CN108507365B - 烧结机的点火优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结机的点火优化控制方法，包括：控制天然气以及空气流量的阀门分别连接PLC/DCS***，并采用PID闭环控制，利用流量随动调节模式，通过设定空燃比和天然气流量，根据天然气流量×空燃比＝空气流量，得到设定的空气流量，再进入点火温度控制模式，根据目标温度与当前温度的偏差，计算出新的天然气流量目标值，再进入点火强度控制模块，求的一个当前的点火强度，再根据当前的点火强度，给定目标点火强度，再根据目标点火强度求出需要达到的天然气流量，再通过空燃比求出空气流量。本发明避免天然气的浪费或熄火现象，同时保证PID闭环控制在调节过程中的稳定性，防止燃烧不稳定，以使烧结机的运行更加安全、可靠以及稳定。
Description
技术领域
本发明涉及及烧结机的控制技术领域，尤其涉及一种烧结机的点火优化控制方法。
背景技术
烧结生产过程是在铁矿粉中加入一定比例的溶剂和燃料，经混合后，在一定的温度下烧结成高炉需要的原料，主要工艺包括上料、配料、混合、烧结、冷却、整粒等过程，考虑到烧结过程是一个连续性的生产过程，环节多、控制对象较复杂、纯滞后时间长、且受干扰因素多，所以必需对烧结机的生产过程进行自动控制，尤其是烧结机的点火优化控制。目前，在现有烧结机的点火控制方法中，使用的是阀门开度控制与闭环PID控制的方法。根据工艺的要求，阀门的开度控制是通过开度的大小来控制天然气与空气的流量，存在很大的不稳定因素，并且浪费很大，简单PID闭环控制在调节过程中存在波动调节不稳定现象。
授权公告号为CN206330430U的专利中，利用点火温度调节器、燃烧优化调节器、空燃比调节器、天然气流量控制器和空气流量控制器等一系列控制器以及机构，通过对原料品质等工艺参数的分析，燃烧优化调节器对燃烧过程的天然气流量进行优化修正，空燃比调节器通过燃烧优化调节器考虑了装置的大数据经验值，实现了烧结机点火炉的燃烧优化运行，但是该专利只涉及点火温度的控制，且没有给出具体的实现方法，并非一个***性的完整控制方法，自动化控制程度较低，稳定性较差。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种烧结机的点火优化控制方法，避免天然气的浪费或熄火现象，同时保证PID闭环控制在调节过程中的稳定性，防止燃烧不稳定，以使烧结机的运行更加安全、可靠以及稳定。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种烧结机的点火优化控制方法，包括：
步骤1、手动调节，将控制天然气流量和空气流量的阀门分别连接PLC/DCS***，并采用PID闭环控制，调节天然气流量和空气流量到初始目标值。
步骤2、当手动调节至初始目标值后，采用流量随动调节模式，即设定天然气流量与空气流量的比值K1，再设定天然气流量，空气流量根据天然气流量及K1值随动调节。
步骤3、当步骤2的流量随动调节稳定后，开启温度控制模式，即根据目标温度与当前温度的偏差，计算出新的天然气流量目标值，然后根据步骤2所述流量随动调节方法调整空气流量，其中新的天然气流量目标值的计算方法依据公式1：
公式1 Gas_sp＝K*Taim/Tcur*Gas_pv
其中，Gas_sp为新的天然气流量目标值；Taim为设定的目标温度；Tcur为当前温度；Gas_pv为天然气流量当前值；K为修正系数。
步骤4、当步骤3所述温度控制模式稳定后，再开启点火强度控制模式，求得当前点火强度值，判断当前点火强度值是否满足需要达到的温度值，若满足则当前点火强度值不变，维持当前天然气及空气流量状态；若不满足则进入步骤5。
步骤5、根据当前点火强度值，给出新的点火强度值，求出需要达到的天然气流量，再根据步骤2的方法计算空气流量。
优选的是，步骤1中所述PLC/DCS***采用4-20mA的电流控制所述阀门的开度。
优选的是，步骤2中调整天然气流量至所述设定天然气流量的过程中，单次天然气的调整量具有限幅，所述限幅为：200m3/h。
步骤3中所述天然气流量的当前值调整至所述目标天然气流量的过程中，单次天然气的调整量具有限幅，所述限幅为：200m3/h。
优选的是，步骤3中所述当前温度为所述烧结机炉膛内3个热点偶测取的温度的平均值。
优选的是，所述流量随动调节模式、所述温度控制模式以及所述点火强度控制模式中的任意模式下，当天然气的压力≤2000Pa时，所述PLC/DCS***启动报警***。
优选的是，所述流量随动调节模式、所述温度控制模式以及所述点火强度控制模式中的任意模式下，当天然气的压力≤1500Pa时，所述PLC/DCS***切断点火***，将空气流量降至正常值的30％，停止所述烧结机的运行，并临时停止与所述烧结机连接的输送端设备的运行，并进行报警提示，停止时间设定为3-6分钟。
优选的是，所述烧结机包括点火炉，所述烧结机以及与所述烧结机连接的输送端设备停止运行的过程中，当所述烧结机机速<0.5m/min，天然气流量处于下限值，所述下限值为200m3/h-500m3/h。
优选的是，所述K1、天然气流量设定值、目标点火温度以及目标点火强度均具有限值保护，所述限值分别为：8～12；700-1500m3/h；900-1200℃；40-90MJ/m2。
本发明至少包括以下有益效果：
首先，利用流量随动调节模式，通过手动设定空燃比K1和天然气流量，得到设定的空气流量的方式，在输入端分别输入设定的天然气以及空气的流量，启动烧结机点火炉的初步运行；流量随动调节模式稳定后，进入点火温度控制模式，主要利用稳定状态下的天然气的当前值，也即随动控制模式下设定的天然气流量，以及设定的目标温度，计算出可进一步调节的新的天然气流量目标值，再根据目标天然气流量×空燃比＝目标空气流量，以对当前的天然气以及空气流量做进一步的修正。
在点火温度控制模式稳定后，进入点火强度控制模块，其中，点火强度指单位面积的混合料在点火过程中获得的热量，根据可测的已知量，求得一个当前的点火强度，当前点火温度满足的情况下，维持当前的天然气以及空气流量；当前点火温度不满足时，再根据当前的点火强度，由操作人员根据当前的点火强度，给定目标点火强度，再根据目标点火强度反推出需要达到的天然气流量，再结合空燃比求得需要的空气流量，并调节至需要的天然气以及空气的流量值，并通过阀门的开度控制天然气流量以及空气流量，避免天然气的浪费或熄火现象，同时保证PID闭环控制在调节过程中的稳定性，防止燃烧不稳定，以使烧结机的运行更加安全、可靠以及稳定。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述烧结机的点火优化控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种烧结机的点火优化控制方法，包括：
步骤1、手动调节，将控制天然气流量和空气流量的阀门分别连接PLC/DCS***，并采用PID闭环控制，调节天然气流量和空气流量到初始目标值。
步骤2、当手动调节至初始目标值后，采用流量随动调节模式，即设定天然气流量与空气流量的比值K1，再设定天然气流量，空气流量根据天然气流量及K1值随动调节。
步骤3、当步骤2的流量随动调节稳定后，开启温度控制模式，即根据目标温度与当前温度的偏差，计算出新的天然气流量目标值，然后根据步骤2所述流量随动调节方法调整空气流量，其中新的天然气流量目标值的计算方法依据公式1：
公式1 Gas_sp＝K*Taim/Tcur*Gas_pv
其中，Gas_sp为新的天然气流量目标值；Taim为设定的目标温度；Tcur为当前温度；Gas_pv为天然气流量当前值；K为修正系数。
步骤4、当步骤3所述温度控制模式稳定后，再开启点火强度控制模式，求得当前点火强度值，判断当前点火强度值是否满足需要达到的温度值，若满足则当前点火强度值不变，维持当前天然气及空气流量状态；若不满足则进入步骤5。
步骤5、根据当前点火强度值，给出新的点火强度值，求出需要达到的天然气流量，再根据步骤2的方法计算空气流量。
在上述方案中，首先使控制天然气以及空气流量的阀门信号连接PLC/DCS***，使阀门的开度处于PID闭环控制***，避免了手动调节造成的误差，并通过PID闭环***实时得到***反馈，并根据反馈的值进行进一步的流量的调整；在对阀门的调整过程中，要求现场手动调试误差小于1％，天然气，空气流量计调试误差小于5％，以避免天然气的浪费。
利用流量随动调节模式，通过手动设定空燃比K1和天然气流量，得到设定的空气流量的方式，在输入端分别输入设定的天然气以及空气的流量，启动烧结机点火炉的初步运行；流量随动调节模式稳定后，进入点火温度控制模式，主要利用稳定状态下的天然气的当前值，也即随动控制模式下设定的天然气流量，以及设定的目标温度，计算出可进一步调节的新的天然气流量目标值，再根据目标天然气流量×空燃比＝目标空气流量，以对当前的天然气以及空气流量做进一步的修正。其中，K1的范围为8-12，公式1中K的取值范围为0.8-1.5。
在点火温度控制模式稳定后，进入点火强度控制模块，其中，点火强度指单位面积的混合料在点火过程中获得的热量，根据可测的已知量，利用公式2求得一个当前的点火强度，当前点火温度满足的情况下，维持当前的天然气以及空气流量；当前点火温度不满足时，再根据当前的点火强度，由操作人员根据当前的点火强度，给定目标点火强度，再根据目标点火强度反推出需要达到的天然气流量，再结合空燃比求得需要的空气流量，并调节至需要的天然气以及空气的流量值，并通过阀门的开度控制天然气流量以及空气流量，避免天然气的浪费或熄火现象，同时保证PID闭环控制在调节过程中的稳定性，防止燃烧不稳定，以使烧结机的运行更加安全、可靠以及稳定。
公式2
其中，J为点火强度MJ/m2；Q为点火段供热量MJ/h；Speedcur为台车速度m/min；WSinter为台车宽度m；gas_flowcur为天然气流量m3/h；cal_v为天然气热值32Mj/m3。
一个优选方案中，步骤1中所述PLC/DCS***采用4-20mA的电流控制所述阀门的开度。
在上述方案中，因为烧结机工作现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，因此电流对噪声并不敏感，可保证电流信号在传输过程中的稳定性，采用4－20mA的电流控制阀门的开度，可保证传输的信号的准确无干扰性，从而使阀门的开度误差降至最低。
一个优选方案中，步骤2中调整天然气流量至所述设定天然气流量的过程中，单次天然气的调整量具有限幅，所述限幅为：200m3/h。
步骤3中所述天然气流量的当前值调整至所述目标天然气流量的过程中，单次天然气的调整量具有限幅，所述限幅为：200m3/h。
在上述方案中，将当前天然气流量值调整至设定的天然气流量值以及所述天然气流量的当前值调整至所述目标天然气流量，调整过程中，单次天然气的调整量都需设定在一定的范围内，以保证烧结机炉内混合料燃烧的稳定性，当单次天然气的流量≥200m3/h则限制输出值为200m3/h；当单次天然气的流量<200m3/h则直接输出天然气的流量值。
一个优选方案中，步骤3中所述当前温度为所述烧结机炉膛内3个热点偶测取的温度的平均值。
在上述方案中，通过分布在烧结机炉内的热电偶检测炉膛内的温度，并取3个热电偶检测的温度的值取平均值，以保证当前温度确定的准确性。
一个优选方案中，所述流量随动调节模式、所述温度控制模式以及所述点火强度控制模式中的任意模式下，当天然气的压力≤2000Pa时，所述PLC/DCS***启动报警***。
在上述方案中，当天然气的压力≤2000Pa时，所述PLC/DCS***启动报警***，以通知操作人员及时调整天然气的压力，保证烧结机的稳定运行。
一个优选方案中，所述流量随动调节模式、所述温度控制模式以及所述点火强度控制模式中的任意模式下，当天然气的压力≤1500Pa时，所述PLC/DCS***切断点火***，将空气流量降至正常值的30％，停止所述烧结机的运行，并临时停止与所述烧结机连接的输送端设备的运行，并进行报警提示，停止时间设定为3-6分钟。
在上述方案中，DCS/PLC***自动切断点火***，关闭快速切断阀和自动连杆快速切断阀，点火空气流量自动调至正常值的30％，并发送电气联锁信号。根据连锁信号，停止烧结机运行，随之上游设备停止运行(圆辊、九辊)，画面进行报警提示，对配料***进行应急处理，根据仓存信号判断，如果5分钟后仍未处理，自动向上游连锁停止设备运行，防止造成资源的浪费，保证烧结机的良好稳定的运行。
一个优选方案中，所述烧结机包括点火炉，所述烧结机以及与所述烧结机连接的输送端设备停止运行的过程中，当所述烧结机机速<0.5m/min，天然气流量处于下限值，所述下限值为200m3/h-500m3/h。
在上述方案中，在临时停机的过程中，当烧结机机速<0.5m/min，天然气流量需要进行调整，使烧结机点火炉处于最低负荷的工作状态，此时天然气流量处于一个下限值，此下限值需保证点火炉不熄火，以减少烧结机重新启动运行的时间，有助于烧结机运行的稳定性，此下限值需要现场具体情况确认，设定值在上位机画面上可以调节。
一个优选方案中，所述K1、天然气流量设定值、目标点火温度以及目标点火强度均具有限值保护，所述限值分别为：8～12；700-1500m3/h；900-1200℃；40-90MJ/m2。
在上述方案中，所述空燃比K1的限值保护，目的是保证合理的天燃气以及空气流量的配比，防止在调节的过程中烧结机熄火，或天然气造成浪费。所述天然气流量设定值、目标点火温度以及目标点火强度均设定限值保护，保证烧结机点火炉燃烧过程中的稳定性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种烧结机的点火优化控制方法，其中，主要包括以下步骤：
步骤1、手动调节，将控制天然气流量和空气流量的阀门分别连接PLC/DCS***，并采用PID闭环控制，调节天然气流量和空气流量到初始目标值；
步骤2、当手动调节至初始目标值后，采用流量随动调节模式，即设定天然气流量与空气流量的比值K1，再设定天然气流量，空气流量根据天然气流量及K1值随动调节；
步骤3、当步骤2的流量随动调节稳定后，开启温度控制模式，即根据目标温度与当前温度的偏差，计算出新的天然气流量目标值，然后根据步骤2所述流量随动调节方法调整空气流量，其中新的天然气流量目标值的计算方法依据公式1：
公式1 Gas_sp＝K*Taim/Tcur*Gas_pv
其中，Gas_sp为新的天然气流量目标值；Taim为设定的目标温度；Tcur为当前温度；Gas_pv为天然气流量当前值；K为修正系数；
步骤4、当步骤3所述温度控制模式稳定后，再开启点火强度控制模式，求得当前点火强度值，判断当前点火强度值是否满足需要达到的温度值，若满足则当前点火强度值不变，维持当前天然气及空气流量状态；若不满足则进入步骤5；
步骤5、根据当前点火强度值，给出新的点火强度值，求出需要达到的天然气流量，再根据步骤2的方法计算空气流量；
所述流量随动调节模式、所述温度控制模式以及所述点火强度控制模式中的任意模式下，当天然气的压力≤2000Pa时，所述PLC/DCS***启动报警***；
所述流量随动调节模式、所述温度控制模式以及所述点火强度控制模式中的任意模式下，当天然气的压力≤1500Pa时，所述PLC/DCS***切断点火***，将空气流量降至正常值的30％，停止所述烧结机的运行，并临时停止与所述烧结机连接的输送端设备的运行，并进行报警提示，停止时间设定为3-6分钟。
2.如权利要求1所述烧结机的点火优化控制方法，其中，步骤1中所述PLC/DCS***采用4-20mA的电流控制所述阀门的开度。
3.如权利要求1所述烧结机的点火优化控制方法，其中，
步骤2中调整天然气流量至所述设定天然气流量的过程中，单次天然气的调整量具有限幅，所述限幅为：200m3/h；
步骤3中所述天然气流量的当前值调整至所述目标天然气流量的过程中，单次天然气的调整量具有限幅，所述限幅为：200m3/h。
4.如权利要求1所述烧结机的点火优化控制方法，其中，步骤3中所述当前温度为所述烧结机炉膛内3个热点偶测取的温度的平均值。
5.如权利要求1所述的烧结机的点火优化控制方法，其中，所述烧结机以及与所述烧结机连接的输送端设备停止运行的过程中，当所述烧结机机速<0.5m/min，天然气流量处于下限值，所述下限值为200m3/h-500m3/h。
6.如权利要求1所述的烧结机的点火优化控制方法，其中，所述K1、天然气流量设定值、目标点火温度以及目标点火强度均具有限值保护，所述限值分别为：8～12；700-1500m3/h；900-1200℃；40-90MJ/m2。
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2018
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