大型高炉无钟炉顶布料控制技术的研究与开发

大型高炉无钟炉顶布料控制技术的研究与开发内容摘要：

快的上料速度，又解决了因料流间隔时间过短导致炉顶未准备好装料而停主皮带工长提尺 探尺到米 排料尾期 开始排料 均压信号 禁止 排 料 指 令 选排料路径 关均压阀 开下密阀 开均压阀 开 调 节 阀 罐空延时 全开调节阀 开位延时 关调节阀 关下密阀 提尺 倾动 旋转步进 图 5 无料钟炉顶排料程序 放尺 10 的现象，为高炉的稳定顺行和提高利用系数创造了条件。 无钟炉顶步序控制模型的建立，优化 了无钟炉顶的工艺控制过程，使装排料程序层次分明﹑简洁明了，具有极强的可读性﹑可调整性和可移植性。 极大地方便了高炉的操作监控和人工调整，使炉顶布料速度明显提高，适应了大型高炉强化冶炼的要求。 (三 )、 无钟炉顶布料流量控制的改进 布料流量的偏移性振荡会导致实际布料时间、布料环及每环布料份数与工作矩阵不一致，即改变了炉料分布，造成了布料偏析。 布料偏析会导致高炉顶温异常，炉况恶化；同时过长的布料时间也会影响上料主皮带的正常运行，耽误炉顶上料。 这一切都不利于高炉上部调剂，给高炉高产低耗和稳定顺行造成威胁。 对于大型高炉，这种影 响尤其突出。 通过引入流量反馈和建立无钟炉顶流量控制模型能有效克服这些系统因素的干扰，提高无钟炉顶布料流量控制的精度，从而为实现高炉的稳定顺行和上部调剂的合理有效创造条件。 无钟炉顶流量控制模型 惯量 实际开度 计算开度 △ F F F0 流量给定 流量开度映射 驱动控制 惯性调节 流量检测 开度流量映射 流量反馈 惯性反馈 图 6 无料钟炉顶流量控制模型 11 1 流量给定环节： 流量给定： F= W/T F△ 其中： F△为流量偏差， T 为布料时间，可由布料矩阵给定，或由总布料份数乘每环布料时间（ 7． 5S）计算出来。 W 为炉料重量，按重量方式布料时，取自料罐称量装置；按时间方式布料时， 取自槽下传送值，这时只进行调节阀开度的设定而不进行调节阀流量的反馈控制。 2 流量开度映射环节： 料流调节阀开度与流量的对应关系为非线性曲线，选取流量 开度曲线上绝对变化率较大的拐点，将流量 开度曲线分割成几部分，则每一部分可按直线对待和处理，这便是流量开度曲线分段线性化的理论基础。 流量开度曲线分段线性化后，流量 开度的映射及其反馈控制在计算机中很容易实现。 一般选取九个拐点便足以满足流量开度曲线分段线性化的要求。 分段线性化的流量开度曲线函盖料流调节阀的整个开关行程，保持了流量开度曲线的连惯一致性，拐点 机动性强，选择面宽，检测调整方便。 尤其重要的是，它为流量反馈环节提供了切入点。 矩阵号﹑步号﹑料种﹑布料方向﹑布料时间 布料角度﹑角位及其份量 流量给定 重量 炉顶称量值 矩阵号﹑步号﹑料种﹑重量 炉料比重﹑粒度﹑粘湿度 4— 20mA 4— 20mA 4— 20mA 称量处理器 BLT 输入 模块 BLT程序处理 BLT 布料矩阵 槽下 PLC 图 7 流量给定环节数据流程图 压力补偿变送器 料罐称量传感器 称斗称量传感器 12 分段线性化的流量开度曲线计算方法： (1) 计算流量：流量 =流量给定 — 流量偏差 即： F= Fi— △ F (2) 寻找线性段：即根据流量值确定它所在的线性段。 如图中 F∈（ Fa， Fb）确定它位于（ A， B）线性段。 (3) 获取线性段特征值：（ A， B）线性段的特征值有： Sa， Sb， Fa， Fb (4) 计算线性开度： S= Sa+（ F－ Fa）（ Sb－ Sa）／（ Fb－ Fa） (5) 计算映射开度：设定开度 Si=S+△ S 当流量小 于截止流量（最小限幅）时，以截止流量作为输入进行映射：当流量大于饱和流量（最大限幅）时，以饱和流量作为输入进行映射。 以上两情况都不进行流量的反馈控制。 A B Fb F Fa Sa S Sb （图 8 流量开度线性化映射） S（ 度） 0 F（ Kg/s） 13 3 流量检测环节： 实测的布料流量变化曲线如下 : (1) 炉料的密度﹑粒度﹑流动性及调节阀的出口压差决定了调节阀只有开至一定角度才有流量值，图中（ O， A）段； (2) 只有当调节阀开至设定角度不再动作时，流量值才相对稳定下来，图中（ A， B）段为开阀过程，（ B， C）段为相对稳定的布料阶段； (3) 布料过程实质是无数次微小的悬料与蹦料的交替组合，因此恒定 开度下的流量值具有波动性，如图中波峰 M﹑波谷 N；另外，流量信号相对于 PLC处理器的时滞性加剧了这种波动。 (4) 布料尾期有一个全开调节阀的过程，体现在曲线上（ C， D）段，流量值急速上升并随着炉料的排空而降至零。 (5) 经过延时﹑关阀，布料过程才告结束，图中（ D， E）段 流量检测程序： 扫描设定时间间隔的流量称为随机布料流量，如上图的流量变化曲线为间隔时间设定 5 秒的的流量随时间变化曲线，称为 5 秒流量趋势曲线。 时间间隔设定越小，流量波动越大，间隔时间小于 5 秒的流量趋势曲线波动太大，没有M F T C D E O A 图 9 恒定开度下实测的流量变化曲线 N B 14 实际意义； 扫描有效布料阶段的流量称为 有效布料流量，必须对流量时间曲线进行砍头去尾﹑削峰平谷的处理，才能得出精度较高的有效布料流量，这样的流量才适合用于流量开度映射和流量反馈； 有效布料流量必须在恒定开度下实测，开度波动＜ 0． 2。