专利名称：转炉吹氧压力自适应调节控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明有关一种冶金行业炼钢转炉工艺中的转炉吹炼控制系统与方法，特别是指一种转炉吹氧压力自适应调节控制系统及其控制方法。
背景技术：
转炉吹氧一般配合氧枪升降连锁控制，当氧枪下降到开氧点高度时，自动打开氧气切断阀，并将氧气调节阀开到一个预设定的开度，来自外部氧气管的氧气充入氧枪，通过氧枪的喷嘴喷到转炉中。当检测到瞬时氧气流量达到PLC (Programmablelogic Controller,可编程逻辑控制器)系统预设定值的时候，再将氧气调节阀转为PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)自动控制。这种控制方法存在一个缺陷:即对于氧气管网的压力要求比较稳定，当氧气管网压力波动的时候，在吹炼初期，由于氧气压力调节阀是先开到一个初始的固定预设定开度，氧气管网压力的波动势必造成初始阶段氧气流量的波动。对于传统的转炉湿法除尘工艺来说，前几分钟吹炼过程中通过氧气与钢水中的碳反应，产生的煤气都是直接通过放散烟囱排掉，而且湿法除尘没有电除尘器，不存在安全隐患，所以采用这种方法没有问题；但是对于转炉干法除尘来说，由于设置有电除尘器，所有的放散、回收管道都在电除尘器后面，这就意味着氧气与碳反应产生的CO在任何时候都会经过电除尘器，如果CO浓度超过了电除尘器的爆炸极限，就会形成泄爆。而如果在吹炼初期对氧气的瞬时流量控制不好，造成剧烈波动，就会使炉内CO浓度突然急剧上升，从而引起电除尘器的紧急泄爆。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种根据不同的氧气压力自动调整氧气调节阀初始预设定开度的转炉吹氧压力自适应调节控制系统及其控制方法。为达到上述目的，本发明提供一种转炉吹氧压力自适应调节控制系统，其包括有转炉吹炼PLC控制系统以及由该PLC控制系统控制的氧气压力调节阀、氧气流量调节阀、第一氧气压力变送器、第二氧气压力变送器、流量孔板、氧气差压变送器、氧气入口切断阀与氧气出口切断阀；该第一氧气压力变送器一端连接氧气管网，另一端连接氧气入口切断阀的一端，该氧气入口切断阀的另一端连接氧气压力调节阀，该氧气压力调节阀通过第二氧气压力变送器连接流量板孔，该流量板孔通过管路连接氧枪，该管路设有所述氧气流量调节阀与氧气出口切断阀，该氧气出口切断阀位于靠近氧枪的一端，该氧气差压变送器连接该流量孔板并控制该流量孔板的开孔大小，其中该第一氧气压力变送器用于对该氧气压力调节阀前的入口压力进行检测，该第二氧气压力变送器用于对该氧气压力调节阀后的出口压力进行检测。所述氧气流量调节阀包括有第一氧气流量调节阀与第二氧气流量调节阀，所述氧气出口切断阀包括有第一氧气出口切断阀与第二氧气出口切断阀，所述流量孔板与氧枪之间的管路为两路，该流量孔板通过其中一管路上的第一氧气流量调节阀与第一氧气出口切断阀连接一氧枪，该流量板孔通过另一管路上的第二氧气流量调节阀与第二氧气出口切断阀连接另一氧枪，两氧枪轮流对转炉进行吹氧。本发明还提供一种转炉吹氧压力自适应调节控制方法，该方法包括如下步骤:
(1)将氧气压力调节阀、氧气流量调节阀、第一氧气压力变送器、第二氧气压力变送器、氧气流量孔板、氧气入口切断阀与氧气出口切断阀的信号接入PLC控制系统，并完成系统的单点调试，其中该第一氧气压力变送器一端连接氧气管网，另一端连接氧气入口切断阀的一端，该氧气入口切断阀的另一端连接氧气压力调节阀，该氧气压力调节阀通过第二氧气压力变送器连接流量板孔，该流量板孔通过管路连接氧枪，该管路设有所述氧气流量调节阀与氧气出口切断阀，该氧气出口切断阀位于靠近氧枪的一端；
(2)将画面的人机接口HMI与PLC系统相连；
(3)通过第一氧气压力变送器与第二氧气压力变送器分别检测氧气压力调节阀入口压力、氧气压力调节阀出口压力，并运用画面的数据趋势曲线软件记录氧气压力调节阀入口压力、氧气压力调节阀出口压力、压力调节阀输出值三个参数；
(4)通过人为控制使氧气压力调节阀入口压力达到不同的数值，通过调整氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到同一数值，不同的调节阀入口压力对应的调节阀出口压力相同；` (5)通过观察步骤(4)中参数的趋势曲线，得出比较理想的经验数据，整理成氧气管网入口压力与氧气压力调节阀初始开度设置的一次曲线，并将其设置于PLC程序中。所述步骤(4)具体包括:
1、通过人为控制使氧气压力调节阀入口压力达到2.0MPa，通过调整氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ；
i1、人为改变氧气压力调节阀入口压力达到1.7MPa，改变氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ；
ii1、再次人为改变氧气压力调节阀入口压力达到1.4MPa，改变氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa。利用本发明的转炉吹氧压力自适应调节控制系统及其方法，可以根据不同的氧气压力自动设置不同的氧气压力调节阀初始预设定开度，以保证每次开氧的时候，虽然氧气压力可能不一样，但是从调节阀出来的氧气流量基本一致，从而圆满地解决了在吹氧初期，由于氧气压力不同造成的初始流量不合理引起的电除尘器泄爆问题。
图1为本发明转炉吹氧压力自适应调节控制系统的结构原理图。
具体实施例方式为便于对本发明的结构及方法及其效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。如图1所示，本发明的转炉吹氧压力自适应调节控制系统包含有转炉吹炼PLC控制系统(图中未示出)以及由该PLC控制系统控制的氧气压力调节阀1、氧气流量调节阀、第一氧气压力变送器2、第二氧气压力变送器3、流量孔板4、氧气差压变送器40、氧气入口切断阀5与氧气出口切断阀。第一氧气压力变送器2 —端连接氧气管网6，另一端连接氧气入口切断阀5的一端，该氧气入口切断阀5的另一端连接氧气压力调节阀1，该氧气压力调节阀I通过第二氧气压力变送器3连接流量板孔4，该流量板孔4通过管路连接氧枪，该管路设有氧气流量调节阀与氧气出口切断阀，该氧气出口切断阀位于靠近氧枪的一端。流量孔板4同时还连接氧气差压变送器40，氧气差压变送器40测量出的差压值与流量成线性关系，根据差压值来调节流量孔板4的开孔大小以调节氧气流量。本发明中的流量孔板4与氧枪之间的管路可为两路，该流量孔板4通过其中一管路上的第一氧气流量调节阀70与第一氧气出口切断阀80连接一氧枪90，该流量板孔4通过另一管路上的第二氧气流量调节阀71与第二氧气出口切断阀81连接另一氧枪91，两氧枪轮流对转炉10进行吹氧。其中第一氧气压力变送器2用于对氧气压力调节阀I前的入口压力进行检测，第二氧气压力变送器3用于对氧气压力调节阀I后的出口压力进行检测。在调试阶段可采用画面历史数据趋势曲线的方法记录下氧气压力调节阀初始开度、以及阀后的压力值。然后人为改变氧气管网的压力，并尝试通过改变氧气压力调节阀的初始开度，使氧气压力调节阀 阀后压力能保持不变，通过对比不同的氧气管网压力和不同的氧气压力调节阀初始开度，得出一个氧气管网压力与氧气压力调节阀初始开度的一次曲线，这样当氧气管网的压力发生变化时，即可根据此线性曲线调节氧气压力调节阀的初始开度，自动的调整到一个理想的角度。本发明中对转炉吹氧压力自适应调节控制方法为:
1、将本发明中各设备的信号接入PLC控制系统，并完成系统的单点调试；
2、将画面的人机接口HMI (Human Machine Interface)与PLC系统相连；
3、通过第一氧气压力变送器与第二氧气压力变送器分别检测氧气压力调节阀入口压力、氧气压力调节阀出口压力，并运用画面的数据趋势曲线软件记录氧气压力调节阀入口压力、氧气压力调节阀出口压力、压力调节阀输出值三个参数；
4、通过人为控制使氧气压力调节阀入口压力达到2.0MPa(或以上)，通过调整氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ；
5、人为改变氧气压力调节阀入口压力，达到1.7MPa左右，改变氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ；
6、再次人为改变氧气压力调节阀入口压力，达到L4MPa左右，改变氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ；
7、通过观察上述参数的趋势曲线，得出比较理想的经验数据，整理成氧气管网入口压力与氧气压力调节阀初始开度设置的一次曲线，并将其设置于PLC程序中。至此，一次完整的转炉吹氧压力自适应调节控制系统设定工作就全部结束了。在转炉吹炼的初期，采用本方法进行开环控制，当氧气的瞬时流量达到设定流量值时，再转入PID自动调节。以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而并非用以限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种转炉吹氧压力自适应调节控制系统，其特征在于，其包括有转炉吹炼PLC控制系统以及由该PLC控制系统控制的氧气压力调节阀、氧气流量调节阀、第一氧气压力变送器、第二氧气压力变送器、流量孔板、氧气差压变送器、氧气入口切断阀与氧气出口切断阀；该第一氧气压力变送器一端连接氧气管网，另一端连接氧气入口切断阀的一端，该氧气入口切断阀的另一端连接氧气压力调节阀，该氧气压力调节阀通过第二氧气压力变送器连接流量板孔，该流量板孔通过管路连接氧枪，该管路设有所述氧气流量调节阀与氧气出口切断阀，该氧气出口切断阀位于靠近氧枪的一端，该氧气差压变送器连接该流量孔板并控制该流量孔板的开孔大小，其中该第一氧气压力变送器用于对该氧气压力调节阀前的入口压力进行检测，该第二氧气压力变送器用于对该氧气压力调节阀后的出口压力进行检测。
2.如权利要求1所述的转炉吹氧压力自适应调节控制系统，其特征在于，所述氧气流量调节阀包括有第一氧气流量调节阀与第二氧气流量调节阀，所述氧气出口切断阀包括有第一氧气出口切断阀与第二氧气出口切断阀，所述流量孔板与氧枪之间的管路为两路，该流量孔板通过其中一管路上的第一氧气流量调节阀与第一氧气出口切断阀连接一氧枪，该流量板孔通过另一管路上的第二氧气流量调节阀与第二氧气出口切断阀连接另一氧枪，两氧枪轮流对转炉进行吹氧。
3.一种转炉吹氧压力自适应调节控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (1)将氧气压力调节阀、氧气流量调节阀、第一氧气压力变送器、第二氧气压力变送器、氧气流量孔板、氧气入口切断阀与氧气出口切断阀的信号接入PLC控制系统，并完成系统的单点调试，其中该第一氧气压力变送器一端连接氧气管网，另一端连接氧气入口切断阀的一端，该氧气入口切断阀的另一端连接氧气压力调节阀，该氧气压力调节阀通过第二氧气压力变送器连接流量板孔，该流量板孔通过管路连接氧枪，该管路设有所述氧气流量调节阀与氧气出口切断阀，该氧气出口切断阀位于靠近氧枪的一端； (2)将画面的人机接口HMI与PLC系统相连； (3)通过第一氧气压力变送器与第二氧气压力变送器分别检测氧气压力调节阀入口压力、氧气压力调节阀出 口 压力，并运用画面的数据趋势曲线软件记录氧气压力调节阀入口压力、氧气压力调节阀出口压力、压力调节阀输出值三个参数； (4)通过人为控制使氧气压力调节阀入口压力达到不同的数值，通过调整氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到同一数值，不同的调节阀入口压力对应的调节阀出口压力相同； (5)通过观察步骤(4)中参数的趋势曲线，得出比较理想的经验数据，整理成氧气管网入口压力与氧气压力调节阀初始开度设置的一次曲线，并将其设置于PLC程序中。
4.如权利要求3所述的转炉吹氧压力自适应调节控制方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括: i、通过人为控制使氧气压力调节阀入口压力达到2.0MPa，通过调整氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ； i1、人为改变氧气压力调节阀入口压力达到1.7MPa，改变氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa ； ii1、再次人为改变氧气压力调节阀入口压力达到1.4MPa，改变氧气压力调节阀的初始开度，使调节阀出口压力达到1.2 MPa。
全文摘要
本发明公开了一种转炉吹氧压力自适应调节控制系统及其控制方法，该系统包括有转炉吹炼PLC控制系统以及由PLC控制系统控制的氧气压力调节阀、流量调节阀、氧气差压变送器、第一氧气压力变送器、第二氧气压力变送器、氧气流量孔板、氧气入口切断阀与氧气出口切断阀；第一氧气压力变送器一端连接氧气管网，另一端连接氧气入口切断阀的一端，氧气入口切断阀的另一端连接氧气压力调节阀，氧气压力调节阀通过第二氧气压力变送器连接流量板孔，流量板孔通过管路连接氧枪，该管路设有氧气流量调节阀与氧气出口切断阀。本发明可根据不同的氧气压力自动设置不同的氧气压力调节阀初始预设定开度，保证每次开氧的时候，从调节阀出来的氧气流量基本一致。
文档编号C21C5/30GK103184303SQ20131010711
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者叶理德, 吉青, 董辉 申请人:中冶南方工程技术有限公司