转炉氧气流量计算

转炉氧气流量计算在转炉炼钢生产工艺中，氧气各项参数的检测与控制很重要，其中对流量的测量又是重点和难点。准确地测量氧气流量，对于完善生产工艺，提高钢水终点命中率，降低氧气消耗，从而降低产品成本，具有十分重要的意义。本文通过对现场电气、仪表运行情况的观测，结合现代智能化仪表的设计思想，在原有的PLC控制系统基础上，重新编写了运算程序，用软件的方法实现了对流量的温度压力补偿，提高了氧气流量的测量精度。1问题的提出崇利制钢有限公司现有两座容量为25t的氧气顶吹转炉。氧气流量测量采用的节流元件为北京德纳鑫公司的Wedebar产品，该节流件具有测量精度高，量程比大、压力损失小、安装方便、维护简单的优点。差压变送器采用的是横河川仪公司的EJA110型智能仪表。变送器输出4-20mA信号直接送给PLC控制系统。节流件的计算单如表1所示，其中，管道内径203mm,工作压力2000kPa，H作温度300c，当地大气压100kPa表1节流件昔算单Tab1Sheetftftlw数值瓶遂常感有压八％醛大值ionot)常用值。倾最小值76(10U7.5O40W由于公司铁水供应不稳定，炼钢生产节奏变化频繁，用氧量变化较大，而氧气生产是一个连续稳定的过程，所以导致了在生产过程中氧气压力的波动非常大。流量参数计算的工作压力为2000kPa，在PLC程序中，流量的计算也是按照压力为2000kPa得出的，而实际生产中，氧气压力的波动范围为1200-2000kPa，导致了氧气流量计量不准确。在生产报表中，吨钢氧气单耗最少的为59m3，最多的为68m3,偏差非常大，给生产和成本的统计带来了很大影响。因此，针对影响氧气流量计量误差产生的原因，采取解决措施，提高计量准确度，是本次技术改造的目的。2解决方案2.1方案选择经过对现象的分析，可以认定压力波动太大是造成测量误差的主要原因，对此，需要采取的措施就是对氧气流量值进行温度压力补偿，提高测量准确度。增加温度压力补偿功能的最常用办法就是采用智能化数字仪表。但在我公司，所有的仪表信号都接入了PLC，增加一块智能化仪表，不仅会增加投资，而且不能与公司的局域网络相连，数据不能及时上传。经过对PLC程序的研究，决定采用重新编写相应PLC程序的办法实现对流量的温度压力补偿。实际中，由于温度的变化对流量的影响不是太大，而且温度的波动范围也不是太大，所以在实际中没有考虑温度的影响。2.2参数计算根据流体力学知识，流量与节流件两端差压的平方根成正比。气体的流量还与压力和温度有关系，将氧气作为理想气体，不考虑其压缩系数的影响，其测量公式为：式中，Q为氧气体积流量；p0为氧气在标准状态下的密度；K为流量系数；△p为差压；T0为标准状态下的绝对温度；P0为标准大气压；P为工作状态下的压力；T为工作状态下的温度；PA为当地大气压。由式(1)可以推出流量系数K的计算公式：结合表1可知：在工作温度T为3Ooc、工作压力P为2000kPa、流量Q为10000m3/h时对应的差压是0.594kPa,氧气的p0为1.4289kg/m3，将以上参数代入式(2),算出流量系数K值为3589。将K值代入式(1),简化后的流量计算公式为：。二4纣视队曷%鼻器由2.3编程本系统采用的PLC为西门子公司的S7—400。CPU为414.2DP,模拟量输人模块为SM431。所有的模拟量输人均为4—20mA电流信号。差压量程为0—0.594kPa,压力量程为0—2500kPa，温度量程为0—1OOoc，输人信号均采用原有信号。我们根据流量计算公式重新编写了程序，并增加〜段FG42程序，用于实现将模拟量输入的信号转换成相应的物理量L1J。在程序中读人模拟量的输入值，先转换成32b的浮点数，以提高运算精度，然后乘以量程，除以满量程对应的数值27648,便可将输人电量转换成该物理量数值。如果该物理量是差压，就要与设定的下限值比较，小于下限值，直接清零，用来实现流量的小信号切除，否则将结果输出。对原有流量计算程序FC1进行修改，分别读取温度、压力、差压的输人值，调用FC42程序，得出相应的物理量，并将其值代入式(3)中计算，进行温度压力补偿，最后得到经过补偿的瞬时流量值。累计值的计算仍采用原程序。3应用效果首先，将程序输人PLC,检查无误后运行，可以从上位机读出流量值；然后，用信号发生器在现场模拟输入信号，检验输出值。保持差压值稳定在0.460kPa不变，调节温度和压力，测出流量值见表2。由表2可以看出，经过补偿后的流量与理论计算值比较吻合，较好地消除了误差，提高了计量的准确度。表2魏论流■与实际箴■的比较Talf七(jctfnprtriMrttirfweenlhe smdthe眦Wialvaluett?/h数值03OT2\硕虹、ie(»kPa21)00kFa8»OQSHODS800E皿•m补总后7280B33O9购7倾H10理论值92706WZ37^172006年5月，程序正式投人运行。连续3个月的统计报