随高炉风温变化而改变热风炉燃烧节奏的自动控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102888479A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102888479A(43)申请公布日2013.01.23(21)申请号201210406348.1(51)Int.Cl.(22)申请日2012.10.23C21B9/00(2006.01)C21B5/00(2006.01)(71)申请人北京首钢自动化信息技术有限公司地址100041北京市石景山区石门路一号申请人首钢京唐钢铁联合有限责任公司(72)发明人周检平张贺顺王晓朋任立军王洪庚苏殿昌霍吉祥陈军王有良张铁志甄昆泰黄俊杰刘原(74)专利代理机构北京华谊知识产权代理有限公司11207代理人刘月娥权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书55页页附图附图44页(54)发明名称随高炉风温变化而改变热风炉燃烧节奏的自动控制系统(57)摘要一种随高炉风温变化而改变热风炉燃烧节奏的自动控制系统，属于高炉热风炉自动控制技术领域。由空气、煤气调节阀、PLC控制器、工控机及智能控制软件四部分组成。空气、煤气调节阀的作用是控制空气或煤气的流量；PLC控制器是收集煤气、空气压力及流量信息，实现逻辑连锁及保护，同时输出给定阀位来控制调节阀的动作；工控机作为智能控制软件的硬件载体，从PLC控制器中采集煤气压力、空气压力、煤气流量、空气流量及煤气调节阀信号、空气调节阀信号，通过智能控制软件算出适当的阀位，下发到PLC控制器中，智能控制软件是本发明的核心，承载着在外部条件发生变化的情况下，实现燃烧过程的自动控制。优点在于，解决了热风炉自动燃烧及热风炉燃烧节奏动态控制的问题。CN1028479ACN102888479A权利要求书1/2页1.一种随高炉风温变化而改变热风炉燃烧节奏的自动控制系统，应用于高炉内燃式或者顶燃式热风炉，其特征在于，该系统由空气、煤气调节阀、PLC控制器、工控机及智能控制软件四部分组成，智能控制软件安装在工控机内，工控机通过以太网或工业控制总线与PLC控制器相连，PLC控制器通过信号线与空气、煤气调节阀及切断阀相连；空气、煤气调节阀的作用是控制空气或煤气的流量；PLC控制器的作用是收集煤气、空气压力及流量信息，实现逻辑连锁及保护功能，同时输出给定阀位来控制调节阀的动作；工控机作为智能控制软件的硬件载体，从PLC控制器中采集煤气压力、空气压力、煤气流量、空气流量及煤气调节阀信号、空气调节阀信号，通过智能控制软件算出适当的阀位，下发到PLC控制器中，智能控制软件承载着在外部条件发生变化的情况下，实现燃烧过程的自动控制，通过专家知识库及模糊控制策略来控制空气和煤气调节阀的开度，达到热风炉的燃烧节奏跟随高炉风温变化的目的；外部条件包括高炉风温、煤气热值；智能控制软件包括数据通讯、用户界面及控制策略三部分，数据通讯完成从PLC中数据采集及将控制信号下发到PLC的任务；用户界面实现人机互动的目的，完成参数修改及实时监控；控制策略完成系统在不同的条件下给出不同的操作指令的目的，主要包括燃烧前最佳燃烧参数的确定和正常燃烧过程控制两个阶段。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的燃烧前最佳燃烧参数的确定包括以下步骤：（1）高炉风温监测与处理：对高炉风温进行实时、动态地监测，根据其变化情况，进行有效的量化和模糊化处理，为专家知识库提供科学的决策依据；（2）专家知识库建立：根据量化后的风温变化，利用专家知识库，提供控制热风炉燃烧节奏的最佳参数，包括燃烧时间、送风时间、烟道温度、拱顶温度；根据专家经验和模糊化处理，将高炉常用风温分为若干个档次；根据不同档次的风温，分别计算烟道温度、拱顶温度、燃烧时间、送风时间；建立风温、燃烧时间、送风时间、烟道温度、拱顶温度的专家知识库；实时监测现场风温的变化情况，经过模糊化处理以后，通过专家知识库能够得到控制燃烧节奏的合理参数；（3）根据历史数据自动寻找最佳的空燃比、煤气流量和空气流量，作为热风炉自动燃烧的初始设定值。所述的正常燃烧过程控制包含以下步骤：（4）点火过程调节阀初始阀位的确定，调节阀初始阀位过大或过小都不利于点火成功，系统实时跟踪流量及阀位的变化，参考（3）获得的调节阀初始阀位，根据专家经验动态获得合理的点火调节阀初始阀位，在安全监测模块未出现异常的情况下，进行点火操作；点火阀位参考（3）获得的调节阀初始阀位，根据专家经验动态获得，达到点火顺利同时平稳过渡到热风炉初始燃烧状态的目的；点火过程中，各阀的实际动作和煤气、空气流量的变化是我们监测的重点，开发了一套专门的点火安全监测与控制程序，固化在PLC控制器中，防止意外事故的发生；点火成功后，过渡到通过（3）获得的调节阀初始阀位，开始进入热风炉快速升温的自动燃烧阶段；（5）点火成功后按照专家知识库确定的热风炉控制参数进行自动燃烧，等待燃烧进入2CN102