一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统及其方法与流程

文档序号:12441955阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,包括加热炉、PLC控制系统、传感器和调节阀;所述传感器包括空气支管流量传感器、煤气支管流量传感器、含氧量分析仪、炉温传感器、钢坯温度传感器和炉膛压力传感器;所述调节阀包括空气支管调节阀、煤气支管调节阀;

其特征在于,由所述PLC控制系统与空气支管流量传感器、空气支管调节阀相连接组成空气支管流量闭环控制系统;由PLC控制系统、含氧量分析仪、空气支管流量闭环控制系统组成以残氧含量为目标的主回路和以空气流量控制为副回路的残氧含量串级闭环控制系统;

由所述PLC控制系统与煤气支管流量传感器、煤气支管调节阀相连接组成煤气支管流量闭环控制系统;由PLC控制系统与炉温传感器、钢坯温度传感器、煤气支管流量闭环控制系统相连接组成以炉温为目标的主回路和以煤气流量控制为副回路的炉温串级闭环控制系统,并且在炉温控制中用钢坯温度作为炉温设定值的修正计算参数,形成了炉温串级双闭环控制系统;

由所述残氧含量串级闭环控制系统和所述炉温串级双闭环控制系统对每个加热段进行分别独立控制,共同组成蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,其特征在于,所述PLC系统由S7300PLC控制器、KTP1000触摸屏和工控机组成。

3.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,其特征在于,所述空气支管流量传感器和空气支管调节阀均分别设置在三个加热段的空气支管处,所述煤气支管流量传感器和煤气支管调节阀均分别设置在三个加热段的煤气支管处。

4.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,其特征在于,所述含氧量分析仪为氧化锆分析仪,分别设置所述均热段的在空气废气支管处和煤气废气支管处。

5.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,其特征在于,所述炉温传感器分别由炉顶外墙插入炉膛内的三个加热段处。

6.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,其特征在于,所述钢坯温度传感器为红外高温计,安装在加热炉出口除磷后处。

7.根据权利要求1所述的一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制系统,其特征在于,所述炉膛压力传感器分别设置在炉膛入口处和出口处。

8.一种蓄热式加热炉最佳燃烧控制方法,其特征在于,包括以下方法:

(1)烟气残氧含量自动控制方法:

步骤一、在均热段空气废气排烟管道和煤气废气排烟管道上分别安装一台含氧量分析仪,测量加热炉炉内的废气中的氧气含量O2%,经过氧含量修正计算,其值传递给空燃比PID控制器;

进一步,由于取样管路存在延迟,以及分析仪的采样分析过程需要一定的时间,也就是说在一个换向周期内,避开换向过渡过程及延迟时间t后,才能得到反映真实的炉内气氛测量结果。数据采集时间ts的取值范围为:

ts∈[t,T](蓄热式加热炉的换向周期为T);

比较每次测量值,取测量值中的最大值,得到实际烟气残氧含量为Rmax

步骤二、根据入炉钢坯的钢种和轧制规格等工艺要求,设定烟气残氧含量的目标参考值Rref,根据Rmax与Rref之间的差值大小及其变化率,在PLC控制程序中设定PID闭环程序,并设定好控制输出的有效范围,得出所需的空燃比值;

步骤三、由步骤二得出的空燃比值和由炉温控制系统计算出的所需煤气流量值计算出所需的空气流量;流量控制副回路交叉限幅控制后,计算空气阀门开度,控制空气调节阀,形成以残氧含量为目标的主回路和以空气流量控制为副回路的残氧含量串级闭环控制系统;如此,可不用复杂的计算公式即可自动调整空燃比的设定值,达到最终自动调节烟气氧含量的目的;

(2)炉温自动控制方法:

步骤一、在蓄热式加热炉的三个加热段分别设置炉温传感器,将测得的炉温数据传递给炉温PID控制器;

步骤二、炉温PID控制器接收到设定值T_sv,与实测值T_pv进行比较,得到偏差T_err,系统根据T_err的变化,采用PID算法计算相应的所需煤气流量,流量控制副回路交叉限幅控制后,计算煤气阀门开度,控制煤气调节阀;

进一步,炉温设定优化环节,在加热炉出口除鳞后安装红外高温计,测量钢坯的开轧温度,系统根据钢坯在炉内的前进速度,和加热炉各段的炉温等计算钢坯在炉内任意时刻的表面温度和芯部温度,同时根据钢坯的开轧温度、钢坯的钢种及轧制规格,以及影响加热过程的环境因素,如钢坯运行速度、实际设定炉温、钢坯环境温度(基于炉气温度检测值)对炉温设定值进行修正;最终实现以温度控制为目标的主回路和以流量控制为目标的副回路构成的温度—流量串级双闭环控制系统。

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