專利名稱：富氧調節系統的調試、投運方法
技術領域：
本發明屬于高爐富氧調節，PID調節控制技術領域，特別是提供了一種富氧調節系統的調試、投運方法。針對于大型高爐富氧雙PID調節控制系統，可以方便快速的進行富氧流量、壓力調節的檢查調試及投運，保證富氧流量的穩定性，從而提高高爐的冶煉強度，為高爐的高產、穩產奠定基礎。
背景技術：
對于冶金業來說，富氧調節控制系統是冶金業煉鐵高爐的三大調節控制系統之一，其中PID調節系統是富氧調節控制系統的核心，準確的PID參數可以保證高爐的氧量穩定，直接影響高爐的冷風量及高爐指數。目前，國內大部分鋼鐵冶金業是使用一套氧量調節系統，并只使用一個氧量調節，此系統調節的氧量穩定性較差，系統存在隱患，當系統出現問題時，將直接影響高爐生產。對于大型高爐(容積4000m3以上)基本采用的是雙套富氧調節系統，并且采用氧壓，氧量雙調節。此系統的優點是系統調節的穩定性強，精度高，同時具有一用一備的功能，可以快速的進行切換操作，保證高爐的正常生產。為保證富氧流量的穩定性，調節系統采用雙PID調節方法(即氧壓調節和氧量調節雙調節)，但PID參數設定是PID調節系統的核心。如何快速的檢查、調試、投運富氧調節系統并且設定合適的PID參數一直是一個難題，下面介紹的方法將快速解決這個問題，因此具有很高的實用價值。
發明內容
本發明的目的是提供一種富氧調節系統的調試、投運方法，可以快速檢查、調試、 投運冗余雙PID富氧調節系統的方法，可以快速的設定PID參數值。尤其對于使用雙調節系統的大型高爐有著指導性的作用。富氧調節系統的原理是通過富氧的壓力調節，流量調節來控制富氧流量的大小。 根據工藝要求設定所需的氧量值，通過PID的調節，保證富氧的壓力穩定，流量與工藝要求值相符。具體的工藝步驟為(1)首先確認雙向冗余系統的投運并確保富氧壓力，流量氣動薄膜調節閥安裝在防爆墻內，并使用氮氣作為調節閥的工作氣源；冬季氣溫低，使用氮氣作為氣源不會出現氣源凍的現象，確保四季氣候變化不影響氣動調節閥的正常工作。(2)檢查氣動調節閥的外觀，各種連接件是否有漏氣現象，如有問題，及時處理。(3)打開氮氣閥門，調整過濾減壓閥將氮氣壓力由0. 9MPa/cm2調整到0. 25MPa/ cm2,此工作壓力已滿足氣動薄膜閥的工作壓力。(4)將氮氣壓力，氧氣流量手動輸出50%，檢查調節閥位置是否在50%位置，如果調節閥在50%，則證明PLC系統，閥門定位器，調節閥都處于良好狀態，如存在問題，則分別檢查PLC系統，電氣閥門定位器，調節閥；首先檢查電氣閥門定位器是否有12MA電流值，如果沒有電流值或電流值不對，檢查PLC系統，ACO模塊輸出是否正常；如果存在12MA電流值，則檢查電氣閥門定位器輸出壓力是否在0. 125MPa/cm2，如果不是，則閥門定位器壞，更換實驗；如果壓力正常，則檢查氣源管路是否堵塞現象或調節閥是否存在卡閥現象。(5)將氧氣壓力，流量調節閥從0%，25%，50%，75%，100%位置進行實驗，再從 100%,75%,50%,25%, 0 %進行實驗，檢查氣動薄膜調節閥工作是否正常。(6)氧氣壓力，氧氣流量調試合格后，將閥前、閥后的手動截止閥門打開，引氧氣。(7)將氧氣壓力，氧氣流量設定為手動控制，逐漸打開氧氣壓力，流量調節閥，當氧氣流量達到工藝要求時，觀察氧氣管網壓力是否穩定，氧氣流量的變化情況；如果流量波動頻率快，則對流量儀表進行檢查校訂，避免儀表阻尼系數對流量的波動影響。(8)經過實踐，觀察，分析富氧壓力調節閥后壓力應調節在IMPa以上，富氧流量調節閥在30% -50%之間調節流量最靈敏穩定，在60% -80%位置，流量調節相對滯后；因此需要將氧氣調節閥的開度控制在30% -50%之間，確保流量穩定。(9)調節閥在工作時，應避免調節閥頻繁開關動作情況，針對此問題，我們通過修改PID參數進行控制；PID的參數調整，首先將KI，KD設置為0，KP設定6，并將調節閥設定為自動調節；觀察調節閥開關動作快慢情況；如氧氣流量上下夾峰波動大，則按4 1衰減法將KP設定為1.5，然后進行觀察；如調節閥動作平穩，流量波動穩定，且存在余差，將KI 設定為0. 5，觀察變化情況；根據偏差的變化速度情況，如需要超前調節，則調節KD參數，提高流量調節系統的質量。對于KP，KI, KD調節系統，一般遵循以下幾條規律(I)KP大，則調節閥動作快，調節流量上下波峰大，容易引起震蕩；(2)KP太小，則調節動作慢，調節系統平穩，但管網壓力波動時，引起的余差大；(3)KI大，則調節閥動作快，流量上下波峰大，容易引起震蕩；(4)KI小，則系統消除余差時間慢，流量曲線波動。(5)KD值可以適當的改變系統調節質量，但KD值不宜過大。
圖1為雙向調節冗余系統的工藝設計結構圖。圖2為工藝調節的原理圖。圖3為PID調節閥投運流程圖。
具體實施例方式圖3即為PID調節投運方法的的一種具體實施方式
，首先做好設備的準備工作，檢查調節閥的完整性，氣源管路的通暢性，氣源的正確選擇，當準備工作完成后，對調節閥進行手動調節，手動調節的正常既保證了設備的正常穩定，然后進行自動調節，用微調節系統保證自動調節的穩定性。(1)首先確認雙向冗余系統的投運并確保富氧壓力，流量氣動薄膜調節閥安裝在防爆墻內，并使用氮氣作為調節閥的工作氣源；冬季氣溫低，使用氮氣作為氣源不會出現氣源凍的現象，確保四季氣候變化不影響氣動調節閥的正常工作。(2)檢查氣動調節閥的外觀，各種連接件是否有漏氣現象，如有問題，及時處理。(3)打開氮氣閥門，調整過濾減壓閥將氮氣壓力由0. 9MPa/cm2調整到0. 25MPa/cm2，此工作壓力已滿足氣動薄膜閥的工作壓力。(4)將氮氣壓力，氧氣流量手動輸出50%，檢查調節閥位置是否在50%位置，如果調節閥在50%，則證明PLC系統，閥門定位器，調節閥都處于良好狀態，如存在問題，則分別檢查PLC系統，電氣閥門定位器，調節閥；首先檢查電氣閥門定位器是否有12MA電流值，如果沒有電流值或電流值不對，檢查PLC系統，ACO模塊輸出是否正常；如果存在12MA電流值，則檢查電氣閥門定位器輸出壓力是否在0. 125MPa/cm2，如果不是，則閥門定位器壞，更換實驗；如果壓力正常，則檢查氣源管路是否堵塞現象或調節閥是否存在卡閥現象。(5)將氧氣壓力，流量調節閥從0%，25%，50%，75%，100%位置進行實驗，再從 100%,75%,50%,25%, 0 %進行實驗，檢查氣動薄膜調節閥工作是否正常。(6)氧氣壓力，氧氣流量調試合格后，將閥前、閥后的手動截止閥門打開，引氧氣。
(7)將氧氣壓力，氧氣流量設定為手動控制，逐漸打開氧氣壓力，流量調節閥，當氧氣流量達到工藝要求時，觀察氧氣管網壓力是否穩定，氧氣流量的變化情況；如果流量波動頻率快，則對流量儀表進行檢查校訂，避免儀表阻尼系數對流量的波動影響。(8)經過實踐，觀察，分析富氧壓力調節閥后壓力應調節在IMPa以上，富氧流量調節閥在30% -50%之間調節流量最靈敏穩定，在60% -80%位置，流量調節相對滯后；因此需要將氧氣調節閥的開度控制在30% -50%之間，確保流量穩定。(9)調節閥在工作時，應避免調節閥頻繁開關動作情況，針對此問題，我們通過修改PID參數進行控制；PID的參數調整，首先將KI，KD設置為0，KP設定6，并將調節閥設定為自動調節；觀察調節閥開關動作快慢情況；如氧氣流量上下夾峰波動大，則按4 1衰減法將KP設定為1. 5，然后進行觀察；如調節閥動作平穩，流量波動穩定，且存在余差，將KI 設定為0. 5，觀察變化情況；根據偏差的變化速度情況，如需要超前調節，則調節KD參數，提高流量調節系統的質量。
權利要求
1. 一種富氧調節系統的調試、投運方法，其特征在于，工藝步驟為(1)首先確認雙向冗余系統的投運并確保富氧壓力，流量氣動薄膜調節閥安裝在防爆墻內，并使用氮氣作為調節閥的工作氣源；(2)檢查氣動調節閥的外觀，各種連接件是否有漏氣現象；(3)打開氮氣閥門，調整過濾減壓閥將氮氣壓力由0.9MPa/cm2調整到0. 25MPa/cm2，此工作壓力已滿足氣動薄膜閥的工作壓力。(4)將氮氣壓力，氧氣流量輸出50%，檢查調節閥位置是否在50%位置，如果調節閥在 50 %，則證明PLC系統、閥門定位器、調節閥都處于良好狀態，如存在問題，則分別檢查PLC 系統，電氣閥門定位器，調節閥；首先檢查電氣閥門定位器是否有12MA電流值，如果沒有電流值或電流值不對，檢查PLC系統，ACO模塊輸出是否正常；如果存在12MA電流值，則檢查電氣閥門定位器輸出壓力是否在0. 125MPa/cm2，如果不是，則閥門定位器壞，更換實驗；如果壓力正常，則檢查氣源管路是否堵塞或調節閥是否存在卡閥現象；(5)將氧氣壓力，流量調節閥從0%，25 %，50 %，75 %，100 %位置進行實驗，再從 100%,75%,50%,25%,0%進行實驗，檢查氣動薄膜調節閥工作是否正常；(6)氧氣壓力，氧氣流量調試合格后，將閥前、閥后的手動截止閥門打開，引氧氣；(7)將氧氣壓力，氧氣流量設定為手動控制，逐漸打開氧氣壓力，流量調節閥，當氧氣流量達到工藝要求時，觀察氧氣管網壓力是否穩定，氧氣流量的變化情況；如果流量波動頻率快，則對流量儀表進行檢查校訂，避免儀表阻尼系數對流量的波動影響；(8)經過觀察、分析富氧壓力調節閥后壓力應調節在IMPa以上，富氧流量調節閥在 30% -50%之間調節流量最靈敏穩定，在60% -80%位置，流量調節相對滯后；因此需要將氧氣調節閥的開度控制在30% -50%之間，確保流量穩定；(9)調節閥在工作時，通過修改PID參數進行控制；PID的參數調整，首先將KI，KD設置為0，ΚΡ設定6，并將調節閥設定為自動調節；觀察調節閥開關動作快慢情況；如氧氣流量上下夾峰波動大，則按4 1衰減法將KP設定為1.5，然后進行觀察；如調節閥動作平穩，流量波動穩定，且存在余差，將KI設定為0. 5，觀察變化情況；根據偏差的變化速度情況，如需要超前調節，則調節KD參數，提高流量調節系統的質量。
全文摘要
一種富氧調節系統的調試、投運方法，屬于高爐富氧調節，PID調節控制技術領域。首先檢查調節閥設備的完整性；其次檢查氣源是否正常，手動操作進行調節控制，自動調試試驗，投運檢查設備是否運行正常，通過PID進行微調。通過富氧的壓力調節，流量調節來控制富氧流量的大小。根據工藝要求設定所需的氧量值，通過PID的調節，保證富氧的壓力穩定，流量與工藝要求值相符。優點在于，可以快速的設定PID參數值。尤其針對于采用雙PID調節系統的大型高爐，有著指導性的作用。
文檔編號G05D7/00GK102230041SQ20111016800
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者倪志鵬, 孫里建, 王鳳杰, 王坤, 王承鈺, 邢文來 申請人:北京首鋼自動化信息技術有限公司