pid控制器在高炉鼓风加湿应用

《pid控制器在高炉鼓风加湿应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、PID控制器在高炉鼓风加湿应用　　摘要：高炉鼓风加湿是调节炉温的有效手段，本文将PID控制器应用于工程控制系统，实现了湿度的闭环自动调节。通过合理的PID参数整定和程序模块设定，得到了理想的调节曲线，应用效果显著。关键词：高炉；鼓风；PID控制器中图分类号：TF54文献标识码：A文章编号：1、前言炼铁高炉为提高风温的利用水平，维持炉况的稳定，通常采用鼓风加湿技术。每立方米风中增加1g湿度平均需要6℃风温来补偿，所以加湿鼓风可为使用高风温创造条件。另外，加湿鼓风主要是用湿度调节炉温，是维持炉况稳定顺行的一种有效技术手段。2、鼓风加湿的工艺流程及设备操作5加湿鼓风是在冷风总管上加入一定量的蒸汽，经

2、热风炉后送入高炉。由于高炉操作需要，在不同风量和风温的情况下要加入经过计算的对应量的蒸汽，稳定相应的湿度值，因此炼铁部设计安装了一套鼓风自动加湿系统。系统包括一套自动调节阀和一套自动湿度检测仪表，系统有两种操作方式：一手动模式，手动设置调节阀开度，同时观察湿度检测值，适当手动调整阀门开度，直至接近目标湿度；二自动模式，在计算机中输入目标湿度值，PID控制器根据湿度检测返回值进行闭环自动调节阀门开度，直至湿度检测值接近目标值并在允许误差内进行震荡调节，以维持湿度稳定。工艺流程如图1所示：图1高炉鼓风加湿度系统具体操作：（1）投用前的准备工作。检查加湿鼓风系统设备是否正常；打开总截止阀送汽；管道的

3、加热和放水。（2）开加湿操作。检查蒸汽压力在500kPa以上；检查各阀门位置是否正确，旁通阀、蒸汽放散阀和疏水阀关，冷风管道截止阀、总截止阀开；在计算机上设定自动或手动运行方式，并根据炉况需要设定目标湿度值；随时注意加湿量变化，及时调节。（3）停止加湿操作。临时停加湿：将调节阀全关即可，但操作完成后，严禁手动或自动转换；长期停加湿：除关调节阀外，还应将其两侧截止阀关闭，以及关总截止阀。3、PID控制原理在加湿实际系统中，PLC控制模拟量可采用PLC自带的PID过程控制模块来实现闭环调节，本部分主要介绍PID控制器的设计方法及过程分析。5PLC的PID控制器的设计思路是以连续系统的PID控制规律

4、为基础，将其数字化，得到离散的PID控制方程，再根据离散方程进行控制程序设计。在连续系统中，典型的PID闭环控制系统如图2所示，图中sp(t)是给定值，pv(t)为反馈量，c(t)为系统的输出量。图2PLC闭环控制系统方框图简化为传递函数结构图，如图3所示:图3传递函数结构图PID控制器的输入／输出关系式为：（1）其中：—比例增益；—积分时间常数；—微分时间常数采用后向差分变换进行离散化处理，得到式（2）：（2）PID参数中比例控制的作用是通过加大来增加系统的动态响应速度；积分控制的作用是消除系统稳态误差；微分控制的作用是改善系统的动态性能。4、PID控制器在鼓风加湿系统的应用研究由于现场应用

5、的电动调节阀多带有积分环节，因此介绍增量式PID控制器的算法设计流程，以及通过PLC自带的PID控制模块，描述PID参数的整定方法和工程经验。以京唐1#高炉鼓风加湿自调系统为例来详细展示PLC自带PID控制模块的参数形式及参数整定后的输出相应曲线。4.1PLC系统PID控制器的参数整定5工程中PLC的PID功能通常由集成的PID模块实现，通过试凑法对参数进行整定，来达到预计效果。PID参数整定：只采用比例控制，Kp由小变大，若响应时间、超调、静差已达到要求，只采用比例调节即可。若静差不满足，则加入积分控制，将Kp减小，例如取0.8Kp代替Kp，Ki由小到大，反复测试多组的Kp和Ki值，从中确定

6、合适的参数。若动特性不满足，比如超调量过大，或调节时间过长，则加入微分控制，Kd由小到大，逐步凑多组PID参数，从中找出一组最佳调节参数。工程PID整定经验值：控制对象特点kpKi（m）Kd（m）流量对象数值较小有噪音1-2.50.1-1温度多容系统大滞后1.6-53-100.5-3压力容量系统滞后不大1.4-3.50.4-3液位允许有静差时不用积分1.25-54.2京唐1#高炉鼓风加湿系统PID程序模块图4PLC程序PID模块PID控制模块中，首先设定输入值量程为0-30000，对应调节阀阀位值0-100%，根据经验值设定PID参数Kp为15.5，Ki为0.01.Kd为0.2。输入给定值Sp

7、7000,PID模块进行闭环自动调节，输出阀位值60.278，返回值Pv570039.32,偏差值e-39.32,PID控制器根据差值的大小进行跟踪调节，直至使返回值稳定在稳态误差范围内。图5京唐1#高炉湿度曲线根据曲线可以观察到，所选的PID参数基本可以满足生产操作的需要，在较短时间内可以使湿度值调整到预设值，并在合理的偏差范围内波动，参数基本整定成功。5、结语本文以高炉鼓风加湿自控系统为例，介