[发明专利]一种PCM钢包底吹氩控制系统及控制方法

说明书

本发明提出一种PCM钢包底吹氩控制系统及控制方法，包括钢包、氩气供气装置、控制器、炼钢二级系统和PCM控制系统，PCM控制系统读取控制器采集的压力、流量信号和炼钢二级系统的生产过程数据，计算钢包氩气出口压力和PCM阀组流量输出能力，根据吹氩工艺确定合适的PCM控制编码，完成对氩气流量的初调；并根据吹氩工艺给定值和流量变送器反馈信号来控制可调节流口，实现对氩气流量精调；最终实现对氩气流量的实时调节。本发明大大减小了传统PCM调节存在的流量脉动，提高了流量调节精度，并实现了对氩气管道故障诊断。

技术领域

本发明属于钢铁冶金自动化控制的技术领域，尤其涉及一种PCM钢包底吹氩控制系统及控制方法。

背景技术

钢包底吹氩系统在钢包底部安装供气管路，通过钢包底部透气砖吹入氩气，实现对钢水搅拌、脱气、去除夹杂物、均匀钢水成分等功能，是目前国内外采用最广泛的一种炉外精炼方法。氩气流量需要根据吹氩工艺和钢水液面搅拌情况实时调节，氩气流量压力的控制效果直接影响冶炼质量和成本。

目前，钢包底吹氩流量控制方式主要有质量流量控制器(MFC)和脉冲编码流量控制技术(PCM)两种方式。质量流量控制器具有精度高、重复性好、响应速度快、自带负反馈、稳定可靠、工作压力范围宽等优点，但其组成元件价格高昂且对气路的清洁程度要求很高。PCM控制主体是一种高速开关阀，具有数字接口，不需A/D转换即可用计算机直接控制，并且还有阀体结构简单、抗污染和抗干扰能力强、可靠性高等突出优点，现有很多钢厂钢包底吹氩调节装置都采用PCM控制技术。

脉冲编码流量控制技术(PCM)采用二进制的控制信号，控制一组电磁阀的开关组合来切换不同通径的孔板，综合开口面积为组合的开关阀控制开通孔板孔口面积之和。当输出的二进制信号变化时，就可以得到与二进制信号的变化成一定比例关系的阀的开口度，从而获得与二进制信号变化成比例关系的氩气流量。PCM吹氩控制技术可以克服负载、压力差、温度、气体压缩性和黏性对输出流量的影响，满足流量控制要求，但存在以下问题：

1孔板不同通道的节流口孔径也不相同，导致气流在各管路产生的损耗存在差异，进而影响各管路实际流量系数；

2整体流量控制精度受制于阀组中开关阀的数量，且流量调节不平滑，存在一定的梯度；

3实际控制中，阀组的流量不仅与孔板节流口孔径有关，还受到阀口压差的影响。因此，管路堵塞、钢水背压、透气砖状况等因素都会影响阀组氩气输出流量。

4受开关阀开通和关断时间影响，大流量孔口开关阀切换过程中会造成流量脉动，影响后续调节效果。

5现有底吹氩PCM控制方法缺少PCM孔口流量机理、钢包钢水温度、钢水液面高度等方面的综合考虑，实际的调节效果较差，存在很大优化改进的空间。并且缺少有效的吹氩管路故障诊断方法与手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种PCM钢包底吹氩控制系统及控制方法，该系统从PCM流量控制机理入手，实时计算PCM装置流量，通过可调节流口进行氩气流量二次调节，提高了流量调节精度，减小了PCM开关阀切换过程中产生的流量脉动，并实现了对氩气管道故障诊断。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种PCM钢包底吹氩控制系统，其特征在于，包括钢包、氩气供气装置、控制器、炼钢二级系统和PCM控制系统；

所述氩气供气装置通过供气管与所述钢包底部连接，向钢包内输送氩气，所述供气管上沿气流方向依次设有第一手动球阀、第一压力传感器、比例减压阀、第二压力传感器、第一电磁阀、第一稳压包、第三压力传感器、PCM阀组、第四压力传感器、可调节流口、第一流量变送器、单向阀、第二稳压包和第二流量变送器，还设有手动支管，所述手动支管两端分别与供气管相连通，手动支管上依次设有第二手动球阀和第二电磁阀，两端分别位于所述比例减压阀和第一电磁阀之间的管路及所述单向阀和第二稳压包之间的管路上；