一種鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制方法，具體的說是一種通過控制鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口或出口風(fēng)量向高 爐穩(wěn)定供風(fēng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鼓風(fēng)機(jī)是利用氣體壓縮機(jī)將大氣加壓后供給高爐冶煉所需空氣的動力站。在鼓風(fēng) 機(jī)給高爐送風(fēng)的過程中，穩(wěn)定供風(fēng)對高爐出鐵至關(guān)重要。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，恒定的入爐風(fēng)量 有利于高爐保持爐料正常下降速度，燃燒均勻，爐缸活躍，是高爐穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要條 件。因此，采用定風(fēng)量自動控制，是提高供風(fēng)品質(zhì)的必要措施。國內(nèi)絕大多數(shù)高爐鼓風(fēng)機(jī)在 中小高爐上仍然很難實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)定供風(fēng)功能，一般采用鼓風(fēng)機(jī)靜葉手動調(diào)節(jié)出風(fēng)流量，單 純依靠高爐通知風(fēng)機(jī)運(yùn)行人員加、減風(fēng)操作使雙方的工作壓力增大，同時這種方法也不能 及時補(bǔ)償快速變化的風(fēng)量。在一些大型高爐上，鼓風(fēng)機(jī)投入了風(fēng)量自動控制系統(tǒng)，其控制結(jié) 構(gòu)示意請參閱圖1右側(cè)虛線方框所示。然而由于生產(chǎn)工況和現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，穩(wěn)定可靠 地向高爐供風(fēng)仍是一個需要綜合多種因素考慮的技術(shù)難題。在風(fēng)量自動控制系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī) 的出口風(fēng)量3、出口風(fēng)壓4、出口風(fēng)溫5是反映供風(fēng)品質(zhì)的最重要的測量信號，關(guān)系到風(fēng)量自 動回路能否投入。特別是出口風(fēng)量3,需要經(jīng)過流量測量裝置轉(zhuǎn)換成差壓信號，再經(jīng)過出口 風(fēng)壓4和出口風(fēng)溫5的補(bǔ)償計(jì)算，才能得到精確的測量值。然而由于出風(fēng)管道在廠房外露天 場地，測量裝置受環(huán)境和氣溫因素影響很大，導(dǎo)壓管段容易受凍，測溫裝置受環(huán)境影響容易 跳變等等，梅鋼3#風(fēng)機(jī)就發(fā)生過因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)境惡劣導(dǎo)致信號測量失真致使風(fēng)量控制回路 出現(xiàn)大幅波動并導(dǎo)致防喘閥動作的技術(shù)問題。經(jīng)檢索，申請?zhí)枮?01320312773. 4的中國專 利，該專利提供一種鼓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)高爐鼓風(fēng)機(jī)定風(fēng)量控制、定風(fēng)壓控制之 間自動切換運(yùn)行，包括PLC控制器、靜葉伺服機(jī)構(gòu)、壓力變送器、以及氣體流量計(jì)。壓力變送 器以及氣體流量計(jì)分別與所述PLC控制系器相連；所述靜葉伺服機(jī)構(gòu)與PLC控制器相連； PLC控制器與高爐熱風(fēng)爐相連；所述壓力變送器以及氣體流量計(jì)置于鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)口，發(fā)明的 實(shí)用新型能夠自動切換鼓風(fēng)機(jī)的控制模式，使鼓風(fēng)機(jī)在定風(fēng)量、定風(fēng)壓控制之間自動切換 工作，穩(wěn)態(tài)運(yùn)彳丁，確保商爐系統(tǒng)商效穩(wěn)定運(yùn)打。
[0003] 申請?zhí)枮?01410111954. X的中國專利，該專利發(fā)明提供一種高爐熱風(fēng)爐恒壓換 爐系統(tǒng)，包括：高爐、若干個熱風(fēng)爐和鼓風(fēng)機(jī)站；鼓風(fēng)機(jī)站中的鼓風(fēng)機(jī)具有定風(fēng)壓控制模式 和定風(fēng)量控制模式；當(dāng)高爐的控制系統(tǒng)發(fā)出熱風(fēng)爐換爐信號時，鼓風(fēng)機(jī)切換為定風(fēng)壓控制 模式；高爐的控制系統(tǒng)發(fā)出熱風(fēng)爐換爐結(jié)束信號時，鼓風(fēng)機(jī)切換為定風(fēng)量控制模式。其優(yōu)點(diǎn) 在于保持換爐冷風(fēng)總管、熱風(fēng)總管壓力穩(wěn)定，保證熱風(fēng)爐換爐的平順，減小熱風(fēng)爐換爐對高 爐的影響，還能減少充壓閥的調(diào)節(jié)頻率，縮短換爐時間；新增控制程序在控制系統(tǒng)上位機(jī)上 運(yùn)行，充分利用現(xiàn)有硬件設(shè)備，投資量小，改造方便。
[0004] 上述兩種專利所采用的裝置與控制方法在鼓風(fēng)機(jī)組中已經(jīng)廣泛采用，但并未解決 測量裝置易受環(huán)境影響信號失真，引起控制回路波動，從而導(dǎo)致高爐供風(fēng)量突變甚至導(dǎo)致 鼓風(fēng)機(jī)組進(jìn)入喘振運(yùn)行的技術(shù)難題。因此，迫切需要一種新的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制方法，該 方法第一次提出了利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量進(jìn)行靜葉自動控制的思路，提供一種進(jìn)口風(fēng)量計(jì)算 方法，能夠準(zhǔn)確地利用現(xiàn)有的并且測量裝置都在室內(nèi)、受環(huán)境因素制約較小的測量信號進(jìn) 行進(jìn)口風(fēng)量的計(jì)算，達(dá)到與出口風(fēng)量一致的測量效果，提高風(fēng)量自動控制回路的穩(wěn)定性和 自動投入率。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，一種鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制方法，其特 征在于，所述控制方法包括以下步驟， 步驟一、引入鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量概念，發(fā)明人的設(shè)計(jì)思路是將測量環(huán)境不良的出口風(fēng)量 用能在室內(nèi)測量的流量來取代，然而若在風(fēng)機(jī)進(jìn)口管線中增加流量計(jì)，進(jìn)口管道粗，直管段 位置受限，無法滿足流量計(jì)安裝技術(shù)要求，即使強(qiáng)行加裝，測量精度也會很差，難以準(zhǔn)確測 量鼓風(fēng)機(jī)的瞬時流量變化。鼓風(fēng)軸流壓縮機(jī)的工作原理是工作介質(zhì)通過軸流壓縮機(jī)進(jìn)氣渦 殼進(jìn)入軸流壓縮機(jī)流道進(jìn)行壓縮，經(jīng)過流道中各級葉片的壓縮輸送壓縮氣體。氣流從進(jìn)氣 渦殼到達(dá)流道的整個過程是一個縮放型的通道，相當(dāng)于文氏流量計(jì)，而鼓風(fēng)機(jī)組預(yù)防喘振 的重要參數(shù)喉部差壓正是這一喉部，即進(jìn)氣渦殼到流道的進(jìn)口的差壓，發(fā)明人根據(jù)此工作 原理引入風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量概念，利用喉部差壓來反映軸流壓縮機(jī)的進(jìn)口風(fēng)量。
[0007] 步驟二、利用測量地點(diǎn)全在室內(nèi)的喉部差壓、進(jìn)口風(fēng)壓、進(jìn)口風(fēng)溫進(jìn)行流量計(jì)算， 得到鼓風(fēng)機(jī)組進(jìn)口風(fēng)量預(yù)測公式 其中Fa :預(yù)測進(jìn)口風(fēng)量；Λρ :喉部差壓；P :進(jìn)口風(fēng)壓的絕對壓力； Τ :進(jìn)口風(fēng)溫的絕對溫度；k :常數(shù)，其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量計(jì)算公式中的數(shù)值，由流量測 量裝置廠商提供的流量計(jì)算書中給出； 步驟三、確定影響進(jìn)口風(fēng)量預(yù)測公式計(jì)算得到的進(jìn)口風(fēng)量與實(shí)際出口風(fēng)量對比不同工 況有一定的偏差的主要因素，所述因素如下：靜葉角度、主蒸汽流量、出風(fēng)壓力（室內(nèi)測量 點(diǎn))、動力油壓(控制靜葉）； 步驟四、獲得鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量、靜葉角度、主蒸汽流量、出風(fēng)壓力、動力油壓；預(yù)測進(jìn)口 風(fēng)量Fa的計(jì)算值時間點(diǎn)與此一致，對實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波和正態(tài)化數(shù)據(jù)預(yù)處理， 具體為在DCS控制系統(tǒng)中利用濾波模塊對鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量、靜葉角度、主蒸汽流量、出風(fēng)壓 力、動力油壓等測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理，濾波時間設(shè)置1秒，以此來減少干擾信號的影 響；采集濾波后的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測進(jìn)口風(fēng)量Fa的計(jì)算值時間點(diǎn)與此采集時間點(diǎn)一致，對得 出的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，去除異常點(diǎn)，確保回歸計(jì)算中的數(shù)據(jù)是正態(tài)分布的。
[0008] 步驟五、基于預(yù)處理后實(shí)際數(shù)據(jù)，通過回歸得出結(jié)論：主蒸汽流量、出風(fēng)壓力（室內(nèi) 測量點(diǎn)）是偏差存在的顯著因子，得出回歸方程 其中AF :風(fēng)量偏差；F' ：主蒸汽流量；P' ：出口風(fēng)壓（室內(nèi)）， 得到最終公式： 步驟六、在DCS組態(tài)中增加 PID控制器來組態(tài)"定進(jìn)口風(fēng)量"控制回路，將&作為PID 調(diào)節(jié)器的風(fēng)量實(shí)際值PV，設(shè)定風(fēng)量的指令SP由鼓風(fēng)運(yùn)行人員或高爐經(jīng)過通信方式給出，當(dāng) 指令給出時，PID控制器根據(jù)風(fēng)量設(shè)定指令SP和風(fēng)量實(shí)際值PV之間的偏差來自動調(diào)整PID 輸出值〇P，0P值最終通過DCS的模擬量輸出卡件輸出4-20毫安信號來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的靜葉 裝置，達(dá)到自動調(diào)節(jié)靜葉角度向高爐穩(wěn)定供風(fēng)的效果；同時在DCS中增加"選擇控制器模 塊"和"手自動控制器模塊"來組態(tài)手自動跟蹤控制功能，當(dāng)操作員選擇"定進(jìn)口風(fēng)量"時， "選擇控制器模塊"將"定進(jìn)口風(fēng)量"的選擇結(jié)果送給"手自動控制器模塊"，"手自動控制器 模塊"將"定進(jìn)口風(fēng)量"控制回路中的PID的設(shè)定值和輸出值送給"定出口風(fēng)量"控制回路， 作為"定出口風(fēng)量"控制回路的PID的設(shè)定值和輸出值。這樣，若操作員重新選擇"定出口 風(fēng)量"時，切換瞬間"定出口風(fēng)量"回路的設(shè)定值與原"定進(jìn)口風(fēng)量"回路一致，確保了偏差 不變，因此此時輸出值OP不會變動；"定出口風(fēng)量"回路的輸出值與原"定進(jìn)口風(fēng)量"回路 一致，確保了輸出不變，即控制鼓風(fēng)機(jī)靜葉的4-20毫安信號值不變，因而實(shí)現(xiàn)了切換過程 中的靜葉仍能保持不動，保證供風(fēng)平穩(wěn)，達(dá)到無擾切換。選擇"定進(jìn)口風(fēng)量"時亦同理，當(dāng)操 作員選擇手動控制風(fēng)量時，上述兩個自動控制回路都跟蹤手自動控制器的手動值，這樣就 可實(shí)現(xiàn)兩種模式之間以及手動和自動之間的在線無擾切換，從而解決了檢修某一回路測量 元件需要退出自動甚至停機(jī)的技術(shù)難題。
[0009] 步驟七、在DCS中組態(tài)控制策略，限定鼓風(fēng)機(jī)定風(fēng)量投入自動的條件，系統(tǒng)自動檢 查已投入自動回路的風(fēng)量狀態(tài)，如果設(shè)定值與測量值之間測量超限，或者風(fēng)量每秒鐘瞬時 波動超過100立方，自動回路切回手動回路，該邏輯所包括的動態(tài)監(jiān)測風(fēng)量變化值能及時 判斷風(fēng)量異常狀態(tài)并切回