一种退火炉燃烧的控制方法及装置与流程

本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种退火炉燃烧的控制方法及装置。

背景技术：

旋转式退火炉是钢铁冶炼退火工艺中的重要设备，退火过程中炉况稳定性至关重要，直接影响到带钢产品的质量。

实际生产中退火炉由烧嘴调节输出的热量来控制输出温度，由于退火炉燃烧环路间的相互干扰极易导致烧嘴存在间隔开闭现象，烧嘴的间隔开闭导致炉温产生波动，炉温的控制精度很难得到有效控制。并且烧嘴的间隔开闭又进一步导致底板温度波动较大，使得底板温度呈现出明显的波浪式，进而对产品质量产生影响。现有技术中，旋转式退火炉多采用常规独立的环路燃烧控制方法，只能对各个环路的燃烧温度进行控制，不能对燃烧环路间的燃烧温度进行控制，导致炉温产生波动，燃烧的稳定性受到影响。

基于此，本发明提供一种退火炉燃烧的控制方法及装置，以解决现有技术中的上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种退火炉燃烧的控制方法及装置，用于解决现有技术中在退火工艺中，不能对燃烧环路间的燃烧温度进行控制，导致燃烧环路间相互干扰，炉温产生波动的技术问题。

本发明提供一种退火炉燃烧的控制方法，所述方法包括：

确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时，或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，触发温度补偿算法；

根据所述温度补偿算法计算环路间温度补偿值；

根据所述环路间温度补偿值计算所述当前环路补偿后的燃烧控制值；

根据所述补偿后的燃烧控制值控制所述当前环路的燃烧温度。

上述方案中，根据公式DV1＝PV1-SV1计算所述上一环路的温度偏差，当所述DV1>P04时，所述DV1为正偏差；其中，所述PV1为上一环路的实际温度值，所述SV1为上一环路的设定温度值，所述P04为上一环路偏差比较设定值。

上述方案中，根据公式DV3＝PV3-SV3计算所述下一环路的温度偏差，当所述DV3<P05时，所述DV3为负偏差；其中，所述PV3为下一环路的实际温度值，所述SV3为下一环路的设定温度值，所述P05为下一环路偏差比较设定值。

上述方案中，根据温度补偿算法计算环路间温度补偿值具体包括：

根据公式CPV＝[(DV1*P01)+(DV2*P02)+(DV3*P03)－DV2]*VNSW计算环路间温度补偿值CPV；其中，所述DV1为上一环路的温度偏差；所述P01为上一环路补偿调节系数，DV2为当前环路的温度偏差；P02为当前环路补偿调节系数；所述P03为下一环路补偿调节系数，所述DV3为下一环路的温度偏差；VNSW为补偿投入开关的状态值。

上述方案中，所述当前环路的温度偏差根据公式DV2＝PV2-SV2计算；其中，所述PV2为当前环路的实际温度值，所述SV2为当前环路的设定温度值。

上述方案中，根据所述环路间温度补偿值计算所述当前环路补偿后的燃烧控制值具体包括：

根据公式CV＝PV+CK*(VN(CPV)+CB)计算出所述当前环路补偿后的燃烧控制值；其中，所述PV为当前环路补偿前的燃烧控制值，所述CK为补偿增益，所述CB为补偿偏置，所述VN为所述CPV的补偿燃烧量。

本发明还提供一种退火炉燃烧的控制装置，所述装置包括：

第一确定单元，用于确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时，或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，根据所述补偿后的燃烧控制值控制所述当前环路的燃烧温度；

第一计算单元，用于根据所述温度补偿算法计算环路间温度补偿值；

第二计算单元，用于根据所述环路间温度补偿值计算所述当前环路的燃烧控制值。

上述方案中，所述第一确定单元用于根据公式DV1＝PV1-SV1计算所述上一环路的温度偏差，当所述DV1>P04时，所述第一确定单元确定所述DV1为正偏差；

所述第二确定单元用于根据公式DV3＝PV3-SV3计算所述上一环路的温度偏差，当所述DV3<P05时，所述DV3为负偏差；其中，所述PV1为上一环路的实际温度值，所述SV1为上一环路的设定温度值；所述P04为上一环路偏差比较设定值；所述PV3为下一环路的实际温度值，所述SV1为下一环路的设定温度值，所述P05为下一环路偏差比较设定值。

上述方案中，所述第一计算单元用于根据公式CPV＝[(DV1*P01)+(DV2*P02)+(DV3*P03)－DV2]*VNSW计算环路间温度补偿值CPV；其中，所述DV1为上一环路的温度偏差；所述P01为上一环路补偿调节系数，DV2为当前环路的温度偏差；P02为当前环路补偿调节系数；所述P03为下一环路补偿调节系数，所述DV3为下一环路的温度偏差；VNSW为补偿投入开关的状态值。

上述方案中，所述第二计算单元用于根据公式CV＝PV+CK*(VN(CPV)+CB)计算出所述当前环路补偿后的燃烧控制值；其中，所述PV为当前环路补偿前的燃烧控制值，所述CK为补偿增益，所述CB为补偿偏置，所述VN为所述CPV补偿燃烧量。

本发明提供了一种退火炉燃烧的控制方法，所述方法包括：确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时；或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，触发温度补偿算法；根据所述温度补偿算法计算环路间温度补偿值；根据所述环路间温度补偿值计算所述当前环路补偿后的燃烧控制值；根据所述补偿后的燃烧控制值控制所述当前环路的燃烧温度；如此，当上一环路出现正偏差时，减小当前环路的温度补偿值，从而减少当前环路对前一环路的热值贡献；当下一环路出现负偏差时，增大当前环路的温度补偿值，从而减少下一环路的热值损失，这样就避免燃烧环路间相互干扰，炉温产生波动。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的退火炉燃烧的控制方法流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的退火炉燃烧的控制装置结构示意图。

具体实施方式

为了解决在退火工艺中，不能对燃烧环路间的燃烧温度进行控制，导致燃烧环路间相互干扰，炉温产生波动的技术问题，本发明提供了一种退火炉燃烧的控制方法，所述方法包括：确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时；或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，触发温度补偿算法；根据温度补偿算法计算环路间温度补偿值；根据所述环路间温度补偿值计算所述当前环路补偿后的燃烧控制值，根据所述补偿后的燃烧控制值控制所述当前环路的燃烧温度。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种退火炉燃烧的控制方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤110，确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时，或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，触发温度补偿算法。

本步骤中，当确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时，或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，触发温度补偿算法。

具体地，所述上一环路的温度偏差可以根据公式(1)计算得出：

DV1＝PV1-SV1 (1)

在公式(1)中，DV1为所述上一环路的温度偏差，当所述DV1>P04时，所述DV1为正偏差；其中，所述PV1为上一环路的实际温度值，所述SV1为上一环路的设定温度值，P04为上一环路偏差比较设定值。

这里，所述DV1是实际温度值偏差值，为了保证控制精度，上一环路补偿调节系数P01是根据现场生产实际调试得出的补偿调节系数。所述上一环路偏差比较设定值P04的范围例如为-10℃～10℃。

进一步地，所述下一环路的温度偏差可以根据公式(2)计算得出：

DV3＝PV3-SV3 (2)

在公式(2)中，DV3为所述下一环路的温度偏差，当所述DV3<P05时，所述DV3为负偏差；其中，所述PV3为下一环路的实际温度值，所述SV3为下一环路的设定温度值，P05为下一环路偏差比较设定值。

这里，所述DV3是实际温度值偏差值，为了保证控制精度，下一环路补偿调节系数P03是根据现场生产实际调试得出的补偿调节系数。所述下一环路偏差比较设定值P05的范围例如为-10℃～10℃。

步骤111，根据温度补偿算法计算环路间温度补偿值。

本步骤中，当步骤110中任意一个条件成立或两个条件都成立时，都会触发补偿投入开关开启，根据温度补偿算法计算环路间温度补偿值。

具体地，根据公式(3)计算环路间温度补偿值CPV：

CPV＝[(DV1*P01)+(DV2*P02)+(DV3*P03)－DV2]*VNSW (3)

其中，在公式(3)中，所述P01为上一环路补偿调节系数，取值范围为-1～1，DV2为当前环路的温度偏差；P02为当前环路补偿调节系数，取值范围为-1～1；所述P03为下一环路补偿调节系数，取值范围为-1～1；VNSW为补偿投入开关的状态值，基于补偿投入开关是否处于开启状态，VNSW的取值不同，当所述开关开启时，VNSW的取值为1，当所述开关关闭时，VNSW的取值为0。

步骤112，根据所述环路间温度补偿值计算所述当前环路补偿后的温度补偿值。

本步骤中，当所述环路间温度补偿值CPV计算出之后，还需将CPV由当前燃烧环路的炉温控制PID转化为补偿燃烧量VN，再根据公式(4)计算所述当前环路的输入补偿后的燃烧控制值CV：

CV＝PV+CK*(VN(CPV)+CB) (4)

在公式(4)中，所述PV为当前环路补偿前PID燃烧控制值，CK为补偿增益，所述CB为补偿偏置，VN为CPV的补偿燃烧量。

步骤113，当补偿后的燃烧控制值计算出之后，根据所述补偿后的燃烧控制值控制所述当前环路的燃烧温度。

本实施例提供的退火炉燃烧的控制方法，当上一环路出现正偏差时，减小当前环路的温度补偿值，从而减少当前环路对前一环路的热值贡献；当下一环路出现负偏差时，增大当前环路的温度补偿值，从而减少下一环路的热值损失，这样就避免燃烧环路间相互干扰，炉温产生波动。

实施例二

相应于实施例一，本实施例还提供一种退火炉燃烧的控制装置，如图2所示，所述装置包括：第一确定单元21，第一计算单元22、第二计算单元23及控制单元24；其中，

第一确定单元21用于确定退火炉中当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时，或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，触发温度补偿算。

具体地，所述上一环路的温度偏差可以根据公式(1)计算得出：

DV1＝PV1-SV1 (1)

在公式(1)中，DV1为所述上一环路的温度偏差，当所述DV1>P04时，所述DV1为正偏差；其中，所述PV1为上一环路的实际温度值，所述SV1为上一环路的设定温度值，P04为上一环路偏差比较设定值。

这里，所述DV1是实际温度值偏差值，为了保证控制精度，上一环路补偿调节系数P01是根据现场生产实际调试得出的补偿调节系数。所述上一环路偏差比较设定值P04的范围例如为-10℃～10℃。

进一步地，所述下一环路的温度偏差可以根据公式(2)计算得出：

DV3＝PV3-SV3 (2)

在公式(2)中，DV3为所述上一环路的温度偏差，当所述DV3不大于零时，所述DV3为负偏差；其中，所述PV3为下一环路的实际温度值，所述SV3为下一环路的设定温度值。

这里，所述DV3是实际温度值偏差值，为了保证控制精度，下一环路补偿系数P03是根据现场生产实际经验得出的实际值。所述下一环路偏差比较设定值P05的范围例如为-10℃～10℃。

当所述第一确定单元21确定当前环路的上一环路的温度偏差为正偏差时，或确定所述当前环路的下一环路的温度偏差为负偏差时，都会触发补偿投入开关开启，所述第一计算单元22根据温度补偿算法计算环路间温度补偿值。

具体地，第一计算单元22根据公式(3)计算环路间温度补偿值CPV：

CPV＝[(DV1*P01)+(DV2*P02)+(DV3*P03)－DV2]*VNSW (3)

其中，在公式(3)中，所述P01为上一环路补偿调节系数，取值范围为-1～1，DV2为当前环路的温度偏差；P02为当前环路补偿调节系数，取值范围为-1～1；所述P03为下一环路补偿调节系数，取值范围为-1～1；VNSW为补偿投入开关的状态值，基于补偿投入开关是否处于开启状态，VNSW的取值不同，当所述开关开启时，VNSW的取值为1，当所述开关关闭时，VNSW的取值为0。

当所述环路间温度补偿值CPV计算出之后，还需将CPV由当前燃烧环路的炉温控制PID转化为补偿燃气量VN，所述第二计算单元23再根据公式(4)计算所述当前环路输入补偿后的燃烧控制值CV：

CV＝PV+CK*(VN(CPV)+CB) (4)

在公式(4)中，所述PV为当前环路补偿前PID燃烧控制值，CK为补偿增益，所述CB为补偿偏置，VN为CPV的补偿燃烧量。

当所述补偿后的燃烧控制值计算出之后，所述控制单元24根据所述补偿后的燃烧控制值控制所述当前环路的燃烧温度。

实际应用中，所述第一确定单元21，第一计算单元22、第二计算单元23及控制单元24可以由该装置中的分布式控制系统(DCS，Distributed Control System)、中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、现场控制单元(FCU，Fied Control Unit)、可编程逻辑阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、微控制单元(MCU，Micro Controller Unit)实现。

本实施例提供的退火炉燃烧的控制装置，当上一环路出现正偏差时，减小当前环路的温度补偿值，从而减少当前环路对前一环路的热值贡献；当下一环路出现负偏差时，增大当前环路的温度补偿值，从而减少下一环路的热值损失，这样就避免燃烧环路间相互干扰，炉温产生波动。

实施例三

实际应用中，利用实施例一提供的控制方法及实施例二提供的控制装置对退火炉的以A、B、C均热段三个燃烧环路进行控制时，具体实施如下：

其中，B为当前燃烧环路，A为当前环路的上一环路，C为当前环路的下一环路，设定炉温1200℃，即SV1＝SV2＝SV3＝1200℃；SV1为A环路炉温设定值，SV2为B环路炉温设定值，SV3为C环路炉温设定值。假如A环路实际炉温为1206℃，B环路实际炉温为1120℃，C环路实际炉温为1196℃。

则上一环路A的温度偏差可以根据公式(1)计算得出：

DV1＝PV1-SV1 (1)

根据公式(1)计算出的DV1的值是6。

这里，上一环路补偿调节系数P01是根据现场生产实际调试得出的补偿调节系数，P01＝-0.7。所述上一环路偏差比较设定值P04为0。

当将A环路的温度偏差计算出之后，根据公式(2)计算C环路的温度偏差：

DV3＝PV3-SV3 (2)

根据公式(2)计算出的C环路的温度偏差为-4。

这里，所述DV3是实际温度值偏差值，为了保证控制精度，下一环路补偿调节系数P03是根据现场生产实际调试得出的补偿调节系数。所述下一环路偏差比较设定值P05的值为0。

这里，根据偏差比较结果，DV1>0为正偏差，DV2没有偏差，DV3<0为负偏差，当DV1>0；DV3<0时满足补偿条件；

根据公式(3)计算B环路的环路间温度补偿值CPV：

CPV＝[(DV1*P01)+(DV2*P02)+(DV3*P03)－DV2]*VNSW (3)

其中，当所述DV1计算出之后，还需按照预设的上一环路补偿调节系数P01调整所述上一环路的温度偏差输出值；当所述DV3计算出之后，还需按照预设的下一环路补偿调节系数P03调整所述下一环路的温度偏差。在公式(3)中根据现场调试结果，设定P01＝-0.7，P02＝1，P03＝-0.5，因此计算CPV＝-2.2℃。即，当前环路B环路在原控制PID的基础上进行-2.2℃补偿，并将所述环路间温度补偿值CPV的计算结果-2.2℃由当前燃烧环路的炉温控制PID转化为补偿燃烧量VN，再根据公式(4)计算出所述当前环路输入补偿后的燃烧控制值CV：

CV＝PV+CK*(VN(CPV)+CB) (4)

在公式(4)中，CK＝1，CB＝0，并假设B环路的当前燃烧PID控制值PV＝23.8NM³/h，2.2℃的补偿燃烧量为3.1NM³/h，则输入补偿后的燃烧控制值CV为20.7NM³/h，最后即按照20.7NM³/h的燃烧控制值来控制当前环路的燃烧温度。

本实施例利用实施例一提供的退火炉燃烧的控制方法及实施例二提供的装置对退火炉的炉温进行控制，当上一环路出现正偏差时，减小当前环路的温度补偿值，从而减少当前环路对前一环路的热值贡献；当下一环路出现负偏差时，增大当前环路的温度补偿值，从而减少下一环路的热值损失，这样就避免燃烧环路间相互干扰，炉温产生波动。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。