智能余热锅炉优化控制方法与流程

本发明涉及冶金制造及设计技术领域，特别涉及一种基于冶炼大数据分析的智能余热锅炉优化控制方法。

背景技术：

余热锅炉作为一种节能、减排设备是冶炼工艺中不可或缺的关键环节，其主要作用是将冶炼工艺中炉体产生的烟气进行降温，同时将烟气降温环节释放的热量用于产生蒸汽，蒸汽再被用于其他生产工序。余热锅炉运行的稳定性直接关系到冶炼工艺的作业率及后续相关系统的可靠运行。

在现有冶炼行业中已对余热锅炉中的数据信号进行了采集和控制，涉及信息量较大，较为重要的检测参数采用PID控制：例如汽包液位采用三冲量计算对液位进行修正后进行控制，汽包压力根据烟气温度变化判断蒸汽量进行控制，确保汽包在生产运行过程中安全可靠。同时，设备之间采用联锁和系统设置进行控制：例如循环泵自带备用，振打装置定时启动。

余热锅炉的前端冶炼工序产生烟气与循环泵供水进行热交换，由此产生的汽水化合物在汽包内进行汽水分离，水用于再次使用，蒸汽送至其余工序。由于在实际工程运行过程中，前端冶炼工序运行情况(如启动、停止、正常、加料量变动等)时常发生变动，造成烟道内的烟气量、蒸汽量、水量变化频繁，经常因为余热锅炉控制系统中信息量不全造成自动控制失调。为了确保整体工程的安全运营，此时通常采用手动控制替代自动控制，人工投入较多，自动化利用率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可基于冶炼大数据分析对自动控制模式进行不断优化的智能余热锅炉优化控制系统。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种智能余热锅炉优化控制方法，包括：

检测余热锅炉的周边仪表，得到检测数据；

根据所述检测数据判断所述余热锅炉是否处于手动控制模式以及所述余热锅炉的运行状态是否正常；以及

如果所述余热锅炉处于手动控制模式且所述余热锅炉的运行状态正常，则记录所述检测数据并将其作为自动控制回路的设定值，对所述余热锅炉的自动控制模式进行优化。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的一个实施方式中，所述余热锅炉包括余热锅炉汽包、与所述余热锅炉汽包连通的余热锅炉烟道以及向所述余热锅炉烟道供水的循环泵，所述周边仪表包括：与所述余热锅炉汽包连接的调节阀，用于控制所述余热锅炉汽包的液位；与所述余热锅炉汽包连接的液位变送器，用于检测所述余热锅炉汽包的液位；与所述余热锅炉汽包连接的所述压力变送器，用于检测所述余热锅炉汽包的压力；与所述余热锅炉烟道连接的测温元件，用于检测与所述余热锅炉烟道的烟气温度；与所述余热锅炉烟道连接的振打装置，用于清除所述余热锅炉烟道的粉尘；与所述循环泵连接的控制箱，用于控制循环泵；与所述余热锅炉汽包连接的汽包给水流量变送器，用于检测给水量；以及与所述余热锅炉汽包连接的汽包蒸汽出口流量变送器，用于检测蒸汽流量。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，根据所述调节阀、所述振打装置和所述循环泵控制箱的检测数据判断所述余热锅炉是否处于手动控制模式。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，根据所述液位变送器、所述压力变送器、所述测温元件、所述汽包给水流量变送器和所述汽包蒸汽出口流量变送器的检测数据判断所述余热锅炉的运行状态是否正常。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，在判断所述余热锅炉是否处于手动控制模式以及所述余热锅炉的运行状态是否正常之前，还包括传输所述余热锅炉的前端冶炼工序的工况，并对所述工况进行分类。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，将所述工况按照启动、停止、正常和异常进行分类。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，还包括单选一类工况，判断所述余热锅炉是否处于手动控制模式以及所述余热锅炉的运行状态是否正常。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，对所述检测数据进行多次采样。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，对所述检测数据的采样次数进行判断：如果所述采样次数未达到一预设次数，则继续进行采样；以及如果所述采样次数达到该预设次数，则将多次采样的检测数据取平均值以作为所述设定值，并将当前采样次数更改为零。

在本发明的智能余热锅炉优化控制方法的另一个实施方式中，如果所述余热锅炉处于自动控制模式，则监控所述余热锅炉的运行情况，并根据所述设定值修改自动控制模式中的预设参数。

本发明的智能余热锅炉优化控制方法是基于冶炼大数据分析，可以存储大量实时检测数据并对每类工况下运行较好的控制信息进行记录，将其作为该类工况下自动控制回路的设定值，从而对自动控制模式不断优化，提高余热锅炉控制系统的自适应能力，确保余热锅炉控制系统的工作始终处于稳定状态，进而降低人工投入成本。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的智能余热锅炉优化控制系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施方式的智能余热锅炉优化控制方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：余热锅炉

2：前端冶炼工序

3：余热锅炉烟道

4：循环泵

5：供水工序

6：后端工序

7：余热锅炉汽包

8：调节阀

9：液位变送器

10：压力变送器

11：前端工序控制器

12：测温元件

13：振打装置

14：控制箱

15、16：流量变送器

17：余热锅炉控制器

171：通讯模块

172：接收模块

173：控制模块

174：工况区分模块

175：监控模块

176：分析模块

177：历史记录模块

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

图1为本发明一个实施方式的智能余热锅炉优化控制系统的结构示意图，如图1所示，智能余热锅炉优化控制系统包括：包含余热锅炉汽包7的余热锅炉1、对前端冶炼工序2的工况进行监控的前端工序控制器11、余热锅炉烟道3、循环泵4以及余热锅炉控制器17。

前端冶炼工序2产生的高温烟气首先上升进入余热锅炉烟道3，同时供水工序5通过循环泵4向余热锅炉烟道3提供冷却水，高温烟气和冷却水在余热锅炉烟道3内部进行热交换，所产生的汽水供给至余热锅炉汽包7。

余热锅炉汽包7对汽水进行分离处理后得到蒸汽和水，其中蒸汽提供至后端工序6，以进行后续应用，如蒸汽发电等，而水可通过调节阀8再次进行循环泵4中，以循环使用。

余热锅炉是一个多输入、多输出且各项控制参数相互耦合的复杂系统，汽包水位是余热锅炉系统非常重要的被控变量，而汽包水位的变化通常与汽包压力的变化有关，因此，在余热锅炉汽包7上设置与余热锅炉汽包7连接的液位变送器9和压力变送器10，其中液位变送器9用于检测汽包液位，压力变送器10用于检测汽包压力，从而在生产过程中将汽包压力控制在一定的范围内。

余热锅炉烟道3的周边设置测温元件12以检测烟道温度，同时为防止烟尘在烟道内堆积，还设置振打装置13以对烟道进行除尘。

循环泵4用于控制向余热锅炉烟道3供水的流量，其与供水工序5相连，并由控制箱14进行控制。

余热锅炉汽包7与循环泵4之间设置调节阀8控制余热锅炉汽包的液位，液位较高时可将余热锅炉汽包7内的水传输至循环泵4内，从而实现循环使用。

循环泵4与供水工序5之间设置流量变送器15(汽包给水流量变送器)，以检测给水量。余热锅炉汽包7与后端工序6之间设置流量变送器16(汽包蒸汽出口流量变送器)，以检测所输出的蒸汽流量。

余热锅炉控制器17用于判断余热锅炉1是否处于手动控制模式以及余热锅炉1的运行状态是否正常，根据判断结果存储余热锅炉周边仪表的检测数据并对余热锅炉的自动控制模式进行优化。

余热锅炉周边仪表包括上述的调节阀8、液位变送器9、压力变送器10、测温元件12、振打装置13、控制箱14、汽包给水流量变送器15以及汽包蒸汽出口流量变送器16。

如图1所示，余热锅炉控制器17包括通讯模块171、接收模块172、控制模块173、工况分区模块174、监控模块175、分析模块176以及历史记录模块177，其中通讯模块171连接工况分区模块174，监控模块175连接接收模块172、控制模块173以及分析模块176，历史记录模块177连接工况分区模块174、监控模块175和分析模块176。

通讯模块171接收前端工序控制器11传输的工况数据，之后将工况数据至工况分区模块174，工况分区模块174根据工况数据将前端冶炼工序2的工况进行分类，例如可分为启动、停止、正常、异常等，也可根据前端工序加料量进行分类，以对不同类别的工况进行不同的检测和数据分析。

需要注意的是，本发明中的“工况”是指某一工序中设备或物料在工作过程下的运行状态，可通过多种方式进行监测和数据收集。

监控模块175对接收模块172、控制模块174内的数据统一管理。

接收模块172用于接收余热锅炉周边仪表的检测数据(调节阀8、液位变送器9、压力变送器10、测温元件12、振打装置13、控制箱14、汽包给水流量变送器15、汽包蒸汽出口流量变送器16)，之后将检测数据传输至监控模块175，监控模块175根据调节阀8、振打装置13和控制箱14的检测数据判断余热锅炉1是否处于手动控制模式，并根据液位变送器9、压力变送器10、测温元件12、汽包给水流量变送器15和汽包蒸汽出口流量变送器16的检测数据判断余热锅炉1的运行状态是否正常。

控制模块173则接收来自监控模块175的数据并对相关设备(调节阀8、振打装置13和控制箱14)进行控制，例如可在监控模块175的指令下控制调节阀8、振打装置13和控制箱14进行相应的调节。

历史记录模块177同时接收来自工况分区模块174的工况数据以及来自监控模块175的检测数据，并将其实时记录存储，之后传输至分析模块176，分析模块176将数据进行对比和计算后再次传输至监控模块175，以使监控模块175可根据计算后的数据向控制模块173发送调节指令。

当余热锅炉1处于手动控制模式且余热锅炉1的运行状态正常时，历史记录模块177所记录的检测数据可作为一类工况下自动控制回路的设定值反馈至自动控制系统，后续可利用这些设定值作为参数优化自动控制模式。

图2为本发明一个实施方式的智能余热锅炉优化控制方法的流程图，如图2所示，利用上述智能余热锅炉优化控制系统，智能余热锅炉优化控制方法包括：

步骤S101，检测余热锅炉1的周边仪表(调节阀8、液位变送器9、压力变送器10、测温元件12、振打装置13、控制箱14、汽包给水流量变送器15以及汽包蒸汽出口流量变送器16)的相关参数，得到检测数据，通过通讯模块171获得余热锅炉1的前端冶炼工序2的工况。

步骤S102，使用工况区分模块174将前端工序的工况不同的数据进行分类，例如可将工况按照启动、停止、正常和异常进行分类，之后传输至历史记录模块177实时存储。

步骤S103，单选一类工况，根据接收模块172所接收到的检测数据，监控模块175判断余热锅炉1是否处于手动控制模式，例如可根据调节阀8、振打装置13和控制箱14的检测数据来进行判断。

若步骤S103中监控模块175判断余热锅炉1处于手动控制模式，则进行步骤S104，根据接收模块172所接收到的检测数据，监控模块175判断余热锅炉1的运行状态是否正常，例如可根据液位变送器9、压力变送器10、测温元件12、汽包给水流量变送器15和汽包蒸汽出口流量变送器16的检测数据来进行判断，即判断汽包液位、汽包压力、烟道温度等是否在正常范围内，从而判断每次手动控制的可靠性。

若步骤S104中监控模块175判断余热锅炉1的运行状态正常，则进行步骤S105，记录当前余热锅炉1的控制数据(包括上述检测数据)，对检测数据进行多次采样。

可针对采样的次数设置一预设次数，例如5次、8次、10次等，在采样时进行步骤S106，对检测数据的采样次数进行判断，如果采样次数未达到预设次数，则重复步骤S105，继续进行采样，如果采样次数已达到该预设次数，则继续进行步骤S107，将多次采样的检测数据取平均值以作为该类工况下自动控制回路的设定值并反馈至智能余热锅炉优化控制系统中，同时将当前采样次数更改为零，方便数据的不断采集和优化。

若步骤S104中监控模块175判断余热锅炉1的运行状态不正常，则在步骤S104后直接进行步骤S108，继续通过监控模块175实时监控余热锅炉1的运行情况，待通过人工对设备进行调整后，再对余热锅炉1的运行状态重新进行判断，若判断结果显示余热锅炉1的运行状态变为正常，则可继续进行步骤S105-S107，反之则重复进行步骤S108和S104。

此外，若步骤S103中监控模块175判断余热锅炉1没有处于手动控制模式，而是处于自动控制模式，则进行步骤S109，通过监控模块175实时监控余热锅炉的运行情况，同时根据步骤S107中产生的设定值修改自动控制模式中的预设参数，从而不断优化自动控制模式。

综上所述，本发明的智能余热锅炉优化控制方法是基于冶炼大数据分析，可以存储大量实时检测数据并对每类工况下运行较好的控制信息进行记录，将其作为该类工况下自动控制回路的设定值，从而对自动控制模式不断优化，提高余热锅炉控制系统的自适应能力，确保余热锅炉控制系统的工作始终处于稳定状态，进而降低人工投入成本。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。