CN109341351A - 一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法 - Google Patents

一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，包括以下步骤：S1、确定烧结温度上升点BRP和终点位置S，获取当前烧结温度上升点和烧结终点的状态；S2、根据垂直烧结速度计算得出基准风量QJZ；S3、采集生产过程中BRP位置和主排风机风量QBRP的实时数据，并对其进行相关性回归，作出BRP位置与主排风机风量QBRP的的拟合线图；S4、根据主排风机速度调节的特性曲线，结合烧结正常生产所需要的压力值以及基准风量QJZ，在风机速度调节特性曲线上寻找合适风量范围内的速度曲线，确定合适的风机运行转速；S5、将烧结机的风箱温度、烧结负压、BRP点位置和烧结终点位置等发生的变化反馈给主排风机变频智能化节电控制***的输入端，形成一闭环***。

Description

一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法
技术领域
本发明涉及钢铁烧结领域，尤其涉及一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法。
背景技术
国内部分钢铁厂的烧结主排风机采用了变频调速技术取代进口阀门来调节烧结风量，以适应烧结工艺对风量的要求。但依然采用传统的主排风机变频转速控制方式。
传统的主排风机变频转速控制方式依然采用开环控制，即依靠人工经验来判断、操作和调整，而经验知识的不确定性、局限性和个体差异等因素会给生产控制和主排风量调节带来很大的不确定性，烧结过程的控制能力难以达到理想水平。对于这样的变频调节***，虽然有一定范围的节能空间，但由于没有分析烧结过程中各个参数之间的关系，控制方式传统、简单，节能空间有限，并且时常出现较大的波动。
发明内容
本发明提供了一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，以解决现有技术依靠人工经验来判断、操作和调整，而经验知识的不确定性、局限性和个体差异等因素给生产控制和主排风量调节带来很大的不确定性，烧结过程的控制能力难以达到理想水平的问题。
为实现上述问题，本发明提供以下技术方案：一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，具体包括以下步骤：
S1、确定烧结温度上升点BRP和终点位置S，获取当前烧结温度上升点和烧结终点的状态；
S2、根据垂直烧结速度计算得出基准风量QJZ；
S3、采集生产过程中BRP位置和主排风机风量QBRP的实时数据，并对其进行相关性回归，作出BRP位置与主排风机风量QBRP的的拟合线图；
S4、根据主排风机速度调节的特性曲线，结合烧结正常生产所需要的压力值以及基准风量QJZ，在风机速度调节特性曲线上寻找合适风量范围内的速度曲线，确定合适的风机运行转速；
S5、将烧结机的风箱温度、烧结负压、BRP点位置和烧结终点位置等发生的变化反馈给主排风机变频智能化节电控制***的输入端，形成一闭环***。
在一些具体实施方式中，所述S1中，将风箱废气温度和风箱位置回归成四次函数，温度曲线为Y＝aX4+bX3+cX2+dX+e，据此可求出曲线上180℃的BRP点(温度上升点)和烧结终点位置S。
在一些具体实施方式中，所述S2中，所述垂直烧结速度Vf计算方法为：
式中：Vf为垂直烧结速度，单位：mm/min
V0为烧结机速度，单位：m/min
H为料层厚度，单位：mm
S为生产工艺必须保证的烧结终点位置，单位：m。
在一些具体实施方式中，所述基准风量Qjz＝(Vf·Ai)÷1000(m3/min)
式中：Vf为垂直烧结速度，单位：mm/min
Ai为烧结机各风箱过流面积之和，单位：m2。
在一些具体实施方式中，最终烧结风量Q范围确定：
若QBRP＞Qjz,则可防止出现终点位置后移、烧结矿未烧透的现象；
若QBRP＜Qjz,则可防止出现终点位置前移、烧结矿出现过烧的现象。
在一些具体实施方式中，为防止主排风机速度发生大的波动，以及频繁的改变，该方法采用模糊离散处理技术，若调整值过大则只给出调整建议,并在调整后延迟若干分钟进入下一调整周期。
通过采用上述技术方案，使其与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明解决了传统方案通过采集生产过程中的实时数据，根据烧结目标产量(包括层厚、机速)的要求，计算出烧结生产所需要的烧结风量，并以此作为主排风机运转频率初次调整的依据。同时对前30天的烧结产量和烧结风量的样本数据进行相关性回归，得出最近一段时间内烧结产量与烧结风量之间的规律，按此规律得出在当前层厚和机速下所需要的最接近生产实际需要的烧结风量，作为主排风机变频调节的基准风量。
基于烧结温度上升点BRP对烧结过程热状态的良好反映，直接通过BRP进行终点位置的判断。根据终点位置的偏移量，对上述的基准风量值进行微量调整，进而得出最优化的烧结风量输出值，以最经济的风机转速满足烧结生产的需求。
本发明专利替代了以前的人工经验操作方法，可以提高对主排风量的控制调节精度，从而保证烧结终点最终持续稳定在比较理想的位置，实现主排风机***变频节能效益的最大化和稳定性。
附图说明
图1为本发明主排风机节能控制方法流程示意图；
图2为本发明一实施例中烧结废气温度拟合曲线图；
图3为本发明一实施例中烧结风量和BRP位置拟合线图；
图4为本发明一实施例中主排风机速度调节性能曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
钢铁厂烧结主排风机智能化节电控制方法，通过分析出生产过程中烧结机速V0、料层厚度H、主排风量Q、风机转速n和烧结温度上升点BRP之间的相关性，建立以最优化的烧结风量为判据的主排风机智能化节电控制方法。
具体地，请参阅图1～图4，包括以下方面：
1.确定烧结温度上升点BRP和终点位置S
该方法设置有烧结废气温度检测装置，对烧结温度上升点和终点位置点进行检测。该方法通过对烧结状态的检测与诊断，获取当前烧结温度上升点和烧结终点的状态，包括烧结温度上升点及烧结终点的位置和温度。该方法将风箱废气温度和风箱位置回归成四次函数，见图1。温度曲线方法如下：
Y＝aX4+bX3+cX2+dX+e
据此可求出曲线上180℃的BRP点(温度上升点)和烧结终点位置S。
2.确定主排风机烧结基准风量QJZ
2.1首先求出垂直烧结速度Vf：
由于H、V0和S为基本恒定的数值，因此Vf可通过下式得出：
式中：Vf为垂直烧结速度，单位：mm/min
V0为烧结机速度，单位：m/min
H为料层厚度，单位：mm
S为生产工艺必须保证的烧结终点位置，单位：m。
2.2其次求出烧结基准风量Qjz
根据上述得出的垂直烧结速度Vf，通过下式可计算出当前料层厚度和机速下的烧结理论基准风量Qjz:
Qjz＝(Vf·Ai)÷1000(m3/min)
式中：Vf为垂直烧结速度，单位：mm/min
Ai为烧结机各风箱过流面积之和，单位：m2
并以此计算值作为主排风机运转频率初次调整的依据。同时对前30天的料层厚度(烧结产量)和烧结风量的样本数据进行相关性回归，得出最近一段时间内料层厚度(烧结产量)与烧结风量之间的规律，按此规律得出在当前层厚和机速下所需要的最接近生产实际需要的烧结风量，作为主排风机变频调节的基准风量Qjz。
2.3风量优化计算
基于BRP(烧结温度上升点)对烧结过程热状态良好的前置反映，通过BRP点的位置进行终点位置S的预判。根据终点位置S的偏移量，对上述的基准风量值进行微量调整，进而得出最优化的烧结风量输出值Qs。
通过采集生产过程中BRP位置和主排风机风量QBRP的实时数据，并对其进行相关性回归，作出BRP位置与风量QBRP的的拟合线图，如图2。可以看出，BRP位置和风机风量QBRP有较好的线性关系。利用Excel中“趋势线格式”的功能，可方便求得风机风量QBRP和BRP位置之间的关系式如下：
QBRP＝206.7·BRP(m3/min)
式中：BRP为烧结温度上升点位置,单位：mm。
最终烧结风量Q范围确定：
若QBRP＞Qjz,则可防止出现终点位置后移、烧结矿未烧透的现象。
若QBRP＜Qjz,则可防止出现终点位置前移、烧结矿出现过烧的现象。
2.4风机运行频率确定
根据主排风机速度调节的特性曲线，并结合烧结正常生产所需要的压力值，在风机速度调节特性曲线上寻找合适风量范围内的速度曲线，从而确定最经济的风机运行转速。见图3。
2.5运行参数闭环反馈
在调整主排风机工作频率后，将烧结机的风箱温度、烧结负压、BRP点位置和烧结终点位置等发生的变化反馈给主排风机变频智能化节电控制***的输入端，最终组成一个闭环***。见图4。
三、建立主排风机的变频智能化节电控制方法
该方法是根据烧结目标产量得出的基准风量，并结合BRP位置对烧结终点位置的前置反应，对基准风量进行动态调整，使得烧结风量与终点位置保持动态的平衡，从而建立出主排风机的变频智能化节电控制方法。
以下结合具体操作对本发明做进一步详细阐述：
步骤1：根据当前废气温度回归出废气温度曲线，并计算出BRP值和终点位置值。
步骤2：根据当前的终点位置值计算出对应的垂直烧结速度Vf，计算出当前烧结状态下的基准风量值。同时对前30天的料层厚度(烧结产量)和烧结风量的样本数据进行相关性回归，得出最近一段时间内料层厚度(烧结产量)与烧结风量之间的规律，按此规律得出在当前层厚和机速下所需要的最接近生产实际需要的烧结基准风量Qjz。
步骤3：根据生产过程中BRP位置和主排风机风量QBRP的实时数据，求得风机风量QBRP和BRP位置之间的关系式。根据QBRP和基准风量Qjz之间的差值，确定出烧结风量的优化值Q。
步骤4：根据主排风机速度调节特性曲线，给出最经济的风机运行频率值。为防止主排风机速度发生大的波动，以及频繁的改变，该方法采用模糊离散处理技术。判断调整值是否在允许范围之内，若在允许范围之内则对主排转速进行调节；若调整值过大则只给出调整建议。调整后延迟10min进入下一调整周期。
本发明解决了传统方案通过采集生产过程中的实时数据，根据烧结目标产量(包括层厚、机速)的要求，计算出烧结生产所需要的烧结风量，并以此作为主排风机运转频率初次调整的依据。同时对前30天的烧结产量和烧结风量的样本数据进行相关性回归，得出最近一段时间内烧结产量与烧结风量之间的规律，按此规律得出在当前层厚和机速下所需要的最接近生产实际需要的烧结风量，作为主排风机变频调节的基准风量。
基于烧结温度上升点BRP对烧结过程热状态的良好反映，直接通过BRP进行终点位置的判断。根据终点位置的偏移量，对上述的基准风量值进行微量调整，进而得出最优化的烧结风量输出值，以最经济的风机转速满足烧结生产的需求。
本发明专利替代了以前的人工经验操作方法，可以提高对主排风量的控制调节精度，从而保证烧结终点最终持续稳定在比较理想的位置，实现主排风机***变频节能效益的最大化和稳定性。

Claims (6)

1.一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、确定烧结温度上升点BRP和终点位置S，获取当前烧结温度上升点和烧结终点的状态；
S2、根据垂直烧结速度计算得出基准风量QJZ；
S3、采集生产过程中BRP位置和主排风机风量QBRP的实时数据，并对其进行相关性回归，作出BRP位置与主排风机风量QBRP的的拟合线图；
S4、根据主排风机速度调节的特性曲线，结合烧结正常生产所需要的压力值以及基准风量QJZ，在风机速度调节特性曲线上寻找合适风量范围内的速度曲线，确定合适的风机运行转速；
S5、将烧结机的风箱温度、烧结负压、BRP点位置和烧结终点位置等发生的变化反馈给主排风机变频智能化节电控制***的输入端，形成一闭环***。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，其特征在于，所述S1中，将风箱废气温度和风箱位置回归成四次函数，温度曲线为Y＝aX4+bX3+cX2+dX+e，据此可求出曲线上180℃的BRP点(温度上升点)和烧结终点位置S。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，其特征在于，所述S2中，所述垂直烧结速度Vf计算方法为：
式中：Vf为垂直烧结速度，单位：mm/min
V0为烧结机速度，单位：m/min
H为料层厚度，单位：mm
S为生产工艺必须保证的烧结终点位置，单位：m。
4.根据权利要求3所述的一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，其特征在于，所述基准风量Qjz＝(Vf·Ai)÷1000(m3/min)
式中：Vf为垂直烧结速度，单位：mm/min
Ai为烧结机各风箱过流面积之和，单位：m2。
5.根据权利要求4所述的一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，其特征在于，最终烧结风量Q范围确定：
若QBRP＞Qjz,则可防止出现终点位置后移、烧结矿未烧透的现象；
若QBRP＜Qjz,则可防止出现终点位置前移、烧结矿出现过烧的现象。
6.根据权利要求1所述的一种用于钢铁厂烧结主排风机的变频智能化节电控制方法，其特征在于，为防止主排风机速度发生大的波动，以及频繁的改变，该方法采用模糊离散处理技术，若调整值过大则只给出调整建议,并在调整后延迟若干分钟进入下一调整周期。
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