淺談高爐料流調(diào)節(jié)閥的控制方法及改進(jìn)

王飛 內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 劉丕亮 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司煉鐵廠

淺談高爐料流調(diào)節(jié)閥的控制方法及改進(jìn)

王飛 內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院 劉丕亮 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司煉鐵廠

本文通過對(duì)高爐料流調(diào)節(jié)方法的控制方法進(jìn)行闡述，并在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)措施，即以軟硬件相結(jié)合的方式，添加伺服閥系統(tǒng)，以此提高調(diào)節(jié)閥的開度與速度，保證調(diào)節(jié)閥的控制精準(zhǔn)性。

高爐料流調(diào)節(jié)閥 自學(xué)習(xí)控制 伺服閥

高爐設(shè)備中，料流調(diào)節(jié)閥是其中的關(guān)鍵性設(shè)備，是通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制布料的流量，滿足高爐生產(chǎn)之所需，因而對(duì)于料流調(diào)節(jié)閥而言，必須保證具有高效的運(yùn)行速度及精準(zhǔn)的控制能力，但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，其速度與控制能力是受到限制的。

1.高爐料流調(diào)節(jié)閥的控制方法

1.1 調(diào)節(jié)閥開度的采集及回路控制

對(duì)于高爐料流調(diào)節(jié)閥而言，其開度是其中較為重要的環(huán)節(jié)，對(duì)于布料的精準(zhǔn)與否有著較大的影響，因而需要采取適當(dāng)措施加以調(diào)整。在調(diào)節(jié)閥的齒輪上施加延長(zhǎng)杠桿，并固定于自整角機(jī)上，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開始做功時(shí)，自整角機(jī)與齒輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)將所產(chǎn)生的碼值傳遞給PLC，通過碼值進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，將碼值與開度相對(duì)應(yīng)，就能夠顯示節(jié)流角度，便于控制。調(diào)節(jié)閥通常采用單閉環(huán)控制比例閥來控制油缸，以油缸為中介對(duì)料流調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行控制，以自學(xué)習(xí)模型來確定開度設(shè)定值，并取代控制器的作用。通常料流調(diào)節(jié)閥的自學(xué)習(xí)控制方式包括自學(xué)習(xí)模型和開度與數(shù)據(jù)流量矩陣，前者是以調(diào)節(jié)閥的排料特性曲線，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行繪制，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的自學(xué)習(xí)。通常來說，設(shè)定排料曲線的特征方程：，并運(yùn)用PLC來進(jìn)行系數(shù)c的自學(xué)習(xí)；對(duì)于后者而言，是依據(jù)以往的操作經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況來去獲取組料流量與開度的對(duì)比值，通過料流量的布料時(shí)的計(jì)算來對(duì)矩陣開度值進(jìn)行讀取，隨后根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣修正。

1.2 調(diào)節(jié)閥開度矩陣下的自學(xué)習(xí)控制

下料閥開度的自學(xué)習(xí)能夠?qū)﹂_度流量值進(jìn)行跟蹤，每一種焦炭與礦石都分別對(duì)應(yīng)50組流量開度值，依據(jù)稱量罐重量與布料時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比，求出流量計(jì)算值，與參考流量相對(duì)比來確定開度：本次布料取用Fn-1開度值。布料之后，依據(jù)總重量與實(shí)際布料時(shí)長(zhǎng)來求出實(shí)際流量值，依據(jù)布料開度來與對(duì)照表中相應(yīng)流量開度進(jìn)行替換，并進(jìn)行顏色標(biāo)示（本文選用紫色）。

圖1 流量開度對(duì)照表

圖2 流量開度參數(shù)表

圖2中，能夠輸入的參數(shù)中，包括三個(gè)自學(xué)習(xí)校正系數(shù)與一個(gè)設(shè)定自學(xué)習(xí)有效時(shí)間差百分比。布料之后，實(shí)際布料時(shí)間與預(yù)設(shè)布料時(shí)間產(chǎn)生差值超過2秒，且差值不超過自學(xué)習(xí)有效時(shí)間差，那么一句實(shí)際布料時(shí)間差與相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定校正開度，并將其寫入對(duì)應(yīng)開度，校正開度計(jì)算公式：

其中，KD為開度，T為布料時(shí)間，a為寫入的自學(xué)習(xí)校 正系數(shù)。

1.3 料流調(diào)節(jié)閥的定位控制

對(duì)于料流調(diào)節(jié)閥的定位控制，是可以通過自學(xué)習(xí)與手動(dòng)輸入兩種形式來實(shí)現(xiàn)，二者不可同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)手動(dòng)輸入開度時(shí)，則開度自學(xué)習(xí)讀取失效。當(dāng)下密封閥開度足夠，探尺提升到合適程度，稱量料罐已經(jīng)裝滿，且布料溜槽傾斜到足夠位置并通過布料開始點(diǎn)則為開啟；當(dāng)稱量料罐為空罐時(shí)即為關(guān)閉。當(dāng)設(shè)備關(guān)閉時(shí)，應(yīng)當(dāng)回到原本的開啟位置進(jìn)行重新開啟，經(jīng)過2秒鐘的養(yǎng)護(hù)工作即可關(guān)閉。

2.高綠料流調(diào)節(jié)閥控制的改進(jìn)

傳統(tǒng)料流調(diào)節(jié)閥在控制過程中的穩(wěn)定性較差，當(dāng)系統(tǒng)存在不穩(wěn)定、不協(xié)調(diào)的情況時(shí)，例如，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力急劇變化的情況下，料流調(diào)節(jié)閥無法正常工作。此外，傳統(tǒng)的料流調(diào)節(jié)閥還存在著無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的缺陷，在布料過程中，開度角恒定但料流量是變動(dòng)的，開度角的控制范圍在±2°的范圍之內(nèi)。以往的設(shè)備調(diào)節(jié)閥無法實(shí)現(xiàn)有效的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，因而在±2°的范圍內(nèi)進(jìn)行有效控制是較為困難的，因而采用液壓伺服料流調(diào)節(jié)閥來加強(qiáng)控制。

2.1 伺服閥控制硬件

液壓伺服閥的控制硬件，包括①CPU為帶浮點(diǎn)運(yùn)算單元32位處理器的PLC控制器，能夠擴(kuò)大掃描周期，保證對(duì)于伺服閥的精確控制；②控制器電源接口，能夠與外部電源進(jìn)行連接，并與控制器對(duì)外供閥門放大器板及其他外部設(shè)備進(jìn)行連接；③PLC輸出控制指令與信號(hào)反饋接口；④調(diào)節(jié)閥位置反饋設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)與PLC之間的高速連接；⑤自帶放大功能的伺服閥門，能夠依據(jù)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)進(jìn)行速度控制。

2.2 伺服閥控制軟件

伺服閥控制軟件，能夠?qū)λ欧y在避免超調(diào)的情況下實(shí)現(xiàn)高效而精準(zhǔn)的定位及跟蹤控制，在開度控制中主要包括兩個(gè)層面，其一，在于高速開啟，即能夠在系統(tǒng)中首先生成一個(gè)高速開啟信號(hào)，提高料流調(diào)節(jié)閥，并使之保持在最接近目標(biāo)值的情況下，隨后進(jìn)入第二層面，即，通過算法的控制，減小閥門速度，至其不超過開度誤差值，及進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，有效控制目標(biāo)值，保證設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性與可靠性。

高爐料流調(diào)節(jié)閥能夠?qū)Ω郀t設(shè)備的生產(chǎn)能力產(chǎn)生較大的影響，因而對(duì)其控制能力與反應(yīng)速度的要求較高，在實(shí)際的改進(jìn)工作中，可以通過施加伺服閥的方式來調(diào)整其運(yùn)行速度與靈敏性，挺高設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性。

[1]雷仲賢，曾憲文，吉明鵬.高爐料流調(diào)節(jié)閥控制方法及改進(jìn)[J].鋼鐵技術(shù)，2011(4):39-42.