高爐送風自動加濕控制系統(tǒng)

洪偉+王翀

摘 要：本文主要介紹2500m3高爐鼓風加濕系統(tǒng)控制及實現方式。

關鍵詞：鼓風量；蒸汽流量；濕度；自動控制

1 引言

高爐送風自動加濕控制系統(tǒng)，其功能是對高爐鼓風送來的冷風中摻入的蒸汽量進行控制，以滿足高爐對送風濕度的要求。如果送風濕度控制失常，將會造成高爐爐況的大幅波動，影響高爐生產。

2 自動加濕技術的控制原理及流程

高爐送風自動加濕系統(tǒng)主要由加濕蒸汽流量、壓力、溫度檢測、送風濕度檢測，加濕蒸汽流量調節(jié)等檢測系統(tǒng)組成，采用兩種自動控制方式完成自動濕份控制。一種控制方式采用定蒸汽流量調節(jié)控制。另一種控制方式采用定濕度控制。兩種控制方式可以隨意選擇。

2.1 第一種控制方式：高爐鼓風加濕采用定蒸汽流量調節(jié)控制方式，即在進入熱風爐前的鼓風管道中加入高爐操作人員設定的蒸汽量。

高爐鼓風加濕采用介質：：蒸汽；加濕蒸汽量：max15t/h（最大蒸汽流量以能滿足高爐鼓風濕份達到40g/m3要求為準）加濕蒸汽壓力：1.6MPa，減壓后0.8～1.0MPa；加濕部位：距熱風爐50米以上。

1）.設備流程圖：

2）.原理

上圖為單回路蒸汽流量控制系統(tǒng)，單回路調節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調節(jié)對象上用一個調節(jié)器來保持一個參數的恒定，而調節(jié)器只接受一個測量信號，其輸出也只控制一個執(zhí)行機構。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數是蒸汽流量的給定流量，即控制的任務是控制蒸汽流量等于給定值所要求的范圍。根據控制框圖，這是一個閉環(huán)反饋單回路流量控制，采用工業(yè)智能儀表控制。當調節(jié)方案確定之后，接下來就是整定調節(jié)器的參數，一個單回路系統(tǒng)設計安裝就緒之后，控制質量的好壞與控制器參數選擇有著很大的關系。合適的控制參數，可以帶來滿意的控制效果。反之，控制器參數選擇得不合適，則會使控制質量變壞，達不到預期效果。因此當一個單回路控制系統(tǒng)組成好以后，如何整定好控制器的參數是一個很重要的實際問題。一個控制系統(tǒng)設計好以后，系統(tǒng)的投運和參數整定是十分重要的工作。

一般言之，用比例（P）調節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度δ的大小不僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關。比例積分（PI）調節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實現系統(tǒng)無余差，而且只要參數δ，Ti調節(jié)合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。

2.2 第二種控制方式：高爐鼓風加濕采用定濕度調節(jié)控制方式，即根據鼓風濕份設定值進行設定，然后由程序根據高爐風量的變化，自動換算為蒸汽流量，然后對蒸汽流量進行控制。其計算式：

采用畫面中已經有的風量、大氣濕度，鼓風濕份檢測數據和增加的鼓風濕度設定值，進行運算：

高爐加濕蒸汽流量（t/h）=（濕度檢測值（g/m3）-大氣濕度（g/m3）/106）*高爐鼓風量（m3/min）*60（min）

用計算得到的加濕蒸汽流量去控制蒸汽流量調節(jié)系統(tǒng)，保證按要求向高爐鼓風增加所需蒸汽流量。

將檢測的鼓風濕份與設定的濕份進行比較，如果有差異，則增、減鼓風濕份。

增加鼓風濕份自動調節(jié)功能后，原有的濕份調節(jié)功能（即第一種控制方式）保留，以便當濕份檢測設備損壞或故障后，仍能調節(jié)控制濕份。

1）具體流程：

a）蒸汽流量檢測有時波動比較大，可以在第一級流量表之前做一個移動平均，即取N個采樣數據進行移動平均（N可根據實際情況來定，如30個），從而取得較為平穩(wěn)的采樣數據以利于控制的穩(wěn)定；

b）富氧流量與送風流量在加運算時進行量程單位的轉換；

c）調濕蒸汽流量控制是個前饋控制，因此在控制時要根據下述公式來進行運算：

Io=n*Ii+α+β

其中：Io：調濕蒸汽流量調節(jié)器的設定值（SV）

Ii：送風總流量=送風流量+富氧流量

n：蒸汽流量調節(jié)閥的比例設定值（SV：0-2， ），具體數據要算，我們是1.3

α：送風濕度調節(jié)器的輸出（MV）

β：Bias 偏差（-50%）。

d）在開始投入控制時，先把調試蒸汽流量調節(jié)閥置手動，慢慢調節(jié)流量調節(jié)閥開度，使?jié)穸葯z測值與濕度設定基本接近后，將濕度比例設定器和蒸汽流量PID調節(jié)器置自動，再置串接控制；

e）蒸汽流量進行溫壓補正，補正的對應關系，輸入0、1、9.5、10時，對應輸出為0、0.5、10、10。

f）送風流量偏差監(jiān)視

Mo：計算出來的送風濕度

M：送風濕度

Fs：蒸汽流量

Ft：送風總流量

通過計算得到的濕度與檢測出來的濕度進行比較，并進行偏差報警。

g）優(yōu)化濕度檢測及加濕蒸汽流量控制畫面顯示。

h）增加加濕蒸汽流量控制“手動”、“自動”、“串接”及濕度控制“手動”、“自動”控制選擇，同時在畫面上可以進行手動設置輸出值。

i）增加加濕蒸汽流量控制調節(jié)器及濕度控制調節(jié)器的P、I、D參數設置界面。

j）增加濕度檢測、濕度設定、蒸汽流量檢測、蒸汽流量設定及蒸汽流量調節(jié)器輸出的趨勢畫面，以便調試、觀察。

3 通過實施已經滿足以下控制要求：

3.1通過控制加入到送風總管的加濕蒸汽量，從而達到高爐所要求的送風濕度值；

3.2通過送風總流量與加濕蒸汽流量的比例，來修正送風濕度控制的輸出值；

3.3通過送風流量、送風濕度及加濕蒸汽流量計算出送風濕度值，將該值與濕度檢測裝置的輸出值進行比較，并輸出偏差大報警。

4 高爐送風自動加濕使用效果

建立高爐鼓風濕份設定值項目后，高爐操作人員只需要對鼓風濕份設定值進行設定，然后由程序根據高爐風量的變化，自動換算為蒸汽流量，然后對蒸汽流量進行控制調整，不管風量如何變化，高爐的鼓風加濕量總是隨鼓風風量變化而變化，保證高爐鼓風的濕份穩(wěn)定。

通過按照實施方案進行相關調試，效果良好，送風濕度的實際測量值與濕度的設定值基本吻合，測量值在設定值上、下1g/m3左右波動，控制情況良好。

5總結

項目實施后加濕自動化程度得到有效提高、降低操作人員勞動強度，提高實現高爐送風濕度精細調節(jié)，提高風溫。

參考文獻

[1]《調節(jié)閥與閥門定位器》.石油工業(yè)出版社.2001（1）.

[2]《過程控制儀表》 化學工業(yè)出版社 . 2008（3）.