摘要：在高炉生产中，稳定热风温度（以下简称风温），能够提升高炉运行的安全性与稳定性，并且提高生产效率，并对高炉操作具有积极的作用。应用自动控制策略并配合高精度混风调节阀，能够有效地实现风温的自动控制，将风温波动控制在较小范围之内。本文对风温自动控制系统进行了详细的介绍。
关键词：高炉；热风炉；风温；自动控制
目前，国内大部分热风温度控制采用人工操作的方式，一般情况下，风温设定在1150℃。由于工人的经验、水平差异，风温控制效果也有较大差异，有的风温波动甚至达30℃。本文介绍的自动控制方式，不仅稳定了风温，也降低了工人的劳动强度。
1高炉风温自动控制系统介绍
1.1原理
为了保证高炉热风温度稳定，对混风阀进行调节。由于冷风总量恒定，通过调节混风阀改变混风管道的风量，从而间接改变通过热风炉的风量，达到调节风温的目的。混风阀调节根据送风过程一般可以分为3个过程，即混风初始时刻、中期和末期。初始时刻，即换炉开始的初始时刻，此时热风炉蓄热值为最高，混风阀初始值可根据拱顶温度设定，此后进入中期时刻，开度根据自动控制策略计算而得；末期，由于热风炉蓄热降低，所有冷风经热风炉在送至高炉，风温也略低于设定值，此时混风阀处于全关闭状态。
1.2系统构成
1.2.1自动控制策略（初始、中期）
由于每次烧炉，热风拱顶温度都不相同，因此混风阀初始开度也不相同。
混风阀初始值的设定需要根据工人的操作经验，将各个范围的初始拱顶温度T0和混风阀初始开度统计汇总，形成相应的规则库。为混风阀初始开度∮0提供依据。具体如下：
将初始拱顶温度分为5个档，HH（高高）、H（高）、N（正常）、L（低）、LL（低低）。正常温度按照工艺要求确定，高于N温度5℃，定为H；高于10℃，定为HH；低于5℃，定为L；低于10℃，定为LL。结合现场实际情况，记录各个温度工况下的混风阀初始开度值，找出对应关系。根据此对应关系，形成一对一的逻辑控制程序。
当由初始时刻进入下一个采样周期后，根据实际风温（PV）和设定风温（SP）做偏差（ERR= SP-PV）计算，根据偏差对阀门进行控制，将偏差与混风阀的开度直接结合起来，采用增量式控制方案[1]。阀门开度变化量∮如式（1）：
∮=k*ERR （1），式中k为比例系数，根据现场情况进行整定。
根据ERR>0和ERR<0两种情况采用不同的控制策略。
假设死区为D（D>0），
当ERR>0时，根据式（1）进行调节混风阀。
当ERR<0时，当实际风温略小于设定风温时（-D<=ERR<0），混风阀可不做调节，或者调节幅度较小，通过改变k的值来实现。当ERR<-D时，根据式（1）进行调节混风阀。
风温死区根据工艺要求设定，一般可以设定在5℃。
由于每座热风炉送风压力、热风管道、混风管道以及热风温度检测点安装位置等差异，且由于温度变化比较缓慢，因此采样周期一般设定在15~30s，具体可根据现场情况确定。
1.2.2高精度混风调节阀
混风阀是调节的具体实施环节，混风阀的精度很大程度上决定了调节效果的好坏，根据现场试验，混风阀开度改变1%，可引起风温5℃左右的
变化。因此，要求混风阀精度0.5%。控制信号为4~20mA。混风管道一般为DN500，此处选用蝶阀来调节。
系统结构如图1所示。
图1 系统结构图
笔者使用该种控制策略在某钢厂控制风温，效果较为良好，换炉的前2分钟内风温波动略大（10℃），有时达到15℃，之后风温控制在5℃以内。风温曲线如下图2所示：
图2 风温实时曲线
后期由于热风炉蓄热温度下降，温度达不到设定的风温，此时混风阀根据控制策略已经关闭。
2结语
本文所介绍的控制策略在送风中期可以较好地控制风温，使其稳定在5℃之内，为高炉生产提供稳定的风温，有助于高炉炉况的稳定；末期主要受热风炉蓄热情况制约，风温一般情况会低于设定风温，如图2。
不足之处，主要在换炉时刻，有时波动较大（15℃），造成此原因笔者分析是拱顶温度测量等误差以及初始控制规则不完善。针对这种情况，笔者设想建立换炉时刻拱顶温度和初始开度数学模型来确定初始时刻混风阀的开度，这样控制精度要高于本文所用的规则库。由于已经生产，此次没有实现用数学模型控制来确定初始开度。
参考文献：
[1]方康玲.过程控制系统[M].武汉理工大学出版社出版社，2002.
论文作者:徐日华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：温度论文; 高炉论文; 热风炉论文; 拱顶论文; 热风论文; 自动控制论文; 风管论文; 《基层建设》2018年第12期论文;