專利名稱：一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置及方法，屬于煉鐵生產(chǎn)設(shè)備及方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱風(fēng)爐是煉鐵生產(chǎn)的重要設(shè)備，充壓過程是指熱風(fēng)爐燃燒過程中，熱風(fēng)閥和冷風(fēng)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，熱風(fēng)爐內(nèi)煙氣壓力在IOkPa以下，大大低于熱風(fēng)爐送風(fēng)系統(tǒng)壓力，閥板兩側(cè)承受很大壓差，熱風(fēng)爐由燃燒過程切換到送風(fēng)過程，必須從冷風(fēng)總管向熱風(fēng)爐內(nèi)充入冷風(fēng)，以均衡閥板兩側(cè)壓差，才能順利開啟閥門。充壓過程靠充壓閥完成，接自充壓冷風(fēng)管道。充壓閥為電動或液動切斷閥，充壓閥僅有全開或全關(guān)兩個(gè)閥位，熱風(fēng)爐充壓時(shí)，高爐入爐風(fēng)量突然減少，引起高爐內(nèi)壓力波動，這種現(xiàn)象隨著熱風(fēng)爐每次換爐充壓呈周期性出現(xiàn)，對高爐操作不利。雖然有的充壓閥靠閥門定位器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)粗略的手動開度控制，但也無法實(shí)現(xiàn)全自動充壓的精確控制。充壓控制基本依靠操作人員經(jīng)驗(yàn)手工操作，充壓閥基本處于全開狀態(tài)，由于操作員控制 水平參差不齊，造成高爐爐頂壓力參數(shù)不穩(wěn)定，使高爐爐頂壓力產(chǎn)生巨大的波動，影響高爐爐況的穩(wěn)定，這種情況至今沒有得到有效解決，對高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)是非常不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置及方法，這種裝置和方法可以使高爐熱風(fēng)爐在充壓過程中處于全自動控制狀態(tài)，減少充壓過程對高爐爐頂壓力的影響，有利于高爐爐況的穩(wěn)定，可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置，它的構(gòu)成中包括充壓冷風(fēng)管道、充壓閥、壓力檢測元件，輸入模件、輸出模件、電源模件、CPU控制器件、接口模件、總線底板模件和顯示器件，充壓冷風(fēng)管道的一端連接冷風(fēng)總管，另一端與熱風(fēng)爐連接，充壓冷風(fēng)管道上安裝充壓閥，充壓閥為調(diào)節(jié)切斷閥，充壓閥的閥位反饋信號與輸入模件連接，充壓閥的控制信號與輸出模件連接，壓力檢測元件安裝在冷風(fēng)總管上，壓力檢測元件的電信號與輸入模件連接，輸入模件、輸出模件、電源模件、CPU控制器件、接口模件通過總線底板模件連接并安裝在總線底板模件上。上述熱風(fēng)爐充壓控制裝置，所述接口模件與顯示器件連接，接口模件為工業(yè)交換機(jī)、以太網(wǎng)模板、現(xiàn)場總線，顯示器件為工業(yè)計(jì)算機(jī)或工業(yè)觸摸屏。上述熱風(fēng)爐充壓控制裝置，它還有限幅控制單元、充壓時(shí)間設(shè)定單元、設(shè)定曲線生成單元、軟伺服控制單元等軟件單元，這些軟件單元安裝在CPU控制器件上?！N使用上述熱風(fēng)爐充壓控制裝置的熱風(fēng)爐充壓控制方法，在充壓期間，它采用以下步驟:
1.限幅控制單元設(shè)定
利用顯示器件，輸入冷風(fēng)總管壓力波動允許上下限值(-0.Γ+0.1MPa可設(shè))，輸入充壓閥閥位開度允許上限值(上限值為0-100%可設(shè)，下限值為0，即全關(guān))；
2.充壓時(shí)間設(shè)定單元設(shè)定
利用顯示器件，輸入熱風(fēng)爐自動充壓時(shí)間(0-120min可設(shè))；
3.設(shè)定曲線生成單元生成設(shè)定曲線
利用顯示器件，輸入折點(diǎn)個(gè)數(shù)(1-50可設(shè))，時(shí)間數(shù)值:第I折點(diǎn)tl(0-120min可設(shè))、第
2折點(diǎn)t2 (0-120min可設(shè))、第3折點(diǎn)t3 (0_120min可設(shè))、第4折點(diǎn)t4 (0_120min可設(shè))等，最多可到t50 ;對應(yīng)的充壓閥閥位值:第I折點(diǎn)Vl (0-100%可設(shè))、第2折點(diǎn)v2 (0-100%可設(shè))、第3折點(diǎn)v3 (0-100%可設(shè))、第4折點(diǎn)v4 (0-100%可設(shè))等，最多可到v50 ;這樣可以產(chǎn)生OA-AB-BC-⑶…的閥位值設(shè)定曲線；
4.軟伺服控制單元對充壓閥進(jìn)行自動控制
設(shè)定曲線生成單元與軟伺服控制單元連接，閥位值設(shè)定曲線作為軟伺服控制單元的設(shè)定值，實(shí)際充壓閥閥位作為軟伺服控制單元的測量值。充壓結(jié)束后，充壓閥自動關(guān)閉。本發(fā)明的有益之處在于:
本發(fā)明是將充壓閥由開關(guān)切斷閥改為調(diào)節(jié)切斷閥，克服了以往充壓閥充壓時(shí)僅能全開的弊端；本發(fā)明通過壓力檢測元件、CPU控制器件對充壓冷風(fēng)管道的壓力進(jìn)行檢測，通過CPU控制器件和多種軟件實(shí)現(xiàn)對充壓閥的充壓時(shí)間、閥位開度、限制幅度等進(jìn)行全自動充壓控制，按照預(yù)先設(shè)定好的閥位曲線進(jìn)行充壓作業(yè)，能夠平穩(wěn)的對熱風(fēng)爐進(jìn)行充壓，減少充壓過程對高爐爐頂壓力的影響，有利于高爐爐況的穩(wěn)定。本發(fā)明已在多座熱風(fēng)爐上使用，效果良好，解決了長期困擾高爐的熱風(fēng)爐充壓造成的高爐爐頂不穩(wěn)定的問題，保證了高爐生產(chǎn)的順利進(jìn)行，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的熱風(fēng)爐充壓控制裝置的組成框 圖2是本發(fā)明的熱風(fēng)爐充壓控制裝置的閥位設(shè)定曲線 圖3是本發(fā)明的熱風(fēng)爐充壓控制方法流程圖。

圖中標(biāo)記如下:充壓冷風(fēng)管道1、充壓閥2、壓力檢測元件3、輸入模件4、輸出模件
5、電源模件6、CPU控制器件7、接口模件8、總線底板模件9、顯示器件10、限幅控制單元11、充壓時(shí)間設(shè)定單元12、設(shè)定曲線生成單元13、軟伺服控制單元14。
具體實(shí)施例方式圖1顯示，本發(fā)明的熱風(fēng)爐充壓控制裝置包括充壓冷風(fēng)管道1、充壓閥2、壓力檢測元件3、輸入模件4、輸出模件5、電源模件6、CPU控制器件7、接口模件8、總線底板模件9、顯示器件10，其中:輸入模件4、輸出模件5、電源模件6、CPU控制器件7、接口模件8、總線底板模件9和顯示器件10均為PLC或DCS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)硬件。另外還包括限幅控制單元11、充壓時(shí)間設(shè)定單元12、設(shè)定曲線生成單元13、軟伺服控制單元14等軟件單元，軟件單元安裝在PLC或DCS系統(tǒng)的CPU控制器件7上。充壓冷風(fēng)管道I的一端連接冷風(fēng)總管，另一端與熱風(fēng)爐連接，充壓冷風(fēng)管道I上安裝充壓閥2，充壓閥2由開關(guān)切斷閥改為調(diào)節(jié)切斷閥，充壓閥2的閥位反饋信號與輸入模件4連接，充壓閥2的控制信號與輸出模件5連接。在冷風(fēng) 總管上安裝壓力檢測元件3，壓力檢測元件3的電信號與輸入模件4連接，用于自動充壓時(shí)的壓力控制，冷風(fēng)總管壓力可以代表高爐爐頂壓力，充壓時(shí)若冷風(fēng)總管壓力穩(wěn)定，即可保證高爐爐頂壓力穩(wěn)定。輸入模件4、輸出模件5、電源模件6、CPU控制器件7、接口模件8通過總線底板模件9連接并安裝在總線底板模件9上。電源模件6提供工作電源。CPU控制器件7是充壓裝置的控制核心，通過CPU控制器件7控制限幅控制單元11、充壓時(shí)間設(shè)定單元12、設(shè)定曲線生成單元13、軟伺服控制單元14等軟件單元，通過輸出模件5實(shí)現(xiàn)對充壓閥2的自動控制。限幅控制單元11實(shí)現(xiàn)對充壓閥2的安全控制，避免在自動狀態(tài)下充壓對高爐爐頂壓力的影響。充壓時(shí)間設(shè)定單元12用于根據(jù)熱風(fēng)爐大小和工藝操作制度來實(shí)現(xiàn)調(diào)整自動充壓時(shí)間的設(shè)定功能。設(shè)定曲線生成單元13用于產(chǎn)生充壓閥2的時(shí)間與閥位開度曲線。設(shè)定曲線生成單元12與軟伺服控制單元14連接，開度曲線作為軟伺服控制單元14的閥位設(shè)定值，實(shí)際閥位反饋值作為軟伺服控制單元14的測量值，軟伺服控制單元14將充壓閥2閥位自動按設(shè)定曲線工作，對充壓進(jìn)行自動控制并保持充壓期間高爐爐頂壓力穩(wěn)定的功能。接口模件8與顯示器件10連接，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，用于實(shí)現(xiàn)操作、監(jiān)視功能。接口模件8可為工業(yè)交換機(jī)、以太網(wǎng)模板、現(xiàn)場總線等。顯示器件10可為工業(yè)計(jì)算機(jī)或工業(yè)觸摸屏等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，充壓閥2的型號為ZDRH0、壓力檢測元件3的型號為EJA530A、輸入模件4的型號為FM148A、輸出模件5的型號為FM151A、電源模件6的型號為FM910、CPU控制器件7的型號為FM801、接口模件8的型號為DFE530TXK和DES-1008、總線底板模件9的型號為FM300、顯示器件10的型號為IPC-510。圖2顯示，熱風(fēng)爐充壓控制裝置的閥位設(shè)定曲線生產(chǎn)過程為:
利用顯示器件10，輸入折點(diǎn)個(gè)數(shù)(1-50可設(shè))，時(shí)間數(shù)值:第I折點(diǎn)tl(0-120min可設(shè))、第2折點(diǎn)t2 (0-120min可設(shè))、第3折點(diǎn)t3 (0_120min可設(shè))、第4折點(diǎn)t4(0_120min可設(shè))等，最多可到t50 ;對應(yīng)的充壓閥閥位值:第I折點(diǎn)Vl (0-100%可設(shè))、第2折點(diǎn)v2 (0-100%可設(shè))、第3折點(diǎn)v3 (0-100%可設(shè))、第4折點(diǎn)v4 (0-100%可設(shè))等，最多可到v50 ;這樣可以產(chǎn)生OA-AB-BC-⑶…的閥位值設(shè)定曲線，本圖為4段折線。圖3顯示，使用上述熱風(fēng)爐充壓控制裝置的熱風(fēng)爐充壓控制方法，它采用以下步驟:
1.在充壓期間:
A.限幅控制單元11設(shè)定:利用顯示器件10，輸入冷風(fēng)總管壓力波動允許上下限值(-0.Γ+0.1MPa可設(shè))，輸入充壓閥2閥位開度允許上限值(上限值為0-100%可設(shè)，下限值為0，即全關(guān))；
B.充壓時(shí)間設(shè)定單元12時(shí)間設(shè)定:利用顯示器件10，輸入熱風(fēng)爐自動充壓時(shí)間(0-120min 可設(shè))；C.設(shè)定曲線生成單元13生成設(shè)定曲線:利用顯示器件10，輸入折點(diǎn)個(gè)數(shù)(1-50可設(shè))，時(shí)間數(shù)值:第I折點(diǎn)tl (0-120min可設(shè))、第2折點(diǎn)t2 (0_120min可設(shè))、第3折點(diǎn)t3(0-120min可設(shè))、第4折點(diǎn)t4 (0_120min可設(shè))等，最多可到t50 ;對應(yīng)的充壓閥閥位值:第I折點(diǎn)Vl (0-100%可設(shè))、第2折點(diǎn)v2 (0-100%可設(shè))、第3折點(diǎn)v3 (0-100%可設(shè))、第4折點(diǎn)v4 (0-100%可設(shè))等，最多可到v50 ;這樣可以產(chǎn)生OA-AB-BC-⑶…的閥位值設(shè)定曲線，本圖為4段折線；
D.軟伺服控制單元14對充壓閥2進(jìn)行自動控制:設(shè)定曲線生成單元13與軟伺服控制單元14連接，閥位值設(shè)定曲線作為軟伺服控制單元14的設(shè)定值，實(shí)際充壓閥2閥位作為軟伺服控制單元14的測量值，軟伺服控制單元14自動將充壓閥2閥位按設(shè)定曲線工作，避免原充壓方式的充壓閥2全開對高爐爐頂壓力的影響，保持充壓期間高爐爐頂壓力穩(wěn)定的功倉泛。2.在非充壓期間:
充壓結(jié)束后，充壓閥自動關(guān)閉(即閥位為O)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如下:
1.在充壓期間:
A.限幅控制單元11設(shè)定:利用顯示器件10，輸入冷風(fēng)總管壓力波動允許上下限值:-5 +5KPa，輸入充壓閥2閥位開度允許上限值:上限值為40%，下限值為0，即全關(guān)；
B.充壓時(shí)間設(shè)定單元12時(shí)間 設(shè)定:利用顯示器件10，輸入熱風(fēng)爐自動充壓時(shí)間:35min ；
C.設(shè)定曲線生成單元13生成設(shè)定曲線:利用顯示器件10，輸入折點(diǎn)個(gè)數(shù)=4個(gè)，時(shí)間數(shù)值:第I折點(diǎn)tl=ls、第2折點(diǎn)t2=5min、第3折點(diǎn)t3=8min、第4折點(diǎn)t4=35min ;對應(yīng)的充壓閥閥位值 第I折點(diǎn)vl=15%、第2折點(diǎn)v2=18%、第3折點(diǎn)v3=25%、第4折點(diǎn)v4=35% ;這樣可以產(chǎn)生OA-AB-BC-⑶的閥位值4段設(shè)定曲線；
D.軟伺服控制單元14對充壓閥2進(jìn)行自動控制:設(shè)定曲線生成單元13與軟伺服控制單元14連接，閥位值設(shè)定曲線作為軟伺服控制單元14的設(shè)定值，實(shí)際充壓閥2閥位作為軟伺服控制單元14的測量值，軟伺服控制單元14自動將充壓閥2閥位按設(shè)定曲線工作，避免原充壓方式的充壓閥2全開對高爐爐頂壓力的影響，保持充壓期間高爐爐頂壓力穩(wěn)定的功倉泛。2.在非充壓期間:
充壓結(jié)束后，充壓閥自動關(guān)閉(即閥位為O)。通過以上控制方法實(shí)現(xiàn)了充壓閥2的全自動控制，高爐爐頂壓力波動控制在-5、5KPa的范圍內(nèi)，未投入本發(fā)明時(shí)，充壓時(shí)爐壓波動達(dá)到_3(T+10KPa，可見指標(biāo)提高顯著。
權(quán)利要求
1.一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置，其特征在于:它的構(gòu)成中包括充壓冷風(fēng)管道(1)、充壓閥(2 )、壓力檢測元件(3 )、輸入模件(4 )、輸出模件(5 )、電源模件(6)、CPU控制器件(7)、接口模件(8)、總線底板模件(9)、顯示器件(10)，充壓冷風(fēng)管道1)的一端連接冷風(fēng)總管，另一端與熱風(fēng)爐連接，充壓冷風(fēng)管道(1)上安裝充壓閥(2)，充壓閥(2)為調(diào)節(jié)切斷閥，充壓閥(2)的閥位反饋信號與輸入模件(4)連接，充壓閥(2)的控制信號與輸出模件(5)連接，壓力檢測元件(3)安裝在冷風(fēng)總管上，壓力檢測元件(3)的電信號與輸入模件(4)連接，輸入模件(4 )、輸出模件(5 )、電源模件(6 )、CPU控制器件(7 )、接口模件(8 )通過總線底板模件(9 )連接并安裝在總線底板模件(9)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)爐充壓控制裝置，其特征在于:所述接口模件(8)與顯示器件(10)連接，接口模件(8)為工業(yè)交換機(jī)、以太網(wǎng)模板、現(xiàn)場總線，顯示器件(10)為工業(yè)計(jì)算機(jī)或工業(yè)觸摸屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱風(fēng)爐充壓控制裝置，其特征在于:它還有限幅控制單元(11)、充壓時(shí)間設(shè)定單元(12)、設(shè)定曲線生成單元(13)、軟伺服控制單元(14)等軟件單元，這些軟件單元安裝在CPU控制器件(7 )上。
4.一種使用如權(quán)利要求1-3任意一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置的熱風(fēng)爐充壓控制方法，其特征在于:在充壓期間，它采用以下步驟: A.限幅控制單元(11)設(shè)定:利用顯示器件(10)，輸入冷風(fēng)總管壓力波動允許上下限值，上下限值為-0.Γ+0 .1MPa可設(shè)，輸入充壓閥(2)閥位開度允許上限值，上限值為0-100%可設(shè)，下限值為0，即全關(guān)； B.充壓時(shí)間設(shè)定單元(12)時(shí)間設(shè)定:利用顯示器件(10)，輸入熱風(fēng)爐自動充壓時(shí)間，自動充壓時(shí)間為0-120min可設(shè)； C.設(shè)定曲線生成單元(13)生成設(shè)定曲線:利用顯示器件(10)，輸入折點(diǎn)個(gè)數(shù)，折點(diǎn)個(gè)數(shù)1-50可設(shè)；時(shí)間數(shù)值 第I折點(diǎn)tl為0-120min可設(shè)、第2折點(diǎn)t2為0_120min可設(shè)、第3折點(diǎn)t3為0-120min可設(shè)、第4折點(diǎn)t4為0_120min可設(shè)等，最多可到t50 ;對應(yīng)的充壓閥閥位值 第I折點(diǎn)Vl為0-100%可設(shè)、第2折點(diǎn)v2為0-100%可設(shè)、第3折點(diǎn)v3為0-100%可設(shè)、第4折點(diǎn)v4為0-100%可設(shè)等，最多可到v50 ;這樣可以產(chǎn)生OA-AB-BC-⑶…的閥位值設(shè)定曲線； D.軟伺服控制單元(14)對充壓閥(2)進(jìn)行自動控制:設(shè)定曲線生成單元(13)與軟伺服控制單元(14)連接，閥位值設(shè)定曲線作為軟伺服控制單元(14)的設(shè)定值，實(shí)際充壓閥(2)閥位作為軟伺服控制單元(14)的測量值， 充壓結(jié)束后，充壓閥(2)自動關(guān)閉，即閥位為O。
全文摘要
一種熱風(fēng)爐充壓控制裝置及方法，屬于煉鐵生產(chǎn)設(shè)備及方法技術(shù)領(lǐng)域。用于煉鐵生產(chǎn)過程中的熱風(fēng)爐充壓。其技術(shù)方案是充壓冷風(fēng)管道上安裝充壓閥，充壓閥為調(diào)節(jié)切斷閥，充壓閥的閥位反饋信號與輸入模件連接，充壓閥的控制信號與輸出模件連接，壓力檢測元件安裝在冷風(fēng)總管上，壓力檢測元件的電信號與輸入模件連接，輸入模件、輸出模件、CPU控制器件、接口模件安裝在總線底板模件上。本發(fā)明通過壓力檢測元件對充壓冷風(fēng)管道的壓力進(jìn)行檢測，通過CPU控制器件和多種軟件實(shí)現(xiàn)對充壓閥的充壓時(shí)間、閥位開度、限制幅度等進(jìn)行全自動充壓控制，能夠平穩(wěn)地進(jìn)行充壓，減少充壓過程對高爐爐頂壓力的影響，有利于高爐爐況的穩(wěn)定，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C21B9/00GK103088177SQ201310029228
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月27日
發(fā)明者楊中方, 魏金輝, 趙建東, 程克林, 姜海罡 申請人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司