通訊，并通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)控制中屯、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的有效控制。 步驟二、對(duì)退火爐中每組天然氣和空氣調(diào)節(jié)閥設(shè)定一個(gè)天然氣流量，空氣流量根據(jù)空 燃比進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算； 步驟Ξ、加熱開始后，各流量傳感器、溫度傳感器及氧化錯(cuò)分析儀、熱值儀向控制模塊 發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)； 步驟四、控制模塊通過理論空燃比計(jì)算、過剩空氣系數(shù)計(jì)算、空燃比計(jì)算和實(shí)際使用空 燃比計(jì)算，得出每組天然氣與空氣比例，采用on/off的燃燒控制模式，即通過對(duì)各個(gè)燒嘴進(jìn) 行全開或全關(guān)控制的方式，根據(jù)區(qū)域內(nèi)的燒嘴數(shù)量和每個(gè)燒嘴的燃燒能力，通過燒嘴燃燒 數(shù)量計(jì)算、燃燒時(shí)間計(jì)算和燃燒間隔時(shí)間計(jì)算，得到各個(gè)區(qū)域燒嘴燃燒數(shù)量、燃燒時(shí)間和燃 燒間隔時(shí)間； 步驟五、控制模塊將計(jì)算得到的各個(gè)區(qū)域的燒嘴燃燒數(shù)量、燃燒時(shí)間和燃燒間隔時(shí)間 發(fā)送給各個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的燒嘴的燃燒控制器。根據(jù)燒嘴燃燒數(shù)量計(jì)算得出天然氣的流量設(shè) 定值，控制模塊根據(jù)天然氣的流量設(shè)定值與空氣按照實(shí)際使用空燃比控制流量數(shù)據(jù)，并發(fā) 送給每組調(diào)節(jié)閥； 步驟六、控制中屯、將各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、控制參數(shù)在組態(tài)軟件上進(jìn)行顯示和監(jiān)控。7. 如權(quán)利要求6所述的立式退火爐燃燒段溫度自動(dòng)控制方法，其特征在于:步驟四的具 體計(jì)算如下： 所述的理論空燃比計(jì)算:根據(jù)熱值分析儀實(shí)際測(cè)量得出燃?xì)獾某煞旨案鞒煞值陌俜直?含量，利用測(cè)量的各成分與氧氣反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式，根據(jù)5組成分差別較大的天然氣，得到 所需的空燃比和熱值的關(guān)系，最后對(duì)熱值和空燃比進(jìn)行線性處理，可W計(jì)算得出熱值在一 定范圍內(nèi)時(shí)連續(xù)對(duì)應(yīng)的理論空燃比； 所述的過?？諝庀禂?shù)計(jì)算:μ = μ日+ Δ μ+μ〇2;其中μ日是理論過?？諝庀禂?shù)，A μ是小流量 過?？諝庀禂?shù)補(bǔ)償，μ〇2是殘氧修正量； 空燃比計(jì)算:Α = Α。X μ;其中A日是理論空燃比，μ是過剩空氣系數(shù)； 所述的殘氧修正量為：其中化.mv是殘氧過程值和 設(shè)定值控制器的輸出值，單位為百分比，ki是貢獻(xiàn)率，k2是增益系數(shù)，Bias是偏差補(bǔ)償； 所述的實(shí)際使用空燃比計(jì)算:實(shí)際使用空燃比=理論空燃比*過?？諝庀禂?shù)+殘氧快速 補(bǔ)償； 所述的殘氧快速補(bǔ)償=(設(shè)定殘氧值-殘氧過程值)*殘氧補(bǔ)償系數(shù)； 其中，理論空氣過剩系數(shù)μ〇,由設(shè)計(jì)確定或由人工輸入，1.06含μ〇含1.18;小流量空氣過 剩系數(shù)0.01 < Δ μ含0.016;Αο理論空燃比為8.83:1，由設(shè)計(jì)或工藝提供;〇2 .mv是殘氧過程值 和設(shè)定值的控制器輸出值，控制器的輸出為0-100范圍的百分比；系數(shù)ki、k2為經(jīng)驗(yàn)值，0.8 < ki < 0.9:0.8含k2含1.0;偏差補(bǔ)償0.0含Bias含0.02;殘氧設(shè)定值，由操作人員設(shè)定;殘氧過 程值來自現(xiàn)場(chǎng)氧化錯(cuò)分析儀的檢測(cè)信號(hào)；1.0<殘氧補(bǔ)償系數(shù)<1.08;所述的Τι的范圍值為 120 。0;所述的Τ2的范圍值為10 ^2;所述的m的范圍值為20含m。0; 所述的燒嘴燃燒數(shù)量計(jì)算:m = WXk;其中W為燃燒所需要的功率，k為所在加熱段的相 應(yīng)區(qū)域的系數(shù)； 所述的燃燒時(shí)間計(jì)算:Ti = WXa+b;其中W為燃燒所需要的功率，a為所在加熱段的相應(yīng) 區(qū)域的系數(shù)，b為所在區(qū)域的時(shí)間補(bǔ)償參數(shù)； 所述的燃燒間隔時(shí)間計(jì)算:T2 = WXc+d;其中W為燃燒所需要的功率，C為所在加熱段的 相應(yīng)區(qū)域的系數(shù)，d為所在區(qū)域的時(shí)間補(bǔ)償參數(shù)。8.如權(quán)利要求6所述的立式退火爐燃燒段溫度自動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟一具體 的實(shí)施步驟如下： 1) 安裝控制系統(tǒng)軟件：安裝計(jì)算機(jī)編程終端的操作系統(tǒng)、西口子自動(dòng)化編程軟件和監(jiān) 控軟件;控制中屯、采用研華工控機(jī)，操作系統(tǒng)為微軟Windows XP SP3;編程軟件采用的是西 口子Step 7 V5.4版本，編程軟件用于對(duì)控制模塊進(jìn)行硬件組態(tài)和編程;組態(tài)軟件采用的是 西口子Wincc7.0 SP3版，用于對(duì)工藝流程進(jìn)行監(jiān)控畫面的組態(tài)； 2) 安裝控制系統(tǒng)硬件:在控制柜內(nèi)安裝與1)中所述編程軟件中配置的硬件類型和版本 一致的模件和其他控制設(shè)備，完成柜內(nèi)設(shè)備之間的硬線連接;對(duì)控制模件進(jìn)行通道設(shè)置，選 擇輸入、輸出通道的信號(hào)類型，并做好記錄，應(yīng)用到編程軟件； 3) 編程軟件:在編程軟件中完成對(duì)控制模塊硬件的相應(yīng)組態(tài)，并且與2)中實(shí)際安裝的 控制模塊硬件的類型和版本一致;根據(jù)2)中所述的控制模塊模件的通道設(shè)置、輸入和輸出 類型，對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的配置，按照工藝要求完成控制系統(tǒng)的編程工作； 4) 組態(tài)軟件:在計(jì)算機(jī)終端中，利用1)中所述的組態(tài)軟件進(jìn)行工藝流程組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備的控制和參數(shù)顯示功能； 5) 安裝現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備:包括現(xiàn)場(chǎng)的流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器、熱值儀、殘氧分析儀和 調(diào)節(jié)閥等信號(hào)檢測(cè)設(shè)備;實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制柜內(nèi)的端子正確連接； 6) 建立通信網(wǎng)絡(luò):通過W太網(wǎng)絡(luò)的連接，把1)中所述編程軟件、組態(tài)軟件、2)中所述控 制模塊和5)中所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接為一個(gè)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)控制爐膛內(nèi)殘氧含量所需的硬 件和軟件基礎(chǔ);設(shè)置W太網(wǎng)參數(shù)并選擇通訊模式，采用ISO通訊方式進(jìn)行通訊，檢測(cè)與控制 模塊相連接的W太網(wǎng)實(shí)際連接線路； 7)系統(tǒng)通訊：在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝完成后，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)1)中所述編程軟件、 組態(tài)軟件、2)中所述的控制模塊和5)中所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信功能，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信 號(hào)、編程軟件與組態(tài)軟件內(nèi)部地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。9. 如權(quán)利要求6所述的立式退火爐燃燒段溫度自動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟五的具 體實(shí)施方法如下： 根據(jù)實(shí)際使用空燃比，對(duì)天然氣和空氣流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動(dòng)殘氧含量控制，并最終確 定P、I參數(shù)和控制限幅的調(diào)節(jié)過程;其中1臺(tái)天然氣和1臺(tái)空氣調(diào)節(jié)閥為一組調(diào)節(jié)閥： 1. P和I參數(shù):對(duì)每組天然氣和空氣調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)器，由人工設(shè)定一個(gè)天然氣流量，根據(jù) 設(shè)定流量實(shí)現(xiàn)對(duì)殘氧含量的過程控制；在實(shí)施時(shí)需要一個(gè)流量控制選擇器，選擇器是通過 畫面的按鈕來實(shí)現(xiàn)的，其中天然氣和空氣調(diào)節(jié)閥P和I參數(shù)的范圍：0.001 < P < 0.006，30 < I <80； 2) 控制限幅:根據(jù)天然氣流量過程值、空氣流量過程值和調(diào)節(jié)閥位置反饋，結(jié)合工藝確 定天然氣、空氣控制器調(diào)節(jié)的上、下限值。天然氣和空氣的流量過程值是對(duì)測(cè)量流量進(jìn)行溫 度和壓力補(bǔ)償后得到，其中，20.0 <天然氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍<60.0,10.0 <空氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié) 范圍<65.0; 3) 空燃比范圍：根據(jù)實(shí)際使用空燃比對(duì)天然氣和空氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 實(shí)際使用空燃比的利用，并達(dá)到工藝所需的控制效果;空燃比的范圍為:7.86 <理論空燃比 <9.58; 4) 燒嘴燃燒數(shù)量:m = WXk;其中W為燃燒所需要的功率，k為所在加熱段的相應(yīng)區(qū)域的 系數(shù)； 5) 燃燒時(shí)間：Ti = WXa+b;其中W為燃燒所需要的功率，a為所在加熱段的相應(yīng)區(qū)域的系 數(shù)，b為所在區(qū)域的時(shí)間補(bǔ)償參數(shù)； 6) 燃燒間隔時(shí)間：T2 = WX c+d;其中W為燃燒所需要的功率，C為所在加熱段的相應(yīng)區(qū)域 的系數(shù)，d為所在區(qū)域的時(shí)間補(bǔ)償參數(shù)。10. 如權(quán)利要求6所述的立式退火爐燃燒段溫度自動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟六具 體實(shí)施步驟如下： 1) 選擇控制方式:有一個(gè)選擇按鈕用來選擇調(diào)節(jié)閥的控制方式，即手動(dòng)和自動(dòng)的模式 切換;系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人工對(duì)P和I參數(shù)進(jìn)行修改、調(diào)試，有一個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)對(duì)P和I的控制模式 選擇，即參數(shù)投入或不投入模式； 2) 過?？諝庀禂?shù):有一個(gè)選擇按鈕實(shí)現(xiàn)過剩空氣系數(shù)的手動(dòng)/自動(dòng)模式切換，根據(jù)生產(chǎn) 節(jié)奏和所加熱鋼種等因素進(jìn)行設(shè)定，畫面中能夠人工設(shè)定過?？諝庀禂?shù)，也能夠自動(dòng)設(shè)定 過?？諝庀禂?shù)； 3) 實(shí)際使用空燃比：有一個(gè)選擇殘氧投入空燃比的手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕，有一個(gè)熱值投 入空燃比的手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕，有一個(gè)實(shí)際使用空燃比的數(shù)值顯示窗口； 4) 熱值儀控制模式:選擇3)中所述熱值自動(dòng)模式，則計(jì)算理論空燃比，使用理論空燃比 計(jì)算實(shí)際使用空燃比；否則選擇手動(dòng)模式，采用人工設(shè)定的空燃比作為實(shí)際使用空燃比； 5) 氧化錯(cuò)分析儀控制模式:選擇3)中所述殘氧含量自動(dòng)模式，依據(jù)設(shè)定殘氧含量和殘 氧含量過程值計(jì)算所需的修正量;否則選擇手動(dòng)模式，修正量為零； 6) 實(shí)際界面內(nèi)容：顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容有天然氣熱值、理論空燃比、殘氧過程值、殘氧設(shè)定 值、實(shí)際使用空燃比和殘氧快速補(bǔ)償； 7) 溫度控制模式:有一個(gè)選擇燃燒控制單元的投入手動(dòng)/自動(dòng)切換按鈕，有一個(gè)on/off 模式選擇按鈕，有一個(gè)區(qū)域溫度控制模式按鈕，表示每個(gè)區(qū)域根據(jù)溫度反饋值作為自動(dòng)控 制本區(qū)域的溫度;有一個(gè)帶鋼溫度控制模式選擇按鈕，表示所有區(qū)域的溫度控制是W該加 熱段的出口溫度值為參考值； 8) 空燃比投入:每個(gè)溫度控制區(qū)域有一個(gè)彈出畫面，有一個(gè)空燃比人工設(shè)定值，有一個(gè) 空燃比實(shí)際值;有一個(gè)空燃比投入手動(dòng)/自動(dòng)的按鈕，手動(dòng)表示人工設(shè)定空燃比，自動(dòng)表示 根據(jù)氧化錯(cuò)分析儀得出的實(shí)際空燃比為投入值； 9) 燃燒控制單元的顯示內(nèi)容:有一個(gè)彈出的燃燒控制單元的顯示狀態(tài)畫面，包括電流、 火焰檢測(cè)信號(hào)、燃?xì)忾y的控制狀態(tài)和故障信號(hào)； 10) 燃燒畫面:每個(gè)控制區(qū)域有一個(gè)彈出畫面，包括該區(qū)域的燃燒燒嘴的數(shù)量、燃燒時(shí) 間和停止時(shí)間顯示;并對(duì)每個(gè)燒嘴的狀態(tài)進(jìn)行不同顏色的顯示。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種立式退火爐燃燒段溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于退火爐冶金控制技術(shù)領(lǐng)域。所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)終端、可編程控制器、燃燒控制單元、調(diào)節(jié)閥、氧化鋯分析儀和熱值分析儀。本申請(qǐng)還公開了一種控制退火爐燃燒段溫度的方法，在退火爐燃燒過程中，對(duì)燃燒段采用理論空燃比為基礎(chǔ)，以氧化鋯分析儀與熱值分析儀相結(jié)合得到實(shí)際使用空燃比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)退火爐內(nèi)帶鋼溫度的最優(yōu)控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提高了退火爐燃燒段溫度控制的精度，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，節(jié)約了生產(chǎn)燃料，減少了環(huán)境污染。
【IPC分類】C21D11/00, F23N5/18, C21D9/52, F23N1/04
【公開號(hào)】CN105546572
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610007364
【發(fā)明人】王艷凱, 彭衛(wèi)革, 賈磊, 王鑫, 宋鵬宇, 陸需飛, 張紅雷, 祖懷禮
【申請(qǐng)人】北京首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日