CN112859961B - 加热炉及加热炉炉温的控制方法和控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热炉炉温的控制方法，包括：对加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；获取N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否满足第一预设条件；若是，根据第一控制模式，对炉温控制区进行控制；若否，根据第二控制模式，对炉温控制区进行控制，具体如下：判断加热炉分段工况是否满足第二预设条件；若是，根据空煤气串级控制逻辑，对炉温控制区进行控制；若否，根据流量控制逻辑，对炉温控制区进行控制；上述控制方法实现了多种控制模式之间的无绕切换；能够同时克服脉冲加热对加热炉工况要求高、炉压波动大的问题，以及常规加热模式板坯加热质量差的问题。

Description

加热炉及加热炉炉温的控制方法和控制***

技术领域

本申请涉及热轧板坯加热技术领域，尤其涉及一种加热炉及加热炉炉温的控制方法和控制***。

背景技术

在冶金行业中，加热炉是热轧生产线的关键设备，加热板坯的性能直接影响板坯轧制工艺和成品的质量。加热炉根据炉型特点设计不同的控制策略，常见的控制策略包括常规控制和脉冲控制。常规控制通过控制空气、煤气流量调节阀的开口度进行炉温控制，常规控制模式的问题是板坯加热质量较差，氧化烧损率高；尤其当烧嘴处于低热负荷时，流量调节阀工作在非线性区域，具有温度控制精度低，空燃比失调，火焰刚度差等缺点；脉冲控制是通过脉冲控制器，控制烧嘴对应的煤气、空气快切阀的开闭时序进行炉温控制，烧嘴一旦工作就处于满负荷状态，故而脉冲控制能够保证火焰刚度，但由于烧嘴快切阀频繁开闭，存在加热炉的炉压波动大的问题，并对加热炉的工况，如烧嘴对应的快切阀开关性能提出了更高要求。对于一些已经服役一段时间的加热炉，很容易在局部出现烧嘴快切阀状态不佳等工况不符合要求的情况，如此脉冲控制模式将无法正常使用，也会影响板坯加热质量。

发明内容

本发明提供了一种加热炉及加热炉炉温的控制方法和控制***，以解决或者部分解决目前加热炉采用常规控制时存在的板坯加热质量差，而采用脉冲控制时整个加热炉内的炉压波动大，对加热炉整体工况要求高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种加热炉炉温的控制方法，包括：

对加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；

获取N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；

判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否满足第一预设条件；

若是，根据第一控制模式，对炉温控制区进行控制；

若否，根据第二控制模式，对炉温控制区进行控制，具体如下：

判断加热炉分段工况是否满足第二预设条件；

若是，根据空煤气串级控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

若否，根据流量控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

其中，第一控制模式包括：

确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；

根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序；

空煤气串级控制逻辑包括：

获取炉温控制区的设定炉温和实际炉温；

根据设定炉温和实际炉温，确定第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值；

根据第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值，对炉温控制区进行控制；

流量控制逻辑包括：

获取第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值；

根据第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

可选的，确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量，具体包括：

对炉温控制区进行分区，获得多个炉温子控制区；

获取每个炉温子控制区的实际炉温和设定炉温；

根据实际炉温与设定炉温之间的第一温度偏差，确定每个炉温子控制区中烧嘴的输出负荷量；

根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序，具体包括：

根据输出负荷量，确定每个炉温子控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序。

进一步的，第一控制模式还包括：

判断位于加热炉一侧的第一炉温子控制区与位于加热炉对侧的第二炉温子控制区之间的第二温度偏差是否大于温差阈值；

若是，将第一炉温子控制区的煤气快切阀与第二炉温子控制区的煤气快切阀的动作控制同步；将第一炉温子控制区的空气快切阀和第二炉温子控制区的空气快切阀的动作控制同步。

可选的，第一控制模式还包括：

获取空气快切阀的开启状态；

根据空气快切阀的开启状态，判断空气快切阀是否开启到位；

当空气快切阀开启到位后，开启与空气快切阀对应的煤气快切阀。

可选的，第一控制模式还包括：

判断炉温控制区的加热炉分段工况是否满足第三预设条件；

若是，确定炉温控制区的第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值；

根据第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

可选的，空煤气串级控制逻辑还包括：

获取炉温控制区中每个烧嘴对应的实际空气流量；

根据实际空气流量，对第一煤气流量设定值进行限幅；第一煤气流量设定值的限幅值范围为0.85×空气流量实际值～1.15×空气流量实际值。

可选的，煤气流量调节阀支持开口度手动设定和开口度自动设定，流量控制逻辑还包括：

当煤气流量调节阀从开口度手动设定切换至开口度自动设定时，获取每个烧嘴对应的煤气流量最大值，以及当前时刻每个烧嘴对应的煤气流量实际值；

根据煤气流量实际值/煤气流量最大值，确定在开口度自动设定的初始时刻下，每个烧嘴对应的煤气流量调节阀的目标开度值。

可选的，控制方法还包括：

获取煤气的热值与空燃比的预设数据对；

根据预设数据对进行线性插值，获得包括预设数据对的煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系；

根据煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系，对加热炉的空燃比进行控制。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种加热炉炉温的控制***，包括：

分区模块，用于对加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；

获取模块，用于获取N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；

第一判断模块，用于判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否满足第一预设条件；

若是，根据第一控制模式，对炉温控制区进行控制；

若否，根据第二控制模式，对炉温控制区进行控制；

第一控制模块，用于执行第一控制模式，包括：

确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；

根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序；

第二控制模块，用于执行第二控制模式，包括第二判断模块、空煤气串级控制子模块和流量控制子模块；

第二判断模块，用于判断加热炉分段工况是否满足第二预设条件；

若是，根据空煤气串级控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

若否，根据流量控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

空煤气串级控制子模块，用于执行空煤气串级控制逻辑，包括：

获取炉温控制区的设定炉温和实际炉温；

根据设定炉温和实际炉温，确定第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值；

根据第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值，对炉温控制区进行控制；

流量控制子模块，用于执行流量控制逻辑，包括：

获取第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值；

根据第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种加热炉，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现前述技术方案中的控制方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种加热炉炉温的控制方法，通过对加热炉分为多个炉温控制区，依次判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否是否满足第一预设条件，若满足第一预设条件则采用第一控制模式，也就是脉冲控制模式对当前炉温控制区进行控制；若不满足第一预设条件则采用第二控制模式，也就是常规控制模式对当前炉温控制区进行控制；其中，在常规控制模式下，对当前炉温控制区对应的加热炉分段工况进行是否满足第二预设条件的判断，若满足第二预设条件，则采用空煤气串级控制逻辑，若不满足第二预设条件则采用流量控制逻辑；上述控制方法的特点在于结合不同炉温控制区的具体分段工况，差异化的确定该炉温控制区是采用脉冲控制、空煤气串级控制、流量控制中的哪一种模式；例如，当某炉温控制区烧嘴快切阀当前状态良好，可采用脉冲控制；另一炉温控制区烧嘴快切阀工况欠佳，并执行标准工艺控制，可采用常规控制中的空煤气串级控制；又一炉温控制区烧嘴快切阀工况欠佳，并执行特殊工艺控制，可采用常规控制中的流量控制；由于差异化的对不同的炉温控制区实施不同的加热控制模式，而不是在加热炉整个有效加热长度内统一实施脉冲控制或常规控制加热模式，故而能够同时克服脉冲加热对加热炉工况要求高、炉压波动大的问题，以及常规加热模式板坯加热质量差的问题，尤其在烧嘴低负荷区存在的温度控制精度低，空燃比失调，火焰刚度差的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的加热炉炉温的控制方法流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的加热炉设备布置图；

图3示出了根据本发明一个实施例的加热炉Z5：第二加热段上的详细布置图；

图4示出了根据本发明一个实施例的加热炉炉温的控制装置示意图；

附图标记说明：

1、煤气总管快切阀；2、煤气总管压力检测仪；3、空气流量调节阀；4、煤气流量调节阀；5、空气快切阀；6、煤气快切阀。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

目前，脉冲燃烧控制技术具有温度控制精度高，炉温分布均匀性好，板坯烧损量小，加热质量好等优点，因此在热轧加热炉中得到了广泛应用。而现代的板坯加热炉的加热有效炉长很长，内部烧嘴数量多，因此对于一些服役时间较长的加热炉，其加热炉整体工况(烧嘴状态，快切阀开闭性能等)下降，局部区域不再符合脉冲加热的要求，需要经常检修，但如此会经常影响热轧产线的正常生产，造成很高的维修成本。

虽然加热炉的常规控制模式对温度控制精确程度和板坯的加热质量不如脉冲控制，但研究发现，若加热炉中部分区域的工况不再满足脉冲控制要求时，或该部分区域非小负荷状态，也可以采用常规控制模式，若将这部分区域转换为常规控制模式，其它区域依然采用脉冲控制，如此也能够良好的对板坯进行加热，同时解决了常规控制模式火焰刚度差、温度控制精度低的问题，以及脉冲控制对加热炉的整体工况要求高，加热炉内整体炉压波动大的问题。

基于上述的改进思路，在一个可选的实施例中，如图1所示，提出了一种加热炉炉温的控制方法，包括：

S1：对加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；N≥8；

S2：获取N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；

S3：判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否满足第一预设条件；

S4：若是，根据第一控制模式，对炉温控制区进行控制；

S5：若否，根据第二控制模式，对炉温控制区进行控制，具体如下：

S51：判断加热炉分段工况是否满足第二预设条件；

S52：若是，根据空煤气串级控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

S53：若否，根据流量控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

其中，第一控制模式包括：

S41：确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；

S42：根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序；

空煤气串级控制逻辑包括：

S521：获取炉温控制区的设定炉温和实际炉温；

S522：根据设定炉温和实际炉温，确定第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值；

S523：根据第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值，对炉温控制区进行控制；

流量控制逻辑包括：

S531：获取第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值；

S532：根据第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

具体的，本实施例提供了一种脉冲控制与常规控制相结合的复合控制模式。首先对加热炉的有效加热段划分温度控制区；例如，如图2所示，可将加热炉分为四个加热段：预热段，一加热段，二加热段和均热段；每个加热段按照上下又分为两个温度控制区，因此可以得到8个温度控制区：均热段上、均热段下、一加热段上、一加热段下、二加热段上、二加热段下、均热段上、均热段下。每个温度控制区中包括多个烧嘴，根据本实施例中加热炉的布置方向，可将每个温度控制区中位于北侧的烧嘴编号为N，南侧的烧嘴编号为S。每个烧嘴前的空气和煤气管道分别设置空气快切阀和煤气快切阀，控制空气或煤气是否进入炉内燃烧。

为了实施常规控制，如图2所示，在加热炉的煤气总管上设置煤气总管快切阀1和煤气总管压力检测仪2；在每个温度控制区均设置了1个空气流量调节阀和1个煤气流量调节阀。因此加热炉共计包括8个空气流量调节阀和8个煤气流量调节阀。空气流量调节阀通过空气管道与助燃风机相连接，供入燃烧需要的空气；煤气流量调节阀通过煤气管道与煤气总管道连接，供入燃烧需要的煤气。每个炉温控制区一个常规温度控制器和流量控制器，流量控制器包括包括煤气流量控制器和空气流量控制器；故而，对上述的加热炉，总共配备8个常规温度控制器，8个空气流量控制器和8个煤气流量控制器。其中，煤气流量控制器通过控制煤气流量调节阀的开口度，将实际煤气流量调节煤气流量的设定值；空气流量控制器通过控制空气流量调节阀的开口度，将实际空气流量调节到空气流量的设定值。

以二加段上部Z5区域为例进行说明。如图2～图3所示，Z5区域设置1个空气流量调节阀3和1个煤气流量调节阀4，设置8个烧嘴N1-N4、S1-S4，每个烧嘴前分别设置1个空气快切阀5和1个煤气快切阀6。燃烧需要的煤气和空气分别经过煤气总管和空气总管经过第二加段上部煤气流量调节阀4和空气流量调节阀3进入每个烧嘴前的分支管道。空气和煤气分别经过烧嘴前的分支管道的空气快切阀5和煤气快切阀6进入烧嘴内部，烧嘴将空煤气进行混合到炉内进行燃烧。

为了实施脉冲控制，在每个炉温控制区对应设置一个脉冲温度控制器和脉冲时序控制器；其中，脉冲温度控制器以当前炉温控制区的实际温度和设定温度之间的差值作为输入，计算出每个烧嘴的输出负荷量；脉冲时序控制器根据输出负荷量和脉冲周期，确定烧嘴前的煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序(包括启停顺序，开启时间等参数)。

接下来开始介绍控制逻辑，本实施例中提供的控制方法是获取每个炉温控制区的工况信息，然后根据工况信息确定当前炉温控制区是采用脉冲控制模式还是常规控制模式：

首先，在当前炉温控制区满足第一预设条件时，实施第一控制模式，也就是脉冲控制模式。可选的，第一预设条件，具体包括：

判断炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀是否正常；

或，判断炉温控制区中煤气流量调节阀或空气流量调节阀是否故障；

或，判断炉温控制区的烧嘴输出负荷量是否小于预设阈值。

上述任一条件的判断结果为“是”，即对当前炉温控制区启动脉冲控制；也就说，若当前炉温控制区中所有烧嘴和空气、煤气快切阀的工况满足脉冲控制要求，或当前烧嘴输出负荷量较小(如均热下区域)时，应当采用脉冲控制模式，能够提高板坯的加热质量，且避免了某些炉温控制区的烧嘴经常处于低负荷运行，若使用常规控制则存在温度控制精度低，空燃比失调，火焰刚度差等缺点。预设阈值需要根据不同的加热炉分别指定，在此不做具体限定。

脉冲控制的基本逻辑是：获取每个炉温控制区的设定炉温和实际炉温；根据设定炉温和实际炉温之间的差值，确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序，开闭时序包括各个烧嘴的开启时间和开启时长信息。

若当前炉温控制区不满足第一预设条件，则实施第二控制模式，也就是常规控制模式。

以图2为例，Z5第二加热段上某快切阀存在故障，可选择常规控制模式；Z5第二加热段上流量调节阀存在故障，可选择脉冲控制模式；Z8均热加热段下的烧嘴负荷量小，常规控制炉温降幅困难，可选择脉冲控制等。结合实际条件进行灵活切换，可满足不同需求下的智能烧钢。

其中，常规控制模式又进一步细分为空煤气串级控制和流量控制，因此，引入第二预设条件，判断当前炉温控制区进入空煤气串级控制还是进入流量控制。第二预设条件包括：确定板坯加热工艺是否执行二级设定参数，或加热炉设备是否满足正常生产条件，或热轧产线后续设备(除鳞水、粗轧、精轧)是否满足生产条件等。当上述条件满足其一，也就是在正常热轧生产状态下，执行空煤气串级控制；在非正常生产条件下或个性化的生产条件下，如板坯临时执行特殊加热工艺，或者当前加热炉工况不满足生产标准时，执行流量控制。

在空煤气串级控制模式下，使用常规温度控制器和流量控制器，其控制的基本逻辑是：按照炉温控制区获取设定炉温和实际炉温，其中，设定炉温可选择读取L2级设定炉温或L1级设定炉温；常规温度控制器根据实际炉温与设定炉温之间的差值，计算出煤气流量设定值；空气流量设定值跟随煤气流量进行调节；煤气流量控制器、空气流量控制器分别根据实时计算的煤气流量设定值和空气流量设定值，自动控制煤气流量调节阀和空气流量调节阀的开度值。

在串级控制下是根据煤气的用量匹配空气用量，实现燃料的完全燃烧。为实现最优空燃比，空气流量控制器根据实际检测的煤气流量值，进行空气量的配比，以实现实时最优空燃比，具体为：空气流量控制器输出的空气流量设定值为煤气流量的检测值*空燃比*空气过剩系数。之所以采用实际检测的煤气流量值计算空气流量设定值，而不是采取煤气流量设定值计算空气流量设定值，是更有利于实现充分燃烧。

在流量控制模式下，只使用流量控制器，流量控制器可从HMI画面处获取技术人员设定的流量设定值，直接对空气、煤气流量调节阀的开口度进行控制，满足生产的个性化需求。

流量控制器可根据串级控制、流量控制两种控制逻辑，支持手动、自动切换功能：在空煤气串级控制模式下，可选择空气流量、煤气流量自动控制，根据自动控制空气、煤气流量调节阀的开口度；在流量控制模式下，可选择煤气流量调节阀手动控制(手动设定调节阀开口度)和空气调节阀自动控制，即，通过手动设定使煤气调节阀打开固定开口度，空气流量控制器根据空燃比自动控制空气调节阀；可选择煤气流量调节阀手动控制和空气流量调节阀手动控制，手动控制调节阀的开口度。

对于煤气流量调节阀手动控制和空气调节阀自动控制的控制逻辑，具体如下：

获取第二煤气流量设定值和空燃比；

根据第二煤气流量设定值和空燃比，确定第二空气流量设定值；

根据第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

避免流量控制器在进行手自动切换时，煤气流量产生大的波动，影响板坯加热质量，煤气流量控制器设计手自动无绕切换功能，具体如下：

可选的，煤气流量调节阀支持开口度手动设定和开口度自动设定，流量控制逻辑还包括：

当煤气流量调节阀从开口度手动设定切换至开口度自动设定时，获取每个烧嘴对应的煤气流量最大值，以及当前时刻每个烧嘴对应的煤气流量实际值；

根据煤气流量实际值/煤气流量最大值，确定在开口度自动设定的初始时刻下，每个烧嘴对应的煤气流量调节阀的目标开度值。通过将上述的控制逻辑，使煤气流量控制器的输出开口度为连续变化，防止因为手自动切换瞬间，煤气流量调节阀的开口度产生突变。此处的煤气流量最大值是烧嘴的最大设计煤气流量值。

可选的，在本实施例中提供的控制方法中，炉温控制区的工况是实时获取的，而使用工况信息进行第一预设条件和第二预设条件的判断可以是根据一定的预设时间间隔持续进行的，因此在加热炉的控制***中预置与第一预设条件、第二预设条件对应的标准工况参数表，每当到达预设间隔时间后，根据更新后的工况信息，通过实际检测的工况参数和标准工况参数表的比对，重新判断当前的工况适用何种控制逻辑，从而实现三种控制逻辑之间的无绕切换。预设时间间隔可以是1～30分钟。例如，在10:00时，Z5段快切阀开关性能正常，此刻正在适用脉冲控制，在10:05时，Z5段工况更新，显示N3烧嘴的快切阀不能良好的开启，加热炉的控制***根据这一信息，将Z5段无绕切换至常规控制；与此同时，其它各段也按照各自的工况独立判断和选择对应的控制模式。从而形成了一种根据各炉温控温区的实际工况灵活选择控制模式的动态控制机制。

本实施例提供了一种加热炉炉温的控制方法，通过对加热炉分为多个炉温控制区，依次判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否是否满足第一预设条件，若满足第一预设条件则采用第一控制模式，也就是脉冲控制模式对当前炉温控制区进行控制；若不满足第一预设条件则采用第二控制模式，也就是常规控制模式对当前炉温控制区进行控制；其中，在常规控制模式下，对当前炉温控制区对应的加热炉分段工况进行是否满足第二预设条件的判断，若满足第二预设条件，则采用空煤气串级控制逻辑，若不满足第二预设条件则采用流量控制逻辑；上述控制方法的特点在于结合不同炉温控制区的具体分段工况，差异化的确定该炉温控制区是采用脉冲控制、空煤气串级控制、流量控制中的哪一种模式，并可以根据加热炉分段工况的动态，进行无绕切换；例如，当某炉温控制区烧嘴快切阀当前状态良好，可采用脉冲控制；另一炉温控制区烧嘴快切阀工况欠佳，并执行标准工艺控制，可采用常规控制中的空煤气串级控制；又一炉温控制区烧嘴快切阀工况欠佳，并执行特殊工艺控制，可采用常规控制中的流量控制；由于差异化的对不同的炉温控制区实施不同的加热控制模式，而不是在加热炉整个有效加热长度内统一实施脉冲控制或常规控制加热模式，故而能够同时克服脉冲加热对加热炉工况要求高、炉压波动大的问题，以及常规加热模式板坯加热质量差的问题，尤其在烧嘴低负荷区存在的温度控制精度低，空燃比失调，火焰刚度差的问题。

为了进一步提高上述实施例中的控制方法的控温精度，基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，对上述控制方法进行进一步的功能扩充，具体如下：

对于脉冲控制模式，可选的，在脉冲时序控制器中增加加热段虚拟分区控制功能，具体如下：

确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量，具体包括：

对炉温控制区进行分区，获得多个炉温子控制区；

获取每个炉温子控制区的实际炉温和设定炉温；

根据实际炉温与设定炉温之间的第一温度偏差，确定每个炉温子控制区中烧嘴的输出负荷量；

根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序，具体包括：

根据输出负荷量，确定每个炉温子控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序。

上述虚拟分区是对炉温控制区进一步分区，将常规控制中的一个炉温控制区分为若干炉温控制子区，在分出子区后，在每个炉温控制子区中设置脉冲控制器，每个炉温控制子区分别设定炉温设定值。如图2所示，以Z5第二加热段为例，将8个烧嘴分为4个炉温控制区，每两个烧嘴为一个炉温控制子区，分别设定炉温的目标值。这样，原先一个炉温控制区又进一步虚拟细分为四个炉温控制子区，使脉冲控制模式下的炉温控制更加精准、灵活。

可选的，在脉冲时序控制器增加炉温偏差补偿功能，具体如下：

判断位于加热炉一侧的第一炉温子控制区与位于加热炉对侧的第二炉温子控制区之间的第二温度偏差是否大于温差阈值；

若是，将第一炉温子控制区的煤气快切阀与第二炉温子控制区的煤气快切阀的动作控制同步；将第一炉温子控制区的空气快切阀和第二炉温子控制区的空气快切阀的动作控制同步。

以南北布局的加热炉为例，当检测到位于南北对侧的两个炉温子控制区之间的第二温度偏差大于温差阈值(温差阈值的可选范围为30～60℃，优选40℃)时，认为此时南北两侧实际炉温偏差很大，触发炉温偏差补偿，此时南北两个炉温控制子区对应的炉温控制区触发同一个脉冲时序控制器控制，使南北两侧烧嘴快切阀对应打开，避免板坯出现头尾温差大的质量问题。具体的，以Z5第二加热段为例，当检测到[N1,N2]与[S1,S2]两个子区的温度偏差超过40℃时，触发炉温偏差补偿，使烧嘴N1～N2空气快切阀在动作时，同时触发烧嘴S1-S2空气快切阀动作；同理，烧嘴N1～N2煤气快切阀动作时，同时触发烧嘴S1-S2煤气快切阀动作。实现南北两侧的烧嘴同时燃烧，减少南北两侧炉温的偏差。

可选的，在脉冲时序控制器中增加烧嘴安全保护功能，具体如下：

获取空气快切阀的开启状态；

根据空气快切阀的开启状态，判断空气快切阀是否开启到位；

当空气快切阀开启到位后，开启与空气快切阀对应的煤气快切阀。

上述烧嘴安全保护功能与现有技术的区别在于：在现有技术中，通常在给空气快切阀下达开启指令一段时间后(如3秒，5秒)开启煤气快切阀。但实践发现，若空气快切阀的状态不佳，可能出现下达开启指令后，空气快切阀并没有打开或没有打开到位，如此再开启煤气快切阀后，会造成烧嘴的温度过高，出现烧嘴烧红的现象，对设备造成严重的损害。因此，在本实施例中，将煤气快切阀的打开逻辑修改为在判断出或接收到空气快切阀打开到位的信号后，再发煤气快切阀打开命令的连锁保护，保护设备安全。

可选的，脉冲控制增加流量控制功能，具体如下：

判断炉温控制区的加热炉分段工况是否满足第三预设条件；

若是，确定炉温控制区的第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值；

根据第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

在脉冲控制模式下实现流量控制时，常规控制和脉冲控制共用同一个流量控制器进行空气、煤气流量控制，但两种模式下空气、煤气流量的设定值并不相同。通过在脉冲温度控制器中增加脉冲流量计算模块，当在脉冲控制中启动流量控制功能时，进行空气、煤气流量调节阀的流量设定值的计算，并将其输出到空气流量控制器、煤气流量控制器进行空煤气流量控制。具体的，脉冲流量计算模块可通过燃烧烧嘴所需要的负荷量进行流量控制；也可通过常规控制切换脉冲控制时保持切换时的煤气开口度，空气流量通过空燃比配比进行控制；也可通过根据实际需求手动固定煤气调节阀的开口度。

第三预设条件是根据现场实际情况激活脉冲控制模式中的流量控制，使脉冲控制模式也能支持流量控制，以更灵活的适应现场的各种突发需求。

可选的，在脉冲控制中增加手动控制切换，具体如下：

脉冲控制还包括快切阀手动控制和温度手动控制。当选择快切阀手动控制时，选择手动控制的烧嘴快切阀不再参与脉冲时序控制周期的时序计算(如40s的周期)，其它自动控制的快切阀进行时序计算；当选择温度手动控制时，脉冲时序控制器选择技术人员在控制***的HMI画面输入的负荷量进行快切阀的时序控制，具体如下：

从一级控制***中获取每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序。

对于常规控制模式，为了更好的进行空燃比调配，增加煤气设定流量限幅功能，具体如下：

空煤气串级控制逻辑还包括：

获取炉温控制区中每个烧嘴对应的实际空气流量；

根据实际空气流量，对第一煤气流量设定值进行限幅；第一煤气流量设定值的限幅值范围为0.85×空气流量实际值～1.15×空气流量实际值。

之所以根据实际空气流量对煤气流量设定值进行限幅，是为了避免在一些特殊情况下，如突然需要升高板坯加热温度时，常规温度控制器会计算出一个增幅较大的目标煤气量，使煤气流量设定值突增或剧减，导致与实际的空气量配比瞬间失调，同时减少煤气量剧烈波动造成的炉温超调现象。通过限幅功能，使煤气流量设定值跟随空气流量实际值缓慢升高至目标煤气量，如此不会导致煤气流量与实际空气流量配比瞬间失调。

无论是脉冲控制还是常规控制，使空燃比的控制实现最佳燃烧都是非常重要的。在以往的控制中，空燃比按照煤气热值/2000进行粗略估算。而在本申请中，为了更精确的控制空燃比，一种空燃比的插值控制方法如下：

获取煤气的热值与空燃比的预设数据对；

根据预设数据对进行线性插值，获得包括预设数据对的煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系；

根据煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系，对加热炉的空燃比进行控制。

在上述方案中，空燃比采用分段插值计算，实现空燃比精确控制。将煤气热值分为不同区间，对应空燃比区间，不同热值下的空燃比可实现插值计算，具体区间划分可根据实际需求设计。

例如，设煤气的热值为Q，单位为KJ/m³，空燃比为K；通过实验和现场认证，获得一组优选的的煤气热值与空燃比的预设数据对(Q，K)为：(6270,1.5)，(7524,1.74)，(8360,1.97)，(10450,2.53)，(12540,3.1)，(20000,5.13)，

根据所述预设数据对，采用线性插值y＝kx+b，可计算出区间内任何热值下的空燃比，最终获得煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系，具体如下：

0≤Q＜6270.0，空燃比K＝1.5；

6270.0≤Q＜7524.0，空燃比1.5≤K＜1.74。

7524.0≤Q＜8360.0，空燃比1.74≤K＜1.97；

8360.0≤Q＜10450，空燃比1.97≤K＜2.53；

10450≤Q＜12540，空燃比2.53≤K＜3.1；

12540≤Q＜20000，空燃比3.1≤K＜5.13。

实践表明，通过在加热炉中应用上述分段插值得到的空燃比-煤气热值分段映射关系，能够更贴近现场生产实际，实现最佳空燃比，提高加热炉的燃烧效率和板坯加热质量。

可选的，还可在每个加热段安装不同数量的热电偶，即每个炉温控制区包括多个热电偶，如此可根据实际需求手动选择热电偶，并设计热电偶故障后自动替换为其他热电偶的功能。可选择，南侧热电偶、北侧热电偶、热电偶平均值。增加热电偶故障判断模块，南北侧热电偶故障时自动切换，避免炉温控制大波动，板坯计算温度异常。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，如图4所示，提供了一种加热炉炉温的控制装置，包括：

分区模块10，用于对加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；

获取模块20，用于获取N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；

第一判断模块30，用于判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否满足第一预设条件；

若是，根据第一控制模式，对炉温控制区进行控制；

若否，根据第二控制模式，对炉温控制区进行控制；

第一控制模块40，用于执行第一控制模式，包括：

确定每个炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；

根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序；

第二控制模块50，用于执行第二控制模式，包括第二判断模块、空煤气串级控制子模块和流量控制子模块；

第二判断模块51，用于判断加热炉分段工况是否满足第二预设条件；

若是，根据空煤气串级控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

若否，根据流量控制逻辑，对炉温控制区进行控制；

空煤气串级控制子模块52，用于执行空煤气串级控制逻辑，包括：

获取炉温控制区的设定炉温和实际炉温；

根据设定炉温和实际炉温，确定第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值；

根据第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值，对炉温控制区进行控制；

流量控制子模块53，用于执行流量控制逻辑，包括：

获取第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值；

根据第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

可选的，第一控制模块40具体用于：

对炉温控制区进行分区，获得多个炉温子控制区；

获取每个炉温子控制区的实际炉温和设定炉温；

根据实际炉温与设定炉温之间的第一温度偏差，确定每个炉温子控制区中烧嘴的输出负荷量；

根据输出负荷量，确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序，具体包括：

根据输出负荷量，确定每个炉温子控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序。

进一步的，第一控制模块40还用于：

判断位于加热炉一侧的第一炉温子控制区与位于加热炉对侧的第二炉温子控制区之间的第二温度偏差是否大于温差阈值；

若是，将第一炉温子控制区的煤气快切阀与第二炉温子控制区的煤气快切阀的动作控制同步；将第一炉温子控制区的空气快切阀和第二炉温子控制区的空气快切阀的动作控制同步。

可选的，第一控制模块40还用于：

获取空气快切阀的开启状态；

根据空气快切阀的开启状态，判断空气快切阀是否开启到位；

当空气快切阀开启到位后，开启与空气快切阀对应的煤气快切阀。

可选的，第一控制模块40还用于：

判断炉温控制区的加热炉分段工况是否满足第三预设条件；

若是，确定炉温控制区的第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值；

根据第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值，对炉温控制区进行控制。

可选的，空煤气串级控制子模块52还用于：

获取炉温控制区中每个烧嘴对应的实际空气流量；

根据实际空气流量，对第一煤气流量设定值进行限幅；第一煤气流量设定值的限幅值范围为0.85×空气流量实际值～1.15×空气流量实际值。

可选的，煤气流量调节阀包括开口度手动设定和开口度自动设定，第二控制模块50还用于：

当煤气流量调节阀从开口度手动设定切换至开口度自动设定时，获取每个烧嘴对应的煤气流量最大值，以及当前时刻每个烧嘴对应的煤气流量实际值；

根据煤气流量实际值/煤气流量最大值，确定在开口度自动设定的初始时刻下，每个烧嘴对应的煤气流量调节阀的目标开度值。

可选的，第一控制模块40和第二控制模块50还用于：

获取煤气的热值与空燃比的预设对应关系；

对预设对应关系进行线性插值，获得煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系；

根据煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系，对加热炉的空燃比进行控制。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种加热炉，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现前述实施例中的控制方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种加热炉炉温的控制方法，通过对加热炉分为多个炉温控制区，依次判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否是否满足第一预设条件，若满足第一预设条件则采用第一控制模式，也就是脉冲控制模式对当前炉温控制区进行控制；若不满足第一预设条件则采用第二控制模式，也就是常规控制模式对当前炉温控制区进行控制；其中，在常规控制模式下，对当前炉温控制区对应的加热炉分段工况进行是否满足第二预设条件的判断，若满足第二预设条件，则采用空煤气串级控制逻辑，若不满足第二预设条件则采用流量控制逻辑；上述控制方法的特点在于结合不同炉温控制区的具体分段工况，差异化的确定该炉温控制区是采用脉冲控制、空煤气串级控制、流量控制中的哪一种模式，并可以根据加热炉分段工况的动态，进行无绕切换；例如，当某炉温控制区烧嘴快切阀当前状态良好，可采用脉冲控制；另一炉温控制区烧嘴快切阀工况欠佳，并执行标准工艺控制，可采用常规控制中的空煤气串级控制；又一炉温控制区烧嘴快切阀工况欠佳，并执行特殊工艺控制，可采用常规控制中的流量控制；由于差异化的对不同的炉温控制区实施不同的加热控制模式，而不是在加热炉整个有效加热长度内统一实施脉冲控制或常规控制加热模式，故而能够同时克服脉冲加热对加热炉工况要求高、炉压波动大的问题，以及常规加热模式板坯加热质量差的问题，尤其在烧嘴低负荷区存在的温度控制精度低，空燃比失调，火焰刚度差的问题。

进一步的，在前述控制方法的基础上，增设了煤气流量限幅、空燃比分段插值计算，加热炉温度偏差补偿，进一步的虚拟分区、烧嘴安全保护等一系列控制逻辑，进一步优化了脉冲控制逻辑和常规控制逻辑，充分发挥常规控制和脉冲控制的优势，使各个炉温控制区控制灵活，实现不同工艺需求和设备状态下的智能烧钢。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种加热炉炉温的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

对所述加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；每个炉温控制区设置一个空气流量调节阀，一个煤气流量调节阀和多个烧嘴；每个烧嘴前的空气管道设置一个空气快切阀，每个烧嘴前的煤气管道设置一个煤气快切阀；

获取所述N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；

判断每个炉温控制区对应的所述加热炉分段工况是否满足第一预设条件；

若是，根据第一控制模式，对所述炉温控制区进行控制；

若否，根据第二控制模式，对所述炉温控制区进行控制，具体如下：

判断所述加热炉分段工况是否满足第二预设条件；

若是，根据空煤气串级控制逻辑，对所述炉温控制区进行控制；

若否，根据流量控制逻辑，对所述炉温控制区进行控制；

其中，所述第一控制模式为脉冲控制模式，包括：确定每个所述炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；根据所述输出负荷量，确定每个所述炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序；

所述空煤气串级控制逻辑包括：获取所述炉温控制区的设定炉温和实际炉温；根据所述设定炉温和所述实际炉温，确定第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值；根据所述第一煤气流量设定值，对所述炉温控制区中的煤气流量调节阀进行控制；根据所述第一空气流量设定值，对所述炉温控制区中的空气流量调节阀进行控制；

所述流量控制逻辑包括：获取第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值；根据所述第二煤气流量设定值，对所述炉温控制区中的煤气流量调节阀进行控制；根据所述第二空气流量设定值，对所述炉温控制区中的空气流量调节阀进行控制。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定每个所述炉温控制区中烧嘴的输出负荷量，具体包括：

对所述炉温控制区进行分区，获得多个炉温子控制区；

获取每个炉温子控制区的实际炉温和设定炉温；

根据所述实际炉温与设定炉温之间的第一温度偏差，确定每个所述炉温子控制区中烧嘴的输出负荷量；

所述根据所述输出负荷量，确定每个所述炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序，具体包括：

根据所述输出负荷量，确定每个所述炉温子控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一控制模式还包括：

判断位于加热炉一侧的第一炉温子控制区与位于加热炉对侧的第二炉温子控制区之间的第二温度偏差是否大于温差阈值；

若是，将所述第一炉温子控制区的煤气快切阀与所述第二炉温子控制区的煤气快切阀的动作控制同步；将所述第一炉温子控制区的空气快切阀和所述第二炉温子控制区的空气快切阀的动作控制同步。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一控制模式还包括：

获取所述空气快切阀的开启状态；

根据所述空气快切阀的开启状态，判断所述空气快切阀是否开启到位；

当所述空气快切阀开启到位后，开启与所述空气快切阀对应的煤气快切阀。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一控制模式还包括：

判断所述炉温控制区的加热炉分段工况是否满足第三预设条件；

若是，确定所述炉温控制区的第三煤气流量设定值和第三空气流量设定值；

根据所述第三煤气流量设定值和所述第三空气流量设定值，对所述炉温控制区进行控制。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述空煤气串级控制逻辑还包括：

获取所述炉温控制区中每个烧嘴对应的实际空气流量；

根据所述实际空气流量，对所述第一煤气流量设定值进行限幅；所述第一煤气流量设定值的限幅值范围为0.85×空气流量实际值～1.15×空气流量实际值。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述煤气流量调节阀支持开口度手动设定和开口度自动设定，所述流量控制逻辑还包括：

当所述煤气流量调节阀从所述开口度手动设定切换至所述开口度自动设定时，获取每个烧嘴对应的煤气流量最大值，以及当前时刻每个烧嘴对应的煤气流量实际值；

根据所述煤气流量实际值/煤气流量最大值，确定在所述开口度自动设定的初始时刻下，每个烧嘴对应的煤气流量调节阀的目标开度值。

8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取煤气的热值与空燃比的预设数据对；

根据所述预设数据对进行线性插值，获得包括所述预设数据对的煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系；

根据所述煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系，对加热炉的空燃比进行控制。

9.一种加热炉炉温的控制***，其特征在于，所述控制***包括：

分区模块，用于对所述加热炉进行分区，获得N个炉温控制区；每个炉温控制区设置一个空气流量调节阀，一个煤气流量调节阀和多个烧嘴；每个烧嘴前的空气管道设置一个空气快切阀，每个烧嘴前的煤气管道设置一个煤气快切阀；

获取模块，用于获取所述N个炉温控制区对应的加热炉分段工况；

第一判断模块，用于判断每个炉温控制区对应的所述加热炉分段工况是否满足第一预设条件；

若是，根据第一控制模式，对所述炉温控制区进行控制；

若否，根据第二控制模式，对所述炉温控制区进行控制；

第一控制模块，用于执行所述第一控制模式，包括：确定每个所述炉温控制区中烧嘴的输出负荷量；根据所述输出负荷量，确定每个所述炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序；所述第一控制模式为脉冲控制模式；

第二控制模块，用于执行所述第二控制模式，包括第二判断模块、空煤气串级控制子模块和流量控制子模块；

所述第二判断模块，用于判断所述加热炉分段工况是否满足第二预设条件；

若是，根据空煤气串级控制逻辑，对所述炉温控制区进行控制；

若否，根据流量控制逻辑，对所述炉温控制区进行控制；

所述空煤气串级控制子模块，用于执行所述空煤气串级控制逻辑，包括：获取所述炉温控制区的设定炉温和实际炉温；根据所述设定炉温和所述实际炉温，确定第一煤气流量设定值和第一空气流量设定值；根据所述第一煤气流量设定值，对所述炉温控制区中的煤气流量调节阀进行控制；根据所述第一空气流量设定值，对所述炉温控制区中的空气流量调节阀进行控制；

所述流量控制子模块，用于执行所述流量控制逻辑，包括：获取第二煤气流量设定值和第二空气流量设定值；根据所述第二煤气流量设定值，对所述炉温控制区中的煤气流量调节阀进行控制；根据所述第二空气流量设定值，对所述炉温控制区中的空气流量调节阀进行控制。

10.一种加热炉，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～8任一项所述控制方法的步骤。

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