專利名稱：一種用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法
技術領域：
本發明涉及煉鋼轉爐氣體底吹控制領域，特別涉及一種用于氣體高精度大流量的控制方法。
背景技術：
隨著各鋼鐵企業對鋼鐵產品的品種和質量的逐步重視，各煉鋼已把鋼水罐底吹氬/氮氣氣體攪拌作為均勻鋼水成份和溫度、改善鋼水質量的一個重要手段，從初煉爐出鋼開始到吹氬喂絲站、LF爐、真空脫氣裝置、CAS-0B、連鑄機鋼包長水口吹氬等工序基本均需配置底吹攪拌功能，每個新建煉鋼工程根據工藝設備的配置情況均需配置數套底吹氬攪拌系統，底吹流量調節一般是按照原有孔板流量計加調節閥，再通過PLC的PID控制模式來實現底吹流量的調節，流量計測量誤差較大。
傳統控制方式往往通過第三方比如(外部PLC控制器)來控制閥門，如圖所示，圖I為傳統流量計控制過程示意圖；所以流量計響應速度慢，穩定性低，現場操作復雜且不方便，不容易將控制閥的電流特性與控制器進行匹配，無法實現流量計現場快速安裝。傳統的底吹系統中所有設備均設置于特定區域的地面上，所有儀表及管路設備均為現場安裝，底吹流量調節一般是按照原有孔板流量計加調節閥，再通過PLC的PID控制模式來實現底吹流量的調節，這種底吹系統中底吹流量檢測不準確；不能準確響應生產工藝的要求；底吹流量調節時間長，不利于提高生產效率；每路流量調節需要在PLC里面編制PID控制軟件，依據每路底吹產品的不同產品性能調校不同的PID參數，調試工作量大，且從一個流量設定開始到流量調節穩定的時間需要8-12秒。綜上所述，傳統的精煉爐底吹系統已經不能完全適應精煉爐底吹攪拌的生產要求，從而不能最大限度的滿足精煉爐煉鋼所需；
因此需要一種能精確連續控制氣體流量的控制方法。
發明內容
有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是提供一種能精確連續控制氣體流量的控制方法。本發明的目的是這樣實現的
本發明提供的一種用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，所述轉爐底吹系統包括帶底吹支路的轉爐、支路底吹流量控制裝置、供應氬、氮氣的閥站、控制閥站并帶有HMI的PLC，所述的PLC中儲存有多個底吹模型，其特征在于所述控制方法具體包括以下步驟
51:在HMI的模型畫面中選擇各支路底吹所對應的底吹模型，并設定輸入控制氣體流
量值;
52:將設定的目標流量信號輸入帶有PID控制功能的流量控制器；
53:通過流量控制器獲取通過管道的實際流量信號；54:流量控制器自身通過PID運算根據實際流量信號和目標流量信號產生精確的調節控制信號；
55:根據控制信號來控制調節設備以達到流量要求；
56:直至所有冶煉事件完成。進一步，所述支路底吹流量控制裝置為一體化閥結構裝置，所述一體化閥結構裝置包括流量控制器和閥門，所述流量控制器包括外部信號輸入接口、流量檢測裝置和流量控制裝置，所述流量檢測裝置，用于獲取通過管道的流量信號，所述流量控制裝置，用于接收流量信號和從外部信號輸入接口輸入的外部信號并產生控制閥門的控制信號，所述控制信號輸入到閥門，用于控制閥門的開度；所述流量控制裝置為采用PID控制模式來實現流量調節的單片機。進一步，所述控制信號由內置于流量計中的PID控制器來實現的。
進一步，所述PID控制器采用模糊控制算法來實現流量的調節。 進一步，所述流量控制器為大流量熱式流量控制器。本發明的優點在于本發明利用一體化閥結構以帶信號輸出的方式實現自身控制閥門，避免了采用傳統控制方式，即通過第三方來控制閥門，所以流量計相應速度快，穩定性高，由于采用一體化結構，因此，流量計現場操作簡單方便，該一體閥結構流量計集成了流量檢測單元和流量控制單元，使得控制閥的電流特性與控制器高度匹配，實現流量計現場快速安裝。
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中
圖I為傳統流量計控制過程示意 圖2為本發明實施例提供的一體閥結構示意 圖3為本發明實施例提供的一體閥結構原理 圖4為本發明實施例提供的控制方法流程圖。圖中，流量控制器-I、閥門-2。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。圖2為本發明實施例提供的一體閥結構示意圖，圖3為本發明實施例提供的一體閥結構原理圖，圖4為本發明實施例提供的控制方法流程圖，如圖所示本發明提供的一種用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，所述轉爐底吹系統包括帶底吹支路的轉爐、支路底吹流量控制裝置、供應氬、氮氣的閥站、控制閥站并帶有HMI的PLC控制器，所述PLC控制器中儲存有多個底吹模型，所述控制方法具體包括以下步驟
51:在HMI的模型畫面中選擇各支路底吹所對應的底吹模型，并設定輸入控制氣體流量值;
52:將設定的目標流量信號輸入帶有PID控制功能的流量控制器；53:通過流量控制器獲取通過管道的實際流量信號；
54:流量控制器自身通過PID運算根據實際流量信號和目標流量信號產生精確的調節控制信號；流量控制器自身設置有獲取實際流量和目標流量信號通過模糊運算來產生控制信號，根據實際流量信號和目標流量信號的差值，利用該差值作為反饋控制信號對控制閥進行調節。S5 :根據控制信號來控制調節設備以達到流量要求；
S6:直至所有冶煉事件完成。所述支路底吹流量控制裝置為一體化閥結構裝置，所述一體化閥結構裝置包括流量控制器I和閥門2，所述流量控制器包括外部信號輸入接口、流量檢測裝置和流量控制裝置，所述流量檢測裝置，用于獲取通過管道的流量信號，所述流量控制裝置，用于接收流量信號和從外部信號輸入接口輸入的外部信號并產生控制閥門的控制信號，所述控制信號輸入到閥門，用于控制閥門的開度；所述流量控制裝置為采用PID控制模式來實現流量調節 的單片機。所述控制信號由內置于流量計中的PID控制器來實現的。所述PID控制器采用模糊控制算法來實現流量的調節。所述流量控制器為大流量熱式流量控制器。根據實際情況可以采用直接對各調節支路的氣體流量進行精確調節。通過在操作界面上直接輸入各調節支路所需的氣體流量，由自身內置的PID模糊控制軟件，在3 5秒的時間周期內，將調節支路上的實際氣體流量穩定到臨時修改設定值，同時將實際流量信號持續送至操作界面上顯示，以便操作工人監測記錄。由于在煉鋼吹煉生產過程中需要根據不同鋼種和不同吹煉期使用不同的吹煉供氣參數和模式；本發明實施例提供的一體化流量控制器氣體流量調節量程比可達I :60 ;調節精度可達±0.2% FS。完全滿足生產需求。以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，所述轉爐底吹系統包括帶底吹支路的轉爐、支路底吹流量控制裝置、供應氬、氮氣的閥站、控制閥站并帶有HMI的PLC，所述的PLC中儲存有多個底吹模型，其特征在于所述控制方法具體包括以下步驟 51:在HMI的模型畫面中選擇各支路底吹所對應的底吹模型，并設定輸入控制氣體流量值; 52:將設定的目標流量信號輸入帶有PID控制功能的流量控制器； 53:通過流量控制器獲取通過管道的實際流量信號； 54:流量控制器自身通過PID運算根據實際流量信號和目標流量信號產生精確的調節控制信號； 55:根據控制信號來控制調節設備以達到流量要求； 56:直至所有冶煉事件完成。
2.根據權利要求I所述的用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，其特征在于所述支路底吹流量控制裝置為一體化閥結構裝置，所述一體化閥結構裝置包括流量控制器和閥門，所述流量控制器包括外部信號輸入接口、流量檢測裝置和流量控制裝置，所述流量檢測裝置，用于獲取通過管道的流量信號，所述流量控制裝置，用于接收流量信號和從外部信號輸入接口輸入的外部信號并產生控制閥門的控制信號，所述控制信號輸入到閥門，用于控制閥門的開度；所述流量控制裝置為采用PID控制模式來實現流量調節的單片機。
3.根據權利要求I所述的用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，其特征在于所述控制信號由內置于流量計中的PID控制器來實現的。
4.根據權利要求I所述的用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，其特征在于所述PID控制器采用模糊控制算法來實現流量的調節。
5.根據權利要求I或2所述的用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，其特征在于所述流量控制器為大流量熱式流量控制器。
全文摘要
本發明公開了一種用于轉爐底吹系統的氣體高精度大流量控制方法，包括以下步驟S1在HMI的模型畫面中選擇各支路底吹所對應的底吹模型，并設定輸入控制氣體流量值；S2將設定的目標流量信號輸入帶有PID控制功能的流量控制器；S3通過流量控制器獲取通過管道的實際流量信號；S4流量控制器自身通過PID運算根據實際流量信號和目標流量信號產生精確的調節控制信號；S5根據控制信號來控制調節設備以達到流量要求；S6直至所有冶煉事件完成。本發明利用一體化閥結構以帶信號輸出的方式實現自身控制流量調節設備，避免了采用傳統控制方式，即通過第三方(如PLC、DCS控制系統等)來控制閥門，所以流量控制響應速度快，精度高，穩定性好。
文檔編號G05D7/06GK102968132SQ20121049410
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者陳鐘 申請人:重慶賽聯自動化工程技術有限公司