CN111550822A - 一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法，涉及热轧加热炉控制技术领域，在进行模型自动烧钢控制的过程，出现煤气总管流量波动的主要原因为脉冲烧嘴特殊的控制方式下，在1s内关闭或开启的烧嘴数量较多导致。本专利通过对模型参数进行修改，使系统在实际控制中将设定温度与实际温度的偏差目标值控制在≥‑40且≤40℃范围；修正PLC总管比例参数，形成煤气流量波动连锁；增加PCS设定温度下发时间，减少煤气流量骤升骤降三项措施最终实现了煤气流量波动的有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及热轧加热炉控制技术领域，特别是涉及一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法。
背景技术
加热炉自动烧钢控制，实际上是利用炉气温度设定值与实际值之间的偏差值来实现炉气温度、煤气流量和空气流量的自动调节。在自动烧钢MPC模型预测控制模式切换过程，加热炉自动烧钢模型会对每一块在炉内的板坯进行剩余在炉时间计算和更新，从而对各段煤气流量及烧嘴负荷进行重新分配。这种计算方式能够智能化的提升生产效率，同时减少人工干预的变差，进一步减少手动干预对于生产质量的影响。
现有的技术中，只针对多个烧嘴的关闭时间进行了重叠限制，控制同一个加热炉内的烧嘴来避免出现煤气流量的大幅度波动问题。而实际生产过程中，在实现模型自动控制烧钢之后，由于各个指令通过电文的形式进行控制，整体系统的响应时间从人工干预过程的10s左右，变化至100ms左右，系统的整体波动也较手动控制更加明显。但由于加热炉采用脉冲燃烧的控制方式，在每一次剩余在炉时间更新的过程，都会出现烧嘴的批量开关，从而导致煤气总管的流量出现较大幅度的波动，严重时甚至会导致能环部加压机机后管网排水密封罐亏水和煤气加压机跳停等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法，该方法能够解决了脉冲燃烧方式煤气流量的大幅度波动的问题，保证了煤气设备的稳定和安全运行。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法，该方法包括以下步骤：
S1、建立MPC模型预测控制，根据板坯当前在轧制中抽出时的位置以及炉内的坐标，轧线节奏，炉子加热能力和步进梁移动能力，计算其仍需在当前段内、炉内滞留的时间，用于预判报板坯段末温度；
S2、根据板坯装入温度和当前段热电偶检测的炉气温度计算得到板坯当前温度，然后将此温度与规程表设定的段末温度与剩余在炉时间两个维度计算得到的目标温度进行对比，获取计算温度和目标温度之间的偏差，当预报值和目标之间的偏差≥-40且≤40℃时，则正常下发；若预报值和目标之间的偏差＞40℃或＜-40℃，则按照上下限（即-40℃或40℃）下发；最后模型结合每个逻辑段内板坯的权重系数对所需的炉气温度进行加权平均后得到各逻辑段的炉气温度设定值；
S3、PCS将计算得到的炉气温度设定值按照1~4#炉的顺序，间隔30s后下发PLC执行；
S4、PLC系统温度控制器将热电偶实测的炉气温度值和PCS下发的炉气温度设定值进行比较，计算出煤气流量控制器和空气流量控制器的流量设定值；
S5、煤气流量控制器和空气流量控制器分别将流量实测值和流量设定值比较，计算出各自的流量调节阀的开度值；流量调节阀中的比例参数将阀门响应时间*200%后输出给调节阀，避免在同一时间即1s内阀门开度变化过大。
相比于现有技术：
本发明通过通过设定温度与实际温度的偏差目标值、总管比例参数和下发时间炉间差的工艺参数设置，有效解决了脉冲燃烧方式煤气流量的大幅度波动的问题，保证了煤气设备的稳定和安全运行。
附图说明
图1是本发明实施例中一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供了一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法，该分离方法包括以下步骤：
结合图1所示，建立MPC模型预测控制，模型设定值调整，保证效率。对模型参数进行修改，使系统在实际控制中将设定温度与实际温度的偏差目标值控制在≥-40且≤40℃的范围。同时，为了使系统能够快速响应模型控制需求，设定温度修正上限为50℃，使得在实际运行过程能够最大效率地对板坯进行升温，并且保证过程设备状态的稳定。
修正PLC总管比例参数，形成煤气流量波动连锁。2250热轧四座加热炉均为常规脉冲燃烧控制加热炉，炉内的温度控制是通过温度控制器和流量控制器进行串级和双交叉控制实现的，当加热炉炉内温度达到或高于设定值时，根据PID温度控制器来控制流量控制器减少煤气和空气阀门的开度，直到温度接近或等于设定值，在此期间温度空气的PID和煤气的PID均在运算，每一个烧嘴都在燃烧，当温度接近或等于设定值时，PID运算达到了动态平衡。其中，对煤气流量控制主要是通过总管流量调节阀的比例参数，即PID中的P值进行制约。前期设计中，P值一般设定为100%比例，对整个PID控制逻辑进行研究后，决定通过调整P值进行试验，从PLC程序中对煤气流量的波动形成联锁保护，流量调节阀中的比例参数将阀门响应时间从100%调整到150%，再调整到200%后，整体煤气流量波动实现了较大幅度的限制。
在模型计算结束PCS将计算出来的设定值下发PLC执行的过程中，增加30s四座加热炉的下发时间炉间差，避免出现大批量的烧嘴同时开闭，从而避免煤气流量的大幅度波动。由于MPC模型计算的特殊性且PCS设定温度同时下发，整体烧嘴的开闭已经突破设计的下限，导致煤气波动问题频繁出现。在手动烧钢的过程，由于操作人员是按区逐渐设定温度，所以能够避免烧嘴的同时开闭问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种控制脉冲燃烧方式煤气流量波动的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、建立MPC模型预测控制，根据板坯当前在轧制中抽出时的位置以及炉内的坐标，轧线节奏，炉子加热能力和步进梁移动能力，计算其仍需在当前段内、炉内滞留的时间，用于预判报板坯段末温度；
S2、根据板坯装入温度和当前段热电偶检测的炉气温度计算得到板坯当前温度，然后将此温度与规程表设定的段末温度与剩余在炉时间两个维度计算得到的目标温度进行对比，获取计算温度和目标温度之间的偏差，当预报值和目标之间的偏差≥-40且≤40℃时，则正常下发；若预报值和目标之间的偏差＞40℃或＜-40℃，则按照上下限即-40℃或40℃下发；最后模型结合每个逻辑段内板坯的权重系数对所需的炉气温度进行加权平均后得到各逻辑段的炉气温度设定值；
S3、PCS将计算得到的炉气温度设定值按照1~4#炉的顺序，间隔30s后下发PLC系统进行执行；
S4、PLC系统温度控制器将热电偶实测的炉气温度值和PCS下发的炉气温度设定值进行比较，计算出煤气流量控制器和空气流量控制器的流量设定值；
S5、煤气流量控制器和空气流量控制器分别将流量实测值和流量设定值比较，计算出各自的流量调节阀的开度值；流量调节阀中的比例参数将阀门响应时间*200%后输出给调节阀，避免在同一时间即1s内阀门开度变化过大。
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