项目名称:加热炉及加热炉炉温的控制方法和控制系统
- 首钢京唐钢铁联合有限责任公司
- 河北省唐山市曹妃甸工业区钢铁电力产业园
- 063200
- 边捷
- 03158872981
姓名 |
王培培 |
电话 |
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电子邮件 |
wangpphappy@163.com |
区号 |
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邮编 |
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通信地址 |
河北省唐山市曹妃甸工业区首钢京唐公司热轧作业部 |
专利类型 |
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专利状态 |
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申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
CN202110040697.5 |
2022-05-31 |
ZL202110040697.5 |
在冶金行业中,加热炉是热轧生产线的关键设备,加热板坯的性能直接影响板坯轧制工艺和成品的质量。加热炉根据炉型特点设计不同的控制策略,常见的控制策略包括常规控制和脉冲控制。常规控制通过控制空气、煤气流量调节阀的开口度进行炉温控制,常规控制模式的问题是氧化烧损率高,尤其当烧嘴处于低热负荷时,流量调节阀工作在非线性区域,具有温度控制精度低,空燃比失调,火焰刚度差等缺点;脉冲控制是通过脉冲控制器,控制烧嘴对应的煤气、空气快切阀的开闭时序进行炉温控制,烧嘴一旦工作就处于满负荷状态,故而脉冲控制能够保证火焰刚度,但由于烧嘴快切阀频繁开闭,存在加热炉的炉压波动大的问题,并对加热炉的工况,如烧嘴对应的快切阀开关性能提出了更高要求。对于一些已经服役一段时间的加热炉,很容易在局部出现烧嘴快切阀状态不佳等工况不符合要求的情况,如此脉冲控制模式将无法正常使用,也会影响板坯加热质量。
本发明公布一种常规控制和脉冲控制结合的炉温控制系统,控制系统可无绕切换。常规控制系统发明流量限幅模块、手自动无绕切换模块、空燃比分段差值计算模块等功能。在常规控制系统基础上,增加脉冲控制系统。脉冲控制系统发明炉温偏差补偿、虚拟分区、流量控制等功能。本发明充分发挥常规控制和脉冲控制的优势,既能克服常规控制小负荷时火焰刚度差,又能避免脉冲控制炉压波动大且对设备性能要求高的劣势,各个温度控制区灵活控制,实现不同工艺需求下自动烧钢。
1、本发明提供了一种加热炉炉温的控制方法,通过对加热炉分为多个炉温控制区,依次判断每个炉温控制区对应的加热炉分段工况是否是否满足第一预设条件,若满足第一预设条件则采用第一控制模式,也就是脉冲控制模式对当前炉温控制区进行控制。脉冲控制是通过炉温控制区中烧嘴的输出负荷量确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序;若不满足第一预设条件则采用第二控制模式,也就是常规控制模式对当前炉温控制区进行控制。常规控制是通过炉温控制模块控制空气、煤气流量调节阀的开度对炉温进行控制。其中,在常规控制模式下,对当前炉温控制区对应的加热炉分段工况进行是否满足第二预设条件的判断,若满足第二预设条件,则采用空煤气串级控制逻辑,若不满足第二预设条件则采用流量控制逻辑。上述控制方法的特点在于结合不同炉温控制区的具体分段工况,差异化的确定该炉温控制区是采用脉冲控制、空煤气串级控制、空煤气流量控制,可实现无绕切换。其中,不同控制模式切换预设条件为加热炉负荷量、烧嘴快切阀和调节阀设备工况、特殊的加热工艺等。
2、发明虚拟分区功能。对炉温控制区进行分区,获得多个炉温子控制区;获取每个炉温子控制区的实际炉温和设定炉温;根据实际炉温与设定炉温之间的第一温度偏差,确定每个炉温子控制区中烧嘴的输出负荷量;根据输出负荷量,确定每个炉温控制区中煤气快切阀和空气快切阀的开闭时序。
3、发明炉温偏差补偿功能。判断位于加热炉一侧的第一炉温子控制区与位于加热炉对侧的第二炉温子控制区之间的第二温度偏差是否大于温差阈值;若是,将第一炉温子控制区的煤气快切阀与第二炉温子控制区的煤气快切阀的动作控制同步;将第一炉温子控制区的空气快切阀和第二炉温子控制区的空气快切阀的动作控制同步。
5、发明流量限幅模块。根据实际空气流量对煤气流量设定值进行限幅;煤气流量限幅值范围为0.85×空气流量实际值~1.15×空气流量实际值。
6、发明手自动无绕切换模块。当煤气流量调节阀从手动设定切换至自动设定时,根据煤气流量实际值/煤气流量最大值,确定自动设定的初始时刻下,煤气流量调节阀的目标开度值。
7、发明空燃比分段差值计算模块。获取煤气的热值与空燃比的预设数据对;根据所述预设数据对进行线性插值,获得包括所述预设数据对的煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系;根据所述煤气热值分段区间与空燃比分段区间的映射关系,对加热炉的空燃比进行控制。
本发明专利已在首钢京唐钢铁联合有限责任公司2250mm热轧生产线加热炉成功应用,所提供的加热炉炉温控制技术是热轧生产线生产过程中的关键技术。适合推广到常规式炉型加热炉燃烧系统,控制系统灵活,可针对不同的工艺需求、不同的设备状态切换控制模式,投入后年创效益589万元,实现低燃耗、底烧损、低维护成本的全自动烧钢,具有广阔应用前景。