人為控制使氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到2.0MPa，通過(guò)調(diào)整氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ； i1、人為改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到1.7MPa，改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa ； ii1、再次人為改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥入口壓力達(dá)到1.4MPa，改變氧氣壓力調(diào)節(jié)閥的初始開度，使調(diào)節(jié)閥出口壓力達(dá)到1.2 MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐吹氧壓力自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括有轉(zhuǎn)爐吹煉PLC控制系統(tǒng)以及由PLC控制系統(tǒng)控制的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥、氧氣差壓變送器、第一氧氣壓力變送器、第二氧氣壓力變送器、氧氣流量孔板、氧氣入口切斷閥與氧氣出口切斷閥；第一氧氣壓力變送器一端連接氧氣管網(wǎng)，另一端連接氧氣入口切斷閥的一端，氧氣入口切斷閥的另一端連接氧氣壓力調(diào)節(jié)閥，氧氣壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)第二氧氣壓力變送器連接流量板孔，流量板孔通過(guò)管路連接氧槍，該管路設(shè)有氧氣流量調(diào)節(jié)閥與氧氣出口切斷閥。本發(fā)明可根據(jù)不同的氧氣壓力自動(dòng)設(shè)置不同的氧氣壓力調(diào)節(jié)閥初始預(yù)設(shè)定開度，保證每次開氧的時(shí)候，從調(diào)節(jié)閥出來(lái)的氧氣流量基本一致。
文檔編號(hào)C21C5/30GK103184303SQ20131010711
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者葉理德, 吉青, 董輝 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司