[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)爐煤氣及天然氣混合熱值配比穩(wěn)定控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010624406.2
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111766779B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范來良;李青;邵永生;王業(yè)成;孫運濤
• 申請（專利權(quán)）人: 日照鋼鐵控股集團有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31288
• 代理人: 邢黎華

本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐煤氣及天然氣混合熱值配比穩(wěn)定控制方法，屬于冶金領(lǐng)域自動控制方法，包括S1、對所有檢測信號進行濾波處理；S2、獲取轉(zhuǎn)爐煤氣混合點熱值；S3、計算混合氣體熱值變化率，預(yù)測混合煤氣熱值最大變化量；S4、模糊控制算法計算天然氣控制流量和控制間隔時間；S5、天然氣流量PID控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有控制精度高，熱值波動小的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域自動控制方法，具體為一種轉(zhuǎn)爐煤氣及天然氣混合熱值配比穩(wěn)定控制方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)爐加熱為鋼鐵企業(yè)基礎(chǔ)工作，轉(zhuǎn)爐煤氣熱值較低，在一些要求熱值較高的燃燒爐中，單純采用轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒無法滿足要求，需要摻入一定比例的天然氣，以提高混合燃燒氣體的熱值。而由于轉(zhuǎn)爐煤氣熱值波動范圍較大(1000～1800kcal/m³)，因此現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)爐煤氣及混合氣體熱值檢測多采用燃燒式檢測儀來檢測熱值，而該檢測儀具有較大的滯后性，再加上轉(zhuǎn)爐煤氣熱值檢測點離混合點距離較遠(1.5km)，轉(zhuǎn)爐煤氣熱值及流量、天然氣流量波動大等因素，通過常規(guī)的PID(比例積分微分)控制算法調(diào)整天然氣流量，無論是根據(jù)兩種氣體的熱值理論計算天然氣流量還是根據(jù)混合氣體的反饋熱值進行天然氣流量調(diào)節(jié)，熱值波動都非常大(±100kcal)。熱值波動導(dǎo)致燃燒爐流量調(diào)節(jié)頻繁又增大了熱值配比調(diào)節(jié)擾動，其結(jié)果導(dǎo)致控制精度差，混合氣體熱值波動范圍愈發(fā)加大，對燃燒爐溫度控制產(chǎn)生較大影響。

常規(guī)的控制方法無法實現(xiàn)混合氣體熱值的穩(wěn)定控制，而人工控制又無法實時跟蹤轉(zhuǎn)爐煤氣熱值，為此必須改進控制算法，來提高熱值配比控制精度，消除熱值大范圍波動

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種轉(zhuǎn)爐煤氣及天然氣混合熱值配比穩(wěn)定控制方法來克服熱值檢測儀具有較大滯后性、轉(zhuǎn)爐煤氣熱值波動大、流量不穩(wěn)定的缺陷。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種轉(zhuǎn)爐煤氣及天然氣混合熱值配比穩(wěn)定控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、對所有檢測信號進行濾波處理：所述的檢測信號包括轉(zhuǎn)爐煤氣熱值、轉(zhuǎn)爐煤氣流量、天然氣流量和混合氣體熱值；計算得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)爐煤氣濾波熱值、轉(zhuǎn)爐煤氣濾波流量、天然氣濾波流量和混合氣體濾波熱值。

S2、獲取轉(zhuǎn)爐煤氣混合點熱值：從當(dāng)前時間往前對煤氣瞬時流量積分得到累計流量剛好等于整個管道體積時，獲得的往前時間就是煤氣在管道中的流動時間t1，即現(xiàn)時刻的煤氣熱值就是t1時刻前煤氣出口點檢測的熱值；對t1時刻檢測點的煤氣熱值再往前Δt時間內(nèi)的熱值求平均，即(-Δt-t1,-t1)時間段內(nèi)的平均熱值作為當(dāng)前混合點轉(zhuǎn)爐煤氣熱值。

S3、計算混合氣體熱值變化率，預(yù)測混合煤氣熱值最大變化量：采用最小二乘法曲線擬合得到混合氣體熱值變化率和熱值可能最大變化量。

S4、模糊控制算法計算天然氣控制流量和控制間隔時間：根據(jù)預(yù)測熱值最大變化量、混合氣體濾波熱值、設(shè)定混合氣體熱值計算得到熱值偏差，并結(jié)合轉(zhuǎn)爐煤氣濾波流量、天然氣濾波流量、轉(zhuǎn)爐煤氣混合點熱值，通過模糊控制算法，得到天然氣控制流量。

S5、天然氣流量PID控制：天然氣的流量控制通過天然氣調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)；流量控制采用PID控制算法實現(xiàn)，即根據(jù)天然氣控制流量、天然氣濾波流量的偏差進行PID計算，調(diào)整閥門開度，獲得需要的天然氣流量。

上述S1中的濾波處理方法采用兩級濾波算法進行計算，兩級濾波算法為二階低通濾波、卡爾曼濾波。

上述S2算法計算得到的混合點煤氣熱值，需要獲得過往時間段內(nèi)的瞬時流量和熱值，需要對以前的數(shù)值進行存儲，存儲時間取正常生產(chǎn)時煤氣在管道中流動時間的2倍。

上述S3具體方法為：對當(dāng)前混合煤氣熱值前n個數(shù)據(jù)進行最小二乘法曲線擬合，獲得擬合曲線，擬合曲線求導(dǎo)后，獲得當(dāng)前熱值變化率k，再根據(jù)變化率，推測未來熱值可能的最大變化量：最大變化量＝k×p，p為經(jīng)驗系數(shù)。