一种鼓风机风量控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制方法，具体的说是一种通过控制鼓风机进口或出口风量向高 炉稳定供风的控制方法。
【背景技术】
[0002] 鼓风机是利用气体压缩机将大气加压后供给高炉冶炼所需空气的动力站。在鼓风 机给高炉送风的过程中，稳定供风对高炉出铁至关重要。生产经验表明，恒定的入炉风量 有利于高炉保持炉料正常下降速度，燃烧均匀，炉缸活跃，是高炉稳产、优质、高产的重要条 件。因此，采用定风量自动控制，是提高供风品质的必要措施。国内绝大多数高炉鼓风机在 中小高炉上仍然很难实现高炉稳定供风功能，一般采用鼓风机静叶手动调节出风流量，单 纯依靠高炉通知风机运行人员加、减风操作使双方的工作压力增大，同时这种方法也不能 及时补偿快速变化的风量。在一些大型高炉上，鼓风机投入了风量自动控制系统，其控制结 构示意请参阅图1右侧虚线方框所示。然而由于生产工况和现场环境复杂多变，稳定可靠 地向高炉供风仍是一个需要综合多种因素考虑的技术难题。在风量自动控制系统中，风机 的出口风量3、出口风压4、出口风温5是反映供风品质的最重要的测量信号，关系到风量自 动回路能否投入。特别是出口风量3,需要经过流量测量装置转换成差压信号，再经过出口 风压4和出口风温5的补偿计算，才能得到精确的测量值。然而由于出风管道在厂房外露天 场地，测量装置受环境和气温因素影响很大，导压管段容易受冻，测温装置受环境影响容易 跳变等等，梅钢3#风机就发生过因为现场环境恶劣导致信号测量失真致使风量控制回路 出现大幅波动并导致防喘阀动作的技术问题。经检索，申请号为201320312773. 4的中国专 利，该专利提供一种鼓风机自动控制系统，用于实现高炉鼓风机定风量控制、定风压控制之 间自动切换运行，包括PLC控制器、静叶伺服机构、压力变送器、以及气体流量计。压力变送 器以及气体流量计分别与所述PLC控制系器相连；所述静叶伺服机构与PLC控制器相连； PLC控制器与高炉热风炉相连；所述压力变送器以及气体流量计置于鼓风机风口，发明的 实用新型能够自动切换鼓风机的控制模式，使鼓风机在定风量、定风压控制之间自动切换 工作，稳态运彳丁，确保商炉系统商效稳定运打。
[0003] 申请号为201410111954. X的中国专利，该专利发明提供一种高炉热风炉恒压换 炉系统，包括：高炉、若干个热风炉和鼓风机站；鼓风机站中的鼓风机具有定风压控制模式 和定风量控制模式；当高炉的控制系统发出热风炉换炉信号时，鼓风机切换为定风压控制 模式；高炉的控制系统发出热风炉换炉结束信号时，鼓风机切换为定风量控制模式。其优点 在于保持换炉冷风总管、热风总管压力稳定，保证热风炉换炉的平顺，减小热风炉换炉对高 炉的影响，还能减少充压阀的调节频率，缩短换炉时间；新增控制程序在控制系统上位机上 运行，充分利用现有硬件设备，投资量小，改造方便。
[0004] 上述两种专利所采用的装置与控制方法在鼓风机组中已经广泛采用，但并未解决 测量装置易受环境影响信号失真，引起控制回路波动，从而导致高炉供风量突变甚至导致 鼓风机组进入喘振运行的技术难题。因此，迫切需要一种新的技术方案来解决上述技术问 题。
【发明内容】
[0005] 本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种鼓风机风量控制方法，该 方法第一次提出了利用鼓风机进口风量进行静叶自动控制的思路，提供一种进口风量计算 方法，能够准确地利用现有的并且测量装置都在室内、受环境因素制约较小的测量信号进 行进口风量的计算，达到与出口风量一致的测量效果，提高风量自动控制回路的稳定性和 自动投入率。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种鼓风机风量控制方法，其特 征在于，所述控制方法包括以下步骤， 步骤一、引入鼓风机进口风量概念，发明人的设计思路是将测量环境不良的出口风量 用能在室内测量的流量来取代，然而若在风机进口管线中增加流量计，进口管道粗，直管段 位置受限，无法满足流量计安装技术要求，即使强行加装，测量精度也会很差，难以准确测 量鼓风机的瞬时流量变化。鼓风轴流压缩机的工作原理是工作介质通过轴流压缩机进气涡 壳进入轴流压缩机流道进行压缩，经过流道中各级叶片的压缩输送压缩气体。气流从进气 涡壳到达流道的整个过程是一个缩放型的通道，相当于文氏流量计，而鼓风机组预防喘振 的重要参数喉部差压正是这一喉部，即进气涡壳到流道的进口的差压，发明人根据此工作 原理引入风机进口风量概念，利用喉部差压来反映轴流压缩机的进口风量。
[0007] 步骤二、利用测量地点全在室内的喉部差压、进口风压、进口风温进行流量计算， 得到鼓风机组进口风量预测公式 其中Fa :预测进口风量；Λρ :喉部差压；P :进口风压的绝对压力； Τ :进口风温的绝对温度；k :常数，其值为风机出口风量计算公式中的数值，由流量测 量装置厂商提供的流量计算书中给出； 步骤三、确定影响进口风量预测公式计算得到的进口风量与实际出口风量对比不同工 况有一定的偏差的主要因素，所述因素如下：静叶角度、主蒸汽流量、出风压力（室内测量 点)、动力油压(控制静叶）； 步骤四、获得鼓风机出口风量、静叶角度、主蒸汽流量、出风压力、动力油压；预测进口 风量Fa的计算值时间点与此一致，对实际生产数据进行数据滤波和正态化数据预处理， 具体为在DCS控制系统中利用滤波模块对鼓风机出口风量、静叶角度、主蒸汽流量、出风压 力、动力油压等测量数据进行数据滤波处理，滤波时间设置1秒，以此来减少干扰信号的影 响；采集滤波后的历史数据，预测进口风量Fa的计算值时间点与此采集时间点一致，对得 出的历史数据进行正态性检验，去除异常点，确保回归计算中的数据是正态分布的。
[0008] 步骤五、基于预处理后实际数据，通过回归得出结论：主蒸汽流量、出风压力（室内 测量点）是偏差存在的显著因子，得出回归方程 其中AF :风量偏差；F' ：主蒸汽流量；P' ：出口风压（室内）， 得到最终公式： 步骤六、在DCS组态中增加 PID控制器来组态"定进口风量"控制回路，将&作为PID 调节器的风量实际值PV，设定风量的指令SP由鼓风运行人员或高炉经过通信方式给出，当 指令给出时，PID控制器根据风量设定指令SP和风量实际值PV之间的偏差来自动调整PID 输出值〇P，0P值最终通过DCS的模拟量输出卡件输出4-20毫安信号来调节鼓风机的静叶 装置，达到自动调节静叶角度向高炉稳定供风的效果；同时在DCS中增加"选择控制器模 块"和"手自动控制器模块"来组态手自动跟踪控制功能，当操作员选择"定进口风量"时， "选择控制器模块"将"定进口风量"的选择结果送给"手自动控制器模块"，"手自动控制器 模块"将"定进口风量"控制回路中的PID的设定值和输出值送给"定出口风量"控制回路， 作为"定出口风量"控制回路的PID的设定值和输出值。这样，若操作员重新选择"定出口 风量"时，切换瞬间"定出口风量"回路的设定值与原"定进口风量"回路一致，确保了偏差 不变，因此此时输出值OP不会变动；"定出口风量"回路的输出值与原"定进口风量"回路 一致，确保了输出不变，即控制鼓风机静叶的4-20毫安信号值不变，因而实现了切换过程 中的静叶仍能保持不动，保证供风平稳，达到无扰切换。选择"定进口风量"时亦同理，当操 作员选择手动控制风量时，上述两个自动控制回路都跟踪手自动控制器的手动值，这样就 可实现两种模式之间以及手动和自动之间的在线无扰切换，从而解决了检修某一回路测量 元件需要退出自动甚至停机的技术难题。
[0009] 步骤七、在DCS中组态控制策略，限定鼓风机定风量投入自动的条件，系统自动检 查已投入自动回路的风量状态，如果设定值与测量值之间测量超限，或者风量每秒钟瞬时 波动超过100立方，自动回路切回手动回路，该逻辑所包括的动态监测风量变化值能及时 判断风量异常状态并切回