高炉送风自动加湿控制系统

摘 要：本文主要介绍2500m3高炉鼓风加湿系统控制及实现方式。

关键词：鼓风量；蒸汽流量；湿度；自动控制

1 引言

高炉送风自动加湿控制系统，其功能是对高炉鼓风送来的冷风中掺入的蒸汽量进行控制，以满足高炉对送风湿度的要求。如果送风湿度控制失常，将会造成高炉炉况的大幅波动，影响高炉生产。

2 自动加湿技术的控制原理及流程

高炉送风自动加湿系统主要由加湿蒸汽流量、压力、温度检测、送风湿度检测，加湿蒸汽流量调节等检测系统组成，采用两种自动控制方式完成自动湿份控制。一种控制方式采用定蒸汽流量调节控制。另一种控制方式采用定湿度控制。两种控制方式可以随意选择。

2.1 第一种控制方式：高炉鼓风加湿采用定蒸汽流量调节控制方式，即在进入热风炉前的鼓风管道中加入高炉操作人员设定的蒸汽量。

高炉鼓风加湿采用介质：：蒸汽；加湿蒸汽量：max15t/h（最大蒸汽流量以能满足高炉鼓风湿份达到40g/m3要求为准）加湿蒸汽压力：1.6MPa，减压后0.8～1.0MPa；加湿部位：距热风炉50米以上。

1）.设备流程图：

2）.原理

上图为单回路蒸汽流量控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是蒸汽流量的给定流量，即控制的任务是控制蒸汽流量等于给定值所要求的范围。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路流量控制，采用工业智能仪表控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此当一个单回路控制系统组成好以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。

一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。

2.2 第二种控制方式：高炉鼓风加湿采用定湿度调节控制方式，即根据鼓风湿份设定值进行设定，然后由程序根据高炉风量的变化，自动换算为蒸汽流量，然后对蒸汽流量进行控制。其计算式：

采用画面中已经有的风量、大气湿度，鼓风湿份检测数据和增加的鼓风湿度设定值，进行运算：

高炉加湿蒸汽流量（t/h）=（湿度检测值（g/m3）-大气湿度（g/m3）/106）*高炉鼓风量（m3/min）*60（min）

用计算得到的加湿蒸汽流量去控制蒸汽流量调节系统，保证按要求向高炉鼓风增加所需蒸汽流量。

⒓觳獾墓姆缡份与设定的湿份进行比较，如果有差异，则增、减鼓风湿份。

增加鼓风湿份自动调节功能后，原有的湿份调节功能（即第一种控制方式）保留，以便当湿份检测设备损坏或故障后，仍能调节控制湿份。

1）具体流程：

a）蒸汽流量检测有时波动比较大，可以在第一级流量表之前做一个移动平均，即取N个采样数据进行移动平均（N可根据实际情况来定，如30个），从而取得较为平稳的采样数据以利于控制的稳定；

b）富氧流量与送风流量在加运算时进行量程单位的转换；

c）调湿蒸汽流量控制是个前馈控制，因此在控制时要根据下述公式来进行运算：

Io=n*Ii+α+β

其中：Io：调湿蒸汽流量调节器的设定值（SV）

Ii：送风总流量=送风流量+富氧流量

n：蒸汽流量调节阀的比例设定值（SV：0-2， ），具体数据要算，我们是1.3

α：送风湿度调节器的输出（MV）

β：Bias 偏差（-50%）。

d）在开始投入控制时，先把调试蒸汽流量调节阀置手动，慢慢调节流量调节阀开度，使湿度检测值与湿度设定基本接近后，将湿度比例设定器和蒸汽流量PID调节器置自动，再置串接控制；

e）蒸汽流量进行温压补正，补正的对应关系，输入0、1、9.5、10时，对应输出为0、0.5、10、10。

f）送风流量偏差监视

Mo：计算出来的送风湿度

M：送风湿度

Fs：蒸汽流量

Ft：送风总流量

通过计算得到的湿度与检测出来的湿度进行比较，并进行偏差报警。

g）优化湿度检测及加湿蒸汽流量控制画面显示。

h）增加加湿蒸汽流量控制“手动”、“自动”、“串接”及湿度控制“手动”、“自动”控制选择，同时在画面上可以进行手动设置输出值。

i）增加加湿蒸汽流量控制调节器及湿度控制调节器的P、I、D参数设置界面。

j）增加湿度检测、湿度设定、蒸汽流量检测、蒸汽流量设定及蒸汽流量调节器输出的趋势画面，以便调试、观察。

3 通过实施已经满足以下控制要求：

3.1通过控制加入到送风总管的加湿蒸汽量，从而达到高炉所要求的送风湿度值；

3.2通过送风总流量与加湿蒸汽流量的比例，来修正送风湿度控制的输出值；

3.3通过送风流量、送风湿度及加湿蒸汽流量计算出送风湿度值，将该值与湿度检测装置的输出值进行比较，并输出偏差大报警。

4 高炉送风自动加湿使用效果

建立高炉鼓风湿份设定值项目后，高炉操作人员只需要对鼓风湿份设定值进行设定，然后由程序根据高炉风量的变化，自动换算为蒸汽流量，然后对蒸汽流量进行控制调整，不管风量如何变化，高炉的鼓风加湿量总是随鼓风风量变化而变化，保证高炉鼓风的湿份稳定。

通过按照实施方案进行相关调试，效果良好，送风湿度的实际测量值与湿度的设定值基本吻合，测量值在设定值上、下1g/m3左右波动，控制情况良好。

5总结

项目实施后加湿自动化程度得到有效提高、降低操作人员劳动强度，提高实现高炉送风湿度精细调节，提高风温。

参考文献

[1]《调节阀与阀门定位器》.石油工业出版社.2001（1）.

[2]《过程控制仪表》 化学工业出版社 . 2008（3）.