[發(fā)明專利]一種PCM鋼包底吹氬控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010911789.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN111944954B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧攀;劉洋;周甫;李華;嚴(yán)開勇;邱晨;胡念慈;汪一鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號(hào): C21C7/072
• 分類號(hào): C21C7/072;G05D7/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

本發(fā)明提出一種PCM鋼包底吹氬控制系統(tǒng)及控制方法，包括鋼包、氬氣供氣裝置、控制器、煉鋼二級(jí)系統(tǒng)和PCM控制系統(tǒng)，PCM控制系統(tǒng)讀取控制器采集的壓力、流量信號(hào)和煉鋼二級(jí)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，計(jì)算鋼包氬氣出口壓力和PCM閥組流量輸出能力，根據(jù)吹氬工藝確定合適的PCM控制編碼，完成對(duì)氬氣流量的初調(diào)；并根據(jù)吹氬工藝給定值和流量變送器反饋信號(hào)來控制可調(diào)節(jié)流口，實(shí)現(xiàn)對(duì)氬氣流量精調(diào)；最終實(shí)現(xiàn)對(duì)氬氣流量的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。本發(fā)明大大減小了傳統(tǒng)PCM調(diào)節(jié)存在的流量脈動(dòng)，提高了流量調(diào)節(jié)精度，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)氬氣管道故障診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金自動(dòng)化控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PCM鋼包底吹氬控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

鋼包底吹氬系統(tǒng)在鋼包底部安裝供氣管路，通過鋼包底部透氣磚吹入氬氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼水?dāng)嚢?、脫氣、去除夾雜物、均勻鋼水成分等功能，是目前國內(nèi)外采用最廣泛的一種爐外精煉方法。氬氣流量需要根據(jù)吹氬工藝和鋼水液面攪拌情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，氬氣流量壓力的控制效果直接影響冶煉質(zhì)量和成本。

目前，鋼包底吹氬流量控制方式主要有質(zhì)量流量控制器(MFC)和脈沖編碼流量控制技術(shù)(PCM)兩種方式。質(zhì)量流量控制器具有精度高、重復(fù)性好、響應(yīng)速度快、自帶負(fù)反饋、穩(wěn)定可靠、工作壓力范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，但其組成元件價(jià)格高昂且對(duì)氣路的清潔程度要求很高。PCM控制主體是一種高速開關(guān)閥，具有數(shù)字接口，不需A/D轉(zhuǎn)換即可用計(jì)算機(jī)直接控制，并且還有閥體結(jié)構(gòu)簡單、抗污染和抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等突出優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有很多鋼廠鋼包底吹氬調(diào)節(jié)裝置都采用PCM控制技術(shù)。

脈沖編碼流量控制技術(shù)(PCM)采用二進(jìn)制的控制信號(hào)，控制一組電磁閥的開關(guān)組合來切換不同通徑的孔板，綜合開口面積為組合的開關(guān)閥控制開通孔板孔口面積之和。當(dāng)輸出的二進(jìn)制信號(hào)變化時(shí)，就可以得到與二進(jìn)制信號(hào)的變化成一定比例關(guān)系的閥的開口度，從而獲得與二進(jìn)制信號(hào)變化成比例關(guān)系的氬氣流量。PCM吹氬控制技術(shù)可以克服負(fù)載、壓力差、溫度、氣體壓縮性和黏性對(duì)輸出流量的影響，滿足流量控制要求，但存在以下問題：

1孔板不同通道的節(jié)流口孔徑也不相同，導(dǎo)致氣流在各管路產(chǎn)生的損耗存在差異，進(jìn)而影響各管路實(shí)際流量系數(shù)；

2整體流量控制精度受制于閥組中開關(guān)閥的數(shù)量，且流量調(diào)節(jié)不平滑，存在一定的梯度；

3實(shí)際控制中，閥組的流量不僅與孔板節(jié)流口孔徑有關(guān)，還受到閥口壓差的影響。因此，管路堵塞、鋼水背壓、透氣磚狀況等因素都會(huì)影響閥組氬氣輸出流量。

4受開關(guān)閥開通和關(guān)斷時(shí)間影響，大流量孔口開關(guān)閥切換過程中會(huì)造成流量脈動(dòng)，影響后續(xù)調(diào)節(jié)效果。

5現(xiàn)有底吹氬PCM控制方法缺少PCM孔口流量機(jī)理、鋼包鋼水溫度、鋼水液面高度等方面的綜合考慮，實(shí)際的調(diào)節(jié)效果較差，存在很大優(yōu)化改進(jìn)的空間。并且缺少有效的吹氬管路故障診斷方法與手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述存在的問題，提供一種PCM鋼包底吹氬控制系統(tǒng)及控制方法，該系統(tǒng)從PCM流量控制機(jī)理入手，實(shí)時(shí)計(jì)算PCM裝置流量，通過可調(diào)節(jié)流口進(jìn)行氬氣流量二次調(diào)節(jié)，提高了流量調(diào)節(jié)精度，減小了PCM開關(guān)閥切換過程中產(chǎn)生的流量脈動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)氬氣管道故障診斷。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種PCM鋼包底吹氬控制系統(tǒng)，其特征在于，包括鋼包、氬氣供氣裝置、控制器、煉鋼二級(jí)系統(tǒng)和PCM控制系統(tǒng)；

所述氬氣供氣裝置通過供氣管與所述鋼包底部連接，向鋼包內(nèi)輸送氬氣，所述供氣管上沿氣流方向依次設(shè)有第一手動(dòng)球閥、第一壓力傳感器、比例減壓閥、第二壓力傳感器、第一電磁閥、第一穩(wěn)壓包、第三壓力傳感器、PCM閥組、第四壓力傳感器、可調(diào)節(jié)流口、第一流量變送器、單向閥、第二穩(wěn)壓包和第二流量變送器，還設(shè)有手動(dòng)支管，所述手動(dòng)支管兩端分別與供氣管相連通，手動(dòng)支管上依次設(shè)有第二手動(dòng)球閥和第二電磁閥，兩端分別位于所述比例減壓閥和第一電磁閥之間的管路及所述單向閥和第二穩(wěn)壓包之間的管路上；