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CN108165690B - 一种高炉料流阀控制方法 - Google Patents

一种高炉料流阀控制方法 Download PDF

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CN108165690B CN201711460119.7A CN201711460119A CN108165690B CN 108165690 B CN108165690 B CN 108165690B CN 201711460119 A CN201711460119 A CN 201711460119A CN 108165690 B CN108165690 B CN 108165690B
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Abstract

本发明提供一种高炉料流阀控制方法，在高炉和高炉上部的称量罐中分别设置传感器，首先采集若干组物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T信号送入PLC控制系统进行处理和计算，根据经验数据曲线拟合方法得出料流阀料流速度V关系方程。正式进行料流阀的自动控制，PLC控制系统将采集到的物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T送入PLC控制系统进行处理和计算，根据料流阀速度方程，求出料流速度V的控制设定值。将高炉内顶部压力、称量罐内压力和高炉顶部温度值引入布料系统的料流阀开度控制中，通过样本参数模型曲线拟合方法得出料流速度方程，能够精确控制料流速度。

Description

一种高炉料流阀控制方法
技术领域
本发明涉及高炉多环布料的料流阀控制技术领域，特别涉及一种高炉料流阀控制方法。
背景技术
目前，无料钟高炉布料主要采用两种方式：一是时间多环布料，二是重量多环布料，目的是将原料均匀地散布在炉内，对炉状有稳定作用。料流阀是高炉多环布料中使用的一种阀，铁矿在称量罐经料流阀，溜槽进入高炉炉喉。其中，料流阀的开度大小控制料流速度，进一步控制炉内料面分布，进而决定高炉生产效率，现阶段其主要由人为手动控制设定，它主要有以下几个缺点：
在手动设置情况下，每次布料时间出现误差时，必须重新设定，并持续观察调整至正确生产状态，增大人员工作量。
现有的自动设置方式，其仅考虑重量因素，而炉内条件复杂多变，自适应调节时间长，并不能完全满足生产环境要求。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种高炉料流阀控制方法，将高炉内顶部压力、称量罐内压力和高炉顶部温度值引入布料系统的料流阀开度控制中，通过样本参数模型曲线拟合方法得出料流速度方程，能够精确控制料流速度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高炉料流阀控制方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、在高炉和高炉上部的称量罐中分别设置传感器，用于检测称量罐中的物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T。
步骤二、首先采集若干组物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T信号送入PLC控制系统进行处理和计算，根据经验数据曲线拟合方法得出料流阀料流速度V与物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T之间的关系方程。
步骤三、正式进行料流阀的自动控制，PLC控制系统将采集到的物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T送入PLC控制系统进行处理和计算，根据步骤二得出的料流阀的速度方程，求出料流速度V的控制设定值。
步骤四、PLC控制系统根据料流速度V的控制设定值对料流阀的开度进行调节。
所述的步骤二具体包括如下步骤：
步骤201、首先采集若干组初始值，将每组初始值对应一个料流速度V经验值，形成初始参数样本；
步骤202、将影响料流速度的变量总结为：X1：
Figure BDA0001530090910000021
X2：ΔT/T0、X3：ΔP/P0三个变量，其中：W为物料重量，Cn为份数，n为环位，t为单位时间，ΔT为炉顶温度与常温差值，T0为常温，P0为标准大气压力，ΔP为炉内压力及受料罐压力差值P1-P2；
步骤203、由初始参数样本通过软件进行多变量曲线拟合，得出料流速度方程:
Figure BDA0001530090910000022
其中：k为物料系数、k1为温度系数、k2为压力系数，由曲线拟合软件得出；
即料流阀料流速度V与物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T之间的关系方程；
步骤204、在实际运行控制中，根据运行情况逐渐修正k、k1、k2的值，达到控制精度要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种高炉料流阀控制方法，将高炉内顶部压力、称量罐内压力和高炉顶部温度值引入布料系统的料流阀开度控制中，通过样本参数模型曲线拟合方法得出料流速度方程，用软件模型进行干扰排除，具有运行稳、计算速度快、适应工业现场工作环境的特点；且无需引入新的检测设备进行升级，采用高炉料流阀开口度控制系统后，实现了高炉的稳定多环重量，时间布料，可以提高产量、减少投资。，
附图说明
图1为本发明的一种高炉料流阀控制方法的传感器布置图；
图2为本发明的一种高炉料流阀控制方法的的PLC控制系统图。
图中：1-高炉2-料流阀3-称量罐4-高炉内顶部压力P1传感器测点5-高炉顶部温度传感器T测点6-称量罐中的物料重量W传感器测点7-称量罐内压力P2传感器测点。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种高炉料流阀控制方法，本方法将高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T值引入布料系统的料流阀开度控制中，能够精确控制料流速度。
所述的方法包括以下步骤：
步骤一、在高炉1和高炉1上部的称量罐3中分别设置传感器，用于检测称量罐2中的物料重量W、高炉1内顶部压力P1、称量罐2内压力P2和高炉1顶部温度T。
如图1所示，1为高炉，2为料流阀，3为称量罐，4为高炉内顶部压力P1传感器测点，5为高炉顶部温度传感器T测点，6为称量罐中的物料重量W传感器测点，7为称量罐内压力P2传感器测点。
步骤二、如图2所示，首先采集若干组物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T信号送入PLC控制系统进行处理和计算，根据经验数据曲线拟合方法得出料流阀料流速度V与物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T之间的关系方程。
步骤三、如图2所示，正式进行料流阀的自动控制，PLC控制系统将采集到的物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T送入PLC控制系统进行处理和计算，根据步骤二得出的料流阀的速度方程，求出料流速度V的控制设定值。
步骤四、如图2所示，PLC控制系统根据料流速度V的控制设定值对料流阀的开度进行调节。料流阀的开度与料流速度为一一对应关系(见公式2)，PLC控制系统根据料流速度V算出阀门开度值，控制阀门的开度。
所述的步骤二具体包括如下步骤：
步骤201、首先采集若干组初始值，将每组初始值对应一个料流速度V经验值，形成初始参数样本；
步骤202、将影响料流速度的变量总结为：X1：
Figure BDA0001530090910000031
X2：ΔT/T0、X3：ΔP/P0三个变量，其中：W为物料重量，Cn为份数，n为环位，t为单位时间，ΔT为炉顶温度与常温差值，T0为常温，P0为标准大气压力，ΔP为炉内压力及受料罐压力差值P1为P2；
在高炉环形布料中，由中心向外布置为若干环(高炉多环布料方式)，所述的Cn：份数为将物料W按高炉的布料环数n分成若干份的份数，t为布一份料的时间，设置为常数，通常在实践中，设置为6秒为8秒。
步骤203、由初始参数样本通过软件进行多变量曲线拟合，得出料流速度方程:
Figure BDA0001530090910000041
其中：k为物料系数、k1为温度系数、k2为压力系数，由曲线拟合软件得出；
即料流阀料流速度V与物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T之间的关系方程；
曲线拟合软件可以采用MATLAB软件。在PLC控制系统的上位机(计算机)中完成。
步骤204、在实际运行控制中，根据运行情况逐渐修正k、k1、k2的值，达到控制精度要求。
总份数 总重量W(Kg) 开口度(度) 压力ΔP(kPa) 温度ΔT(℃)
17 90 44 122 14
16 88 42 120 13
16 86 40 121 13
15 86 40.5 120 14
14 86 39.5 120 13
表1
如上表，为采集的初始参数样本表，其中，开口度为料流阀的开口度，料流阀的开口度与料流速度是一一对应关系，即开口度可以直接得出料流速度V，例如：高炉多环布料设备中大多采用的PW公司的料流阀，由厂家提供的料流速度与开口度的对应关系公式为：
Figure BDA0001530090910000042
公式中，y为流速(即V)，x为开口度，S为开度面积，l为开度周长，λ为流动系数，g为重力加速度9.8。
由上所述，料流阀的开度与料流速度为一一对应关系，因此从开口度值可以直接算出料流速度V的值。表1的数据可以作为曲线拟合的初始采样值，由曲线拟合算出料流速度关系公式(1)。
另外，本发明的高炉料流阀控制方法步骤四中的用料流速度V控制料流阀开度的控制也是根据料流阀的开度与料流速度的一一对应关系，PLC控制系统根据料流速度V算出阀门开度值，控制阀门的开度。
如图2所示，使用高炉料流阀控制方法的高炉料流阀控制系统，包括料重称量系统、炉顶压力仪表系统、PLC控制系统、布料控制系统、显示记录系统，由料重称量系统中的称重传感器采集量斗原料重量信号，通过信号变送器将重量信号转换成4-20mA的标准信号后送入PLC控制系统；同时炉顶压力仪表系统将炉顶压力信号，炉顶温度信号由压力，温度变送器以4-20mA的标准信号后送入PLC控制系统。PLC控制系统收到重量、压力和温度信号，依据自身软件设计计算去除干扰，计算出料流流速，并得出料流阀开口度大小，最后将料流阀开口度大小进行输出。并分析反馈数据，进行自适应调节，显示记录系统是由计算机及应用软件组成的人机接口，通过网络通讯从PLC系统取得各种信号及数据并在屏幕显示，同时记入历史数据库形成历史记录，以备对数据进行分析。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (1)

1.一种高炉料流阀控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
步骤一、在高炉和高炉上部的称量罐中分别设置传感器，用于检测称量罐中的物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T；
步骤二、首先采集若干组物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T信号送入PLC控制系统进行处理和计算，根据经验数据曲线拟合方法得出料流阀料流速度V与物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T之间的关系方程；
步骤201、首先采集若干组初始值，将每组初始值对应一个料流速度V经验值，形成初始参数样本；
步骤202、将影响料流速度的变量总结为：X1：
Figure FDA0002382097160000011
X2：ΔT/T0、X3：ΔP/P0三个变量，其中：W为物料重量，Cn为份数，n为环位，t为单位时间，ΔT为炉顶温度与常温差值，T0为常温，P0为标准大气压力，ΔP为炉内压力及受料罐压力差值P1-P2；
步骤203、由初始参数样本通过软件进行多变量曲线拟合，得出料流速度方程:
Figure FDA0002382097160000012
其中：k为物料系数、k1为温度系数、k2为压力系数，由曲线拟合软件得出；
即料流阀料流速度V与物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T之间的关系方程；
步骤204、在实际运行控制中，根据运行情况逐渐修正k、k1、k2的值，达到控制精度要求；
步骤三、正式进行料流阀的自动控制，PLC控制系统将采集到的物料重量W、高炉内顶部压力P1、称量罐内压力P2和高炉顶部温度T送入PLC控制系统进行处理和计算，根据步骤二得出的料流阀的速度方程，求出料流速度V的控制设定值；
步骤四、PLC控制系统根据料流速度V的控制设定值对料流阀的开度进行调节。
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