過(guò)程控制-轉(zhuǎn)爐供養(yǎng)量控制設(shè)計(jì)資料

1、過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)前言本項(xiàng)目是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化原理匯編而成的以氣體管道中的壓 力作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)過(guò)程中，保持恒定的壓力 或一定的真空度常是正常生產(chǎn)的必要條件。 很多化學(xué)反應(yīng)需要在恒壓下 進(jìn)行，為保持流量不變也常需要控制主壓力源的壓力恒定。根據(jù)不同應(yīng) 用場(chǎng)合，壓力控制采用不同的方式。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間的供氧系統(tǒng)一般是由制氧機(jī)、 加壓機(jī)、中間儲(chǔ)氣罐、 輸氧管、控制閘閥、測(cè)量?jī)x表及氧槍等主要設(shè)備組成。本項(xiàng)目有以下特點(diǎn)：（1）、集工業(yè)背景、儀表選用、控制原理與流程為一體，內(nèi)容清晰明 了易懂。（2）、將知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)緊密結(jié)合，鍛煉了實(shí)際動(dòng)手與動(dòng)腦能力。（3）、項(xiàng)目?jī)x表選型嚴(yán)謹(jǐn)過(guò)程控制

2、課程設(shè)計(jì)目錄1、摘 要2、第一章 轉(zhuǎn)爐氧槍的供氧制度1.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介1.2 供氧制度的主要內(nèi)容1.3 供氧制度中的工藝參數(shù) 本章小結(jié)3、第二章 轉(zhuǎn)爐氧槍供氧系統(tǒng)參數(shù)2.1 轉(zhuǎn)爐氧槍氧氣流量2.2 轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水2.3 轉(zhuǎn)爐氧槍槍位本章小結(jié)4、第三章 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓控制3.1 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓控制意義3.2 轉(zhuǎn)爐供氧裝置及其設(shè)計(jì)3.3 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓檢測(cè)與控制設(shè)計(jì)3.3.1 氧槍氧壓檢測(cè)與控制參數(shù)3.3.2 設(shè)計(jì)的具體方案3.3.3 儀表選型3.3.4 氧槍氧壓控制設(shè)計(jì)圖5、總結(jié)6、參考文獻(xiàn)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)摘要氧槍是轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備。 在轉(zhuǎn)爐頂吹煉中 , 氧槍的主要作用是向熔池供氧和傳氧 吹煉

3、氧壓及氧槍槍位的高低對(duì)熔池的脫碳速度和爐渣中二氧化鐵含量以及熔池溫度有重 大影響。因此, 氧壓和氧槍槍位的控制是關(guān)系到煉鋼生產(chǎn)質(zhì)量好壞的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。 在 本課程設(shè)計(jì)中首先是對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍中通氧管道進(jìn)行取壓，具體實(shí)施辦法是將節(jié)流裝置安裝 在氧氣管道中通過(guò)安裝在氧氣管道上的取壓管獲得差壓，然后將差壓引入彈簧管，此時(shí) 彈簧管會(huì)有形變，將霍爾片固定在彈簧管的自由端，在霍爾片的上、下方垂直安放兩對(duì) 磁極，當(dāng)被測(cè)壓力引入后，彈簧管的自由端會(huì)產(chǎn)生位移，即改變了霍爾片在非均勻磁場(chǎng) 中的位置。 這樣就將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)可取得 420mAD C的氧氣壓力信號(hào)， 將它送至 調(diào)節(jié)器與給定值相比較，根據(jù)偏差情況，調(diào)節(jié)

4、器給出調(diào)節(jié)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變氧氣 管道閥門(mén)開(kāi)度，從而控制氧氣壓力為規(guī)定值。關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)爐氧槍、氧槍氧壓、氧槍槍位過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)第一章 轉(zhuǎn)爐氧槍的供氧制度1.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介：轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本手段是通過(guò)氧槍向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧氣使轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鐵水發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，吹氧流量變化直接影響鋼水的成分和產(chǎn)量，進(jìn)而影響整個(gè)冶煉過(guò)程，因此煉 鋼過(guò)程中必須保證控制好吹氧流量。轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入 鐵水，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐 內(nèi)，吹入氧氣（純度大于 99的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化 反應(yīng)，除去雜質(zhì)。從而煉出

5、各種高質(zhì)量的鋼，目前這種煉鋼法使用最為普遍。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間的供氧系統(tǒng)一般是由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中間儲(chǔ)氣罐、輸氧 管、控制閥、測(cè)量?jī)x表及氧槍等主要設(shè)備組成。1 、低壓儲(chǔ)氣罐： 是儲(chǔ)存從制氧機(jī)分餾塔出來(lái)的壓力為 0.0392MPa 左右的低壓氧 氣。2 、壓氧機(jī)：又制氧機(jī)分餾塔出來(lái)的氧氣只有0.0392MPa，而煉鋼用氧要求的工作氧壓力為 0.785 1.177MPa，需要壓氧機(jī)把低壓儲(chǔ)氣柜中的氧氣加壓到2.45 2.94MPa，氧壓提高后，中壓儲(chǔ)氧罐的儲(chǔ)氧壓力也相應(yīng)提高。3 、中氧儲(chǔ)氣罐：把由壓氧機(jī)加壓到 2.45 2.94MPa 的氧氣儲(chǔ)存起來(lái)，直接供轉(zhuǎn) 爐使用，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)有周期性，而制氧機(jī)要求

6、滿(mǎn)負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此通過(guò)設(shè)置中壓儲(chǔ) 氧罐來(lái)平衡供求，以解決車(chē)間高峰供氧問(wèn)題。煉鋼的基本任務(wù)是脫碳、脫磷、脫硫、脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，調(diào)整 成分。歸納為：“四脫”（碳、氧、磷和硫） ，“二去”（去氣和去夾雜） ，“二調(diào)整” （成分和溫度）。采用的主要技術(shù)手段為：供氧，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。轉(zhuǎn)爐煉鋼是在轉(zhuǎn)爐里進(jìn)行。開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)爐處于水平，向內(nèi)注入 1300攝氏度的液態(tài)生鐵， 并加入一定量的生石灰， 然后鼓入空氣并轉(zhuǎn)動(dòng)渣轉(zhuǎn)爐使它直立起來(lái)。這時(shí)液態(tài)生鐵表面劇烈的反應(yīng)，使鐵、硅、過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)錳氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對(duì)流作用，使

7、反應(yīng)遍及 整個(gè)爐內(nèi)。幾分鐘后，當(dāng)鋼液中只剩下少量的硅與錳時(shí)， 碳開(kāi)始氧化，生成一氧化碳 (放 熱)使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現(xiàn)巨大的火焰。最后，磷也 發(fā)生氧化并進(jìn)一步生成磷酸亞鐵。 磷酸亞鐵再跟生石灰反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈣和硫化鈣， 一起成為爐渣。當(dāng)磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現(xiàn)四氧化三鐵的褐色蒸汽時(shí)，表 明鋼已煉成。這時(shí)應(yīng)立即停止鼓風(fēng)，并把轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再 加脫氧劑進(jìn)行脫氧。個(gè)過(guò)程只需 15 分鐘左右。鋼和生鐵含碳量的界限通常是：生鐵： C=1.7 4.5 ，鋼： C 1.7 CCO 耗氧量 100(4.30%-0.20%)90%16/12=4

8、.92 噸C CO2 耗氧量100 (4.30%-0.20%) 10%32/12=1.09 噸SiSiO2耗氧量1000.8%32/28=0.914噸MnMnO 耗氧量 1000.2%16/55=0.058噸PP2O5 耗氧量1000.13%(165)/(31 2)=0.168 噸S 1/3被氣化為 SO2, 2/3與CaO反應(yīng)生成 CaS進(jìn)入渣中, 則S不耗氧。裝供造溫度脫氧爐氧渣控制合金化裝入供氧造渣溫度脫氧合 金化制 度制度制度制度制度圖 1.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程流程圖過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)1.2 供氧制度的主要內(nèi)容：確定合理的噴頭結(jié)構(gòu)、供氧強(qiáng)度、氧壓和槍位制供氧是保證雜質(zhì)去除速度、熔池升溫速

9、度、造渣制度、控制噴濺去除鋼中氣體與夾 雜物的關(guān)鍵操作，關(guān)系到終點(diǎn)的控制和爐襯的壽命，對(duì)一爐鋼冶煉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生 重要影響。1.3 供氧制度中的工藝參數(shù)供氧量定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)供入熔池的氧氣量，單位是 m3/min，或 m3/h，故又稱(chēng)氧氣流量，常用 Q 表示。計(jì)算公式：供氧量 Q每噸金屬需氧量（m3 /t） 裝入量（ t）供氧時(shí)間（ min ）每噸金屬需氧量它取決于鐵水成分、所煉鋼種的終點(diǎn)成分及氧氣利用率等因素，通常情況下為52 60m3/t 。供氧時(shí)間國(guó)內(nèi)不同容量轉(zhuǎn)爐的供氧時(shí)間統(tǒng)計(jì)如下表：轉(zhuǎn)爐容量 /t123050120供氧時(shí)間 /min15161823供氧強(qiáng)度 /m3/t min4.0

10、3.63.33.0. 供氧強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)每噸金屬的耗氧量，常用 I 表示，單位是 m3/t min計(jì)算公式：供氧強(qiáng)度I= 供氧量（ m3 / min）= 每噸金屬耗氧量（ m /t）I=裝入量（ t） = 供氧時(shí)間（ min ）另外，供氧強(qiáng)度的大小還與原料質(zhì)量、操作水平等因素有關(guān)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)工作氧壓 P 用指測(cè)定點(diǎn)氧壓，即氧氣進(jìn)入氧槍前管道中的氧壓，也是供氧制度中規(guī)定的工作氧 壓。由測(cè)定點(diǎn)到噴嘴前有一定的氧壓損失，根據(jù)具體情況可以測(cè)定。所以P用 P0。噴嘴前氧壓 P0： 其選用應(yīng)考慮以下因素： A.氧氣流股出口速度要達(dá)到超音速（ 450530cms），即 M1.8 2.1 。B. 出

11、口的氧壓應(yīng)稍高于爐膛內(nèi)氣壓。通常 P00.784 1.176MPa。出口氧壓 P：應(yīng)稍高于或等于周?chē)鸂t氣的壓力。通常 P0.118 0.125MPa。過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)本章小結(jié)：在轉(zhuǎn)爐頂吹煉鋼過(guò)程其實(shí)就是對(duì)鐵水的定量氧化過(guò)程，所以供氧系統(tǒng)是關(guān)鍵，供氧 系統(tǒng)的主要作用是向熔池供氧和傳氧， 向熔池供氧是保證雜質(zhì)去除速度、 熔池升溫速度、 造渣制度、控制噴濺去除鋼中氣體與夾雜物的關(guān)鍵操作，關(guān)系到終點(diǎn)的控制和爐襯的壽 命，對(duì)一爐鋼冶煉的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。吹煉氧壓及氧槍槍位的高低是供氧制 度中的兩個(gè)重要參數(shù)它對(duì)熔池的脫碳速度和爐渣中 FeO含量以及熔池溫度有重大影響。 因此, 供氧制度是關(guān)系到煉鋼

12、生產(chǎn)質(zhì)量好壞的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)第二章 轉(zhuǎn)爐氧槍供氧系統(tǒng)參數(shù)2.1 轉(zhuǎn)爐氧槍氧氣流量控制氧氣流量是控制吹煉的重要方： 法之一，因此需要精確地測(cè)量和控制氧氣流量。氧氣流量是通過(guò)安裝在氧氣管道上的節(jié)流裝置和流量變送器將流量轉(zhuǎn)換成420 mA DC電流信號(hào)。由于壓力、溫度對(duì)流量有影響，故采用了壓力、溫度補(bǔ)償裝置，經(jīng)演算器運(yùn) 算后得到實(shí)際氧氣流量信號(hào)，一方面送至顯示儀表指示和記錄，同時(shí)將流量信號(hào)送至調(diào) 節(jié)器與流量給定值相比較，根據(jù)比較結(jié)果，調(diào)節(jié)器給出調(diào)節(jié)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變 閥門(mén)開(kāi)度，從而保證氧氣流量為給定值。由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在吹煉過(guò)程中需要經(jīng)常降槍和提槍以便于采樣、測(cè)量和倒渣，這

13、就要求降槍時(shí)送氧，提槍時(shí)快速切斷氧氣，所以在調(diào)節(jié)閥后面裝有切斷閥。切斷閥的位 置只有兩個(gè)，提槍時(shí)切斷閥全關(guān)，降槍時(shí)切斷閥全開(kāi)。切斷閥和氧氣噴槍提升機(jī)構(gòu)自動(dòng) 連鎖，當(dāng)氧槍進(jìn)入爐內(nèi)一定深度時(shí)便自動(dòng)打開(kāi)切斷閥，提槍時(shí)便自動(dòng)關(guān)閉切斷閥。切斷 閥動(dòng)作要迅速，關(guān)閉要嚴(yán)密，工作要可靠。Xo被控量（氧氣流量）圖 2.1 轉(zhuǎn)爐氧槍氧氣流量控制方框圖過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)2.2 轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水氧槍冷卻水的供應(yīng)是保證氧槍在爐內(nèi)高溫下正常工作的必要條件，一般采用壓力為 12001500kPa 的高壓水。除了對(duì)冷卻水的壓力進(jìn)行檢測(cè)外，還要對(duì)冷卻水進(jìn)出水溫 度及溫度差、冷卻水流量進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)出水溫度超過(guò)規(guī)定時(shí)氧槍就有燒壞的危險(xiǎn)

14、，應(yīng)立 即發(fā)出警報(bào)。冷卻水流量的測(cè)量是通過(guò)安裝在管道上的節(jié)流裝置，流量變送器取得420mA DC電流信號(hào) , 送至顯示儀表指示和記錄。冷卻水壓力的測(cè)量是通過(guò)安裝在管道上的取壓管和壓力變送器取得4 20mAD C電流信號(hào)，送至顯示儀表指示和記錄。冷卻水溫度是通過(guò)安裝在管道上的熱電阻和熱電阻壓 力變送器，把進(jìn)出水溫度轉(zhuǎn)換成 420mAD C電流信號(hào)，送至顯示儀表指示和記錄。當(dāng)冷 卻水壓力低于規(guī)定值，出水溫度高于規(guī)定值， 進(jìn)出水溫度差高于規(guī)定值， 都會(huì)發(fā)出警報(bào)。圖 2.2 冷卻水溫度控制系統(tǒng)方框圖2.3 轉(zhuǎn)爐氧槍槍位氧槍高度直接影響爐內(nèi)造渣、脫碳速度和提溫速度，是煉鋼操作的一個(gè)十分重要的 參數(shù)。直接

15、用標(biāo)尺指示氧槍高度，用電氣設(shè)備人工控制是一種最簡(jiǎn)單的辦法，但準(zhǔn)確度 不高。在氧槍卷?yè)P(yáng)機(jī)上安裝一套脈沖發(fā)生器， 用一套接受裝置在操縱室內(nèi)計(jì)量氧槍高度， 同時(shí)對(duì)氧槍提升和下降位置，氧氣切斷閥開(kāi)閉實(shí)行連鎖和自動(dòng)控制。這種方法精確度較10過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)高，顯示明確，操作方便，特別是可以與計(jì)算機(jī)配合直接由計(jì)算機(jī)控制Xo圖 2.3 氧槍槍位控制系統(tǒng)方框圖1槍位與熔池?cái)嚢璧年P(guān)系 硬吹（低槍位或高氧壓的吹煉模式） 氧氣射流對(duì)熔池的沖擊力大，形成的沖擊深度較深，沖擊面積較小，產(chǎn)生的小液滴 和氣泡的數(shù)量多，氣體熔渣金屬乳化充分，爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度快，特別是脫碳速度 加快，大量的 CO氣體排出，使熔池得到充分的攪動(dòng)

16、，同時(shí)降低了熔渣中（ FeO）含量。 即槍位越低，熔池內(nèi)部攪動(dòng)越充分。 軟吹（槍位高或氧壓低的吹煉模式）氧氣射流對(duì)熔池的沖擊力減小， 沖擊深度變淺， 反射流股的數(shù)量多， 沖擊面積增大， 對(duì)熔池表面攪動(dòng)有所增強(qiáng)，內(nèi)部攪動(dòng)相應(yīng)減弱，脫碳速度降低，熔渣中的（ FeO）含量 增加。綜上所述，槍位在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)變動(dòng)，可以調(diào)節(jié)熔池表面和內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度，尤 其是脫碳反應(yīng)速度，從而起到調(diào)節(jié)熔池的攪拌作用。如果短時(shí)間內(nèi)采用高低槍位交替操 作，還有利于消除爐內(nèi)液面上可能出現(xiàn)的“死角” 。所以在爐役后期，成渣速度慢時(shí)，可 采用高低槍位交替操作，能夠消除渣料結(jié)坨，加快化渣。11過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)本章小結(jié)在本章中主要介

17、紹了轉(zhuǎn)爐頂吹煉中供氧系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)。它包含氧槍的氧氣流量， 氧槍的氧氣壓力，氧槍冷卻水溫度控制和氧槍槍位。這些參數(shù)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)變動(dòng)，可 以調(diào)節(jié)熔池表面和內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度，尤其是脫碳反應(yīng)速度，從而起到調(diào)節(jié)熔池的攪拌 作用。但是這些參數(shù)中氧槍的氧壓控制最為關(guān)鍵。在接下的一章中主要介紹氧槍氧壓的檢測(cè)和控制12過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)第三章 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓控制3.1 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓控制意義 一定的生產(chǎn)條件下每噸金屬的耗氧量是定值，較高的供氧強(qiáng)度意味著供氧時(shí)間較 短，即生產(chǎn)率高。但實(shí)際生產(chǎn)中噴頭的直徑一定，只有通過(guò)提高氧氣的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，這 樣吹煉中噴濺嚴(yán)重且氧氣的利用率較低。一般情況下，隨著轉(zhuǎn)爐容量的增大， H/

18、D 減小， 生產(chǎn)中易噴，供氧強(qiáng)度減小， 另外，供氧強(qiáng)度的大小還與原料質(zhì)量、操作水平等因素有 關(guān)，例如國(guó)外一些 300 噸轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度也高達(dá) 4.0 左右。在我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼中吹入壓力正常情況應(yīng)維持在 1.0MPa左右, 而來(lái)自氧氣站的氧氣壓 力一般在 1.6 3.0MPa之間。為滿(mǎn)足吹煉工藝的要求 , 采用兩級(jí)調(diào)壓系統(tǒng) ,第一級(jí)采用壓 力調(diào)節(jié)系統(tǒng)將壓力調(diào)節(jié)至 1.5MPa,第二級(jí)采用流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)將壓力調(diào)節(jié)至 1.0MPa,由于 壓力調(diào)節(jié)閥和流量調(diào)節(jié)閥是串聯(lián)在同一根管道上 , 為避免相互影響 , 可采取。如下措施予以解決 :壓力調(diào)節(jié)閥預(yù)設(shè)規(guī)定開(kāi)度。 同流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣 , 預(yù)設(shè)規(guī)定開(kāi)度是為了解決間

19、歇過(guò) 程自動(dòng)調(diào)節(jié)的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定規(guī)定開(kāi)度時(shí)間 , 使壓力調(diào)節(jié)和流量調(diào)節(jié)相匹配。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)超調(diào) （當(dāng)PV-SVGAP時(shí),GAP為偏差上限設(shè)定值 ） 。壓力調(diào)節(jié)閥強(qiáng)制在 某規(guī)定開(kāi)度 , 其目的是為了減少壓力波動(dòng)對(duì)流量調(diào)節(jié)的擾動(dòng)。3.2 轉(zhuǎn)爐吹氧裝置轉(zhuǎn)爐吹氧控制裝置， 轉(zhuǎn)爐煉鋼供氧系統(tǒng)包括設(shè)置在氧氣輸送管道上的氧氣壓力調(diào)節(jié) 閥，與所述氧氣壓力調(diào)節(jié)閥相連的氧氣流量調(diào)節(jié)閥，包括：數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取 吹氧時(shí)間信息、副槍測(cè)量開(kāi)始信號(hào)、副槍測(cè)量結(jié)束信號(hào)和吹氧結(jié)束信號(hào)，以及所述氧 氣輸送管道中的供氧壓力和流量信息；與所述數(shù)據(jù)采集單元相連的中央處理器，利用 所述數(shù)據(jù)獲取單元獲取得到的吹氧信息，確定

20、當(dāng)前轉(zhuǎn)爐吹氧階段所對(duì)應(yīng)的吹氧控制方 式；與所述中央處理器相連的控制器，按照所述吹氧控制方式調(diào)節(jié)所述氧氣壓力調(diào)節(jié) 閥和氧氣流量調(diào)節(jié)閥，以將當(dāng)前供氧壓力和流量調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)范圍。13過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)由以上本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案可見(jiàn)，利用獲取得到的吹氧時(shí)間信息、副槍 測(cè)量開(kāi)始結(jié)束信號(hào)，確定當(dāng)前轉(zhuǎn)爐吹氧階段的控制方式，然后根據(jù)獲取得到的氧氣輸 送管道中的當(dāng)前供氧壓力和流量信息，按照所確定的吹氧控制方式，調(diào)節(jié)氧氣壓力調(diào) 節(jié)閥和氧氣流量調(diào)節(jié)閥，以將當(dāng)前供氧壓力流量調(diào)節(jié)至所述預(yù)設(shè)范圍。本申請(qǐng)根據(jù)轉(zhuǎn) 爐煉鋼過(guò)程對(duì)氧氣流量或壓力要求不同，確定不同的控制方式來(lái)調(diào)節(jié)輸氧管道中的氧 氣量，以達(dá)到轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程對(duì)氧氣量的

21、需求，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼吹氧的自動(dòng)控制， 大大降低了轉(zhuǎn)爐煉鋼吹氧控制過(guò)程的難度，提高了轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)效率，減少了操作 人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)，提高了轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。說(shuō)明圖如下：14過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)15過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)供氧裝置系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案方框圖如下：圖A 供氧系統(tǒng)工作點(diǎn)壓力控制系統(tǒng)的方框圖說(shuō)明： . 操縱變量 q: 工作點(diǎn)的壓力； . 被控變量 y：調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度； 擾動(dòng)量：環(huán)境溫度變化異常。轉(zhuǎn)爐煉鋼按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并加入適量的 造渣材料(如生石灰等)。加料后，把氧氣 噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入壓力為 0.785MPa( 0.05MPa)純度大于

22、 99的高壓氧氣流，使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生 氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)。所以為保證鋼的質(zhì)量，就要通過(guò)對(duì)氧槍壓力控制來(lái)保證吹入氧 氣的壓力，這樣就要設(shè)計(jì)壓力控制系統(tǒng)。1、被控變量 y 的確定工藝要求控制氧槍的工作壓力為 0.785MPa( 0.05MPa)，氧槍的出口在轉(zhuǎn)爐內(nèi)， 而轉(zhuǎn)爐內(nèi)的環(huán)境不適合壓力檢測(cè)，為保證所測(cè)壓力最接近氧槍的工作壓力，所以選擇氧 槍的工作測(cè)壓點(diǎn)的壓力作為被控變量。2、操縱變量 q 的確定按工藝流程得知，供氧系統(tǒng)上游的供氧壓力為 2.45 2.94MPa，這個(gè)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于氧槍的工作壓力，為保證氧槍的工作壓力在 0.785MPa( 0.05MPa)之間，于是在 供氧管道與氧槍間

23、設(shè)置一個(gè)減壓閥，于是減壓閥的閥門(mén)開(kāi)度就成為了較為理想的操 縱變量。3. 控制過(guò)程描述氧槍工作點(diǎn)的壓力由差壓變送器 (P)測(cè)出送入控制器 (PID) ，當(dāng)氧槍的工作壓力因各種擾16過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)動(dòng)壓力偏低時(shí)，控制器接收到差壓變送器測(cè)出的信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較得出偏差，然后 進(jìn)行 PID 運(yùn)算，并發(fā)出控制信號(hào)對(duì)減壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，增大減壓閥的閥門(mén)開(kāi)度，從而 使氧槍的工作壓力上升到設(shè)定值，當(dāng)氧槍的工作壓力偏高時(shí)反之。3.3 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓檢測(cè)與控制設(shè)計(jì)3.3.1 轉(zhuǎn)爐氧槍氧壓檢測(cè)與控制參數(shù)工作氧壓 P：指測(cè)定點(diǎn)氧壓，即氧氣進(jìn)入氧槍前管道中的氧壓，也是供氧制度 中規(guī)定的工作氧壓。由測(cè)定點(diǎn)到噴嘴前有一定的

24、氧壓損失，根據(jù)具體情況可以測(cè)定。所 以 P P0。噴嘴前氧壓 P0： 其選用應(yīng)考慮以下因素：A. 氧氣流股出口速度要達(dá)到超音速（ 450 530cm s），即 M 1.82.1。B.出口的氧壓應(yīng)稍高于爐膛內(nèi)氣壓。通常 P00.7841.176MPa。C 出口氧壓 P：應(yīng)稍高于或等于周?chē)鸂t氣的壓力。通常 P 0.118 0.125MPa。3.3.2 設(shè)計(jì)的具體方案根據(jù)工藝的要求，吹氧壓力為 0.8MPa。流量為 60009000m3 h 由制氧分廠送來(lái)的氧氣首先在轉(zhuǎn)爐分廠的氧氣球罐內(nèi)儲(chǔ)存，氧球的出口壓力及煉 鋼車(chē)間氧氣總管壓力為 225MPa，氧槍內(nèi)氧氣壓力根據(jù)工藝要求必須大于 0.6MPa，

25、如 果小于 0.6Mpa，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)同時(shí)通過(guò)聯(lián)鎖裝置氧槍作自動(dòng)控制。17過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)切斷閥去氧槍氧氣調(diào)節(jié)閥與氧槍聯(lián)鎖圖 3.2.1 氧槍氧壓檢測(cè)與控制系統(tǒng)圖初步設(shè)計(jì)方案如下：首先是對(duì)轉(zhuǎn)爐氧槍中通氧管道進(jìn)行取壓，具體實(shí)施辦法是將節(jié)流裝置安裝在氧氣管 道中通過(guò)安裝在氧氣管道上的取壓管獲得差壓，然后將差壓引入彈簧管，此時(shí)彈簧管會(huì) 有形變，將霍爾片固定在彈簧管的自由端，在霍爾片的上、下方垂直安放兩對(duì)磁極，當(dāng) 被測(cè)壓力引入后，彈簧管的自由端會(huì)產(chǎn)生位移，即改變了霍爾片在非均勻磁場(chǎng)中的位置。 這樣就將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)可取得 420mAD C的氧氣壓力信號(hào)，將它送至調(diào)節(jié)器與給 定值相比較，根據(jù)偏差情

26、況，調(diào)節(jié)器給出調(diào)節(jié)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變氧氣管道閥門(mén)開(kāi) 度，從而控制氧氣壓力為規(guī)定值。18過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)壓力轉(zhuǎn)為位移 位移轉(zhuǎn)為電容 420mA圖 3.2.2 氧槍氧氣壓力檢測(cè)流程圖3.3.3 儀表選型傳感器的選擇 : 由于被測(cè)對(duì)象為壓力而且氧槍壓力為表壓而且為高壓， 由于波紋管、 膜片、膜盒多用于微壓、低壓或負(fù)壓的測(cè)量；而彈簧管可以作高、中、低壓及負(fù)壓的測(cè) 量。所以可選擇彈簧管，但是彈簧管不能進(jìn)行遠(yuǎn)傳因此可以和霍爾片式傳感器配合使用 將取得的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為 4-20mA DC電流信號(hào)以進(jìn)行遠(yuǎn)傳。這樣可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。執(zhí)行器的選擇：由于控制對(duì)象為氧氣， 當(dāng)有火花或者根電接觸時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸， 因此 為了生產(chǎn)的安全在選擇執(zhí)行器時(shí)應(yīng)選氣動(dòng)執(zhí)行器， 將 4-20mA DC的電流信號(hào)通過(guò)電 - 氣轉(zhuǎn) 換器后成為氣壓信號(hào)，從而去改變控制壓力的大小，使生產(chǎn)過(guò)程按預(yù)定的要求進(jìn)行，實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)在工程