[发明专利]AOD转炉侧吹风枪管路系统的流量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体的流量调节控制，更具体地，是一种AOD转炉侧吹风枪管路系统的流量控制方法。

背景技术

AOD(氩氧脱碳)转炉侧吹风枪拥有侧吹搅拌、吹氧功能。在应用中，侧吹气体分多路连接到炉壁。保护气体包括氮气和氩气，可由总管上的切断阀进行切换。如图1所示为一种包括七个管路的AOD转炉侧吹风枪管路系统的控制原理示意图。各分管路的保护气体分别由压力变送器PT(例如孔板差压变送器等)、温度传感器TE(例如热电阻等)、流量调节控制阀CV综合控制，氮气和氩气分别通过切断阀SV后流入总管10，然后进入各个分管路11、12...、17。每个分管路的气体流量，是利用温压补偿方式进行调节的。即利用各管路间设定值流量与温压补偿后的流量进行比较，然后调节流量阀CV的输出开度，以对各分管路输出的气体流量进行调节。

通常，温压补偿可利用PID(比例，积分，微分)控制方法来调节流量调节阀的输出开度。PID控制方法是行业内成熟的控制手段，并通过各种PID控制器实现。具体地，PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e(t)与输出u(t)的关系为u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)，式中，积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)＝U(s)/E(s)＝kp(1+1/(TI*s)+TD*s)。其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。在流量控制中，可通过对PID控制器输入反馈量，并通过调节流量调节阀的输出开度来进行流量调节。

具体地，参见图2，为现有的利用PID控制进行侧吹风枪管路系统中各管路流量调节示意图，图中仅示出了一个分管路的情形，对于其它分管路的流量调节控制均相同。

如图所示，首先，PID控制器根据输入的未补偿流量设定值，输出阀门开度模拟量A，流量调节控制阀CV接收到该模拟量后，对控制阀开度进行设定。

然后，当系统处于稳定运行状态时，利用分管路中孔板压差变送器(图未示)输出的压差dP(即孔板压差变送器中孔板前后检测点的压力差值)、分管路中压力变送器PT输出的分管路压力P以及热电阻输出的实际温度T，计算标准状态下的流量：

Q1=kdPρ]]>(公式1)

式中，Q₁为未补偿前流量，k为孔板流量设计系数，dP为孔板压差变送器PT的孔板采集到的差压，ρ为设计工况下的气体密度。

接下来，进行温压补偿后的流量计算：

Q=Q1(T0+273.15)(P+0.1)(T+273.15)(P0+0.1)]]>(公式2)

式中，T₀为设计温度(℃)，P₀为设计压力(MPa)，P为实际压力(MPa)，T为实际温度(℃)，Q₁为未补偿前流量，Q为补偿后流量。