120T轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書課題名稱120T轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院 電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器姓 名吳英群學(xué) 號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容及要求：1 查閱資料，明確設(shè)計(jì)要求；2 學(xué)習(xí)并了解干法除塵的相關(guān)原理和國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀；3 了解干法除塵的總體流程，蒸發(fā)冷卻器溫度、流量控制方案設(shè)計(jì)；4 熟練使用WINCC軟件及STEP7軟件，了解二者的通訊并能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)；5 要求論文格式規(guī)范，條理清晰。 指導(dǎo)教師簽字： 目錄摘要1Abstract2第1章 緒論31.1 轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)背景31.2 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵的目的31.3 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)

2、狀及改進(jìn)41.3.1 國(guó)外現(xiàn)狀及技術(shù)改進(jìn)41.3.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及技術(shù)改進(jìn)5第2章 轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝介紹72.1 轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝及主要系統(tǒng)72.2 系統(tǒng)的主要控制功能92.3 操作經(jīng)驗(yàn)及除塵工藝中易出現(xiàn)的問題122.3.1 干法除塵的操作標(biāo)準(zhǔn)122.3.2 除塵工藝中易出現(xiàn)的問題14第3章 控制方案設(shè)計(jì)163.1 控制算法介紹163.1.1 PID控制163.1.2 串級(jí)控制183.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)193.2.1 冷卻水及蒸汽流量的自動(dòng)控制193.2.2 靜電除塵器控制233.2.3 風(fēng)機(jī)的控制26第4章 控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)274.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)274.1.1 S7-400簡(jiǎn)介274.1.

3、2 系統(tǒng)硬件配置284.1.3 系統(tǒng)硬件參數(shù)294.2 系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介304.2.1 winCC簡(jiǎn)介304.2.2 STEP 7簡(jiǎn)介314.3 WinCC組態(tài)軟件與S7-400系列PLC的通信實(shí)現(xiàn)32第5章 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)35結(jié)論38參考文獻(xiàn)39致謝41 摘要 提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的煙氣回收效率對(duì)煉鋼廠乃至整個(gè)社會(huì)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。論文從工程實(shí)際需求出發(fā)，從提高煙氣除塵效果和改善回收方式著手，設(shè)計(jì)和開發(fā)了120T LT轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵控制系統(tǒng)，并在實(shí)際工程應(yīng)用中取得了較好的效果。本文首先概述了LT干法除塵的技術(shù)背景、目的及發(fā)展現(xiàn)狀，接著闡述了提高除塵效能的思路和方法，并提出了蒸發(fā)冷卻器溫度、流

4、量和靜電除塵器電壓控制的整體設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，論文第3章、第4章分在軟件和硬件方面闡述了干法除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)針對(duì)西門子winCC 和S7-400做了簡(jiǎn)單介紹：選用winCC組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)畫面的監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警輸出等功能；采用西門子S7400系列PLC來完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，并將現(xiàn)場(chǎng)控制效果反饋到監(jiān)控畫面中，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)溫度流量等的功能。 關(guān)鍵詞：干法除塵 溫度 流量 PLC winCC Abstract It has an important significance to improve the efficiency of flue gas recovery of conv

5、erter steelmaking steelmaking plant safety, economic operation of the whole society. Based on the engineering requirement, starting from the ways of improving gas dust removal effect and improve the recovery, the design and development of the 120T LT converter gas dry dust control system, which has

6、obtained a better effect the actual project application. This paper outlines the technical background, the goal and the development present situation of LT dry dust, then discusses the ideas and methods to improve the dust removal efficiency, and put forward the evaporative cooler temperature, flow

7、and electrostatic precipitator voltage control scheme. On this basis, the third chapter, the fourth chapter in the software and hardware aspects of the design of dry dust removal system. This system in view of Siemens winCC and S7-400 to do a simple introduction: use winCC configuration software to

8、realize the scene monitoring, data display, alarm output function; the Siemens S7- 400 series PLC to complete the control of field device, and the control effect offeedback to monitor screen, can adjust temperature flow function. Key word: Dry dust temperature flow PLC winCC 第1章 緒論1.1 轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)背景 轉(zhuǎn)爐煤

9、氣干法除塵是魯奇（Lurgi）和蒂森（Thyssen）公司20世紀(jì)60年代末合作開發(fā)的。轉(zhuǎn)爐干法除塵的基本原理是對(duì)經(jīng)汽化煙道后的高溫煤氣進(jìn)行噴水冷卻，將煤氣溫度由9001000降低到200左右，采用電除塵器進(jìn)行處理。轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)主要包括：蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、煤氣切換站、煤氣冷卻器、放散煙囪、除灰系統(tǒng)等。與濕法除塵（OG）法比較，干法除塵有以下優(yōu)點(diǎn)：除塵效率高。凈化后煙氣含量為10mg/Nm320mg/Nm3,如有特殊要求可降至10mg/Nm3以下。系統(tǒng)阻力小，耗能低，風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)低，壽命長(zhǎng)，維修工作少。在水、電消耗方面具有明顯的優(yōu)越性。不需要泥漿沉淀池及污泥處理設(shè)施。含鐵干粉灰可定期送至

10、燒結(jié)廠回收利用。 1.2 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵的目的 我國(guó)鋼鐵工業(yè)能耗占全國(guó)總能耗的1/10，單位能耗高出工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家20一40%，發(fā)達(dá)國(guó)家由于已將轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的廢氣轉(zhuǎn)變成清潔的轉(zhuǎn)爐煤氣加以應(yīng)用，已實(shí)現(xiàn)了負(fù)能耗煉鋼(回收能量大于消耗能量)。近期產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)是:通過對(duì)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的吸收與自主創(chuàng)新，對(duì)己掌握的轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)加速在全行業(yè)的推廣，提高煤氣回收的質(zhì)量與數(shù)量，加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐煤氣回收成套設(shè)備的自動(dòng)化與安全監(jiān)控裝備水平，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收設(shè)備大型化、系列化，包括爐口微壓差(和其它)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、煤氣成份自動(dòng)分析監(jiān)控系統(tǒng)、煤氣凈化與回收計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、大型煤氣流量測(cè)定系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成

11、、定型產(chǎn)品以及高效除塵器、大管徑快速三通切換閥、新型水封閥、干式煤氣貯柜等成套設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化。逐步形成從設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝調(diào)試、達(dá)標(biāo)生產(chǎn)以及售后服務(wù)的總體能力。建立若干個(gè)大中型轉(zhuǎn)爐煤氣凈化與回收技術(shù)示范工程。從總體上形成每年回收50萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能力，并減少向大氣排放CO、CO2。因此，冶金企業(yè)的清潔生產(chǎn)系統(tǒng)改造依然是當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域，符合冶金行業(yè)近期發(fā)展導(dǎo)向，“提高高爐、轉(zhuǎn)爐、鐵合金爐煤氣回收數(shù)量及質(zhì)量技術(shù)”則是作為冶金節(jié)能、環(huán)保和綜合利用技術(shù)成為國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目1。1.3 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)1.3.1 國(guó)外現(xiàn)狀及技術(shù)改進(jìn) 目前國(guó)外轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技

12、術(shù)主要有魯奇-比 肖夫 （Lurgi-Bischof） 的 LT 法和西門子-奧鋼聯(lián) （SIMENS-VAI）公司的 DDS 法，在德國(guó)、奧地利、韓國(guó)、 澳大利亞、法國(guó)、盧森堡等國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，美、英、 日也開始采用該技術(shù)，干法除塵應(yīng)用總數(shù)已達(dá)40 套以 上。2 近幾年亞洲鋼廠應(yīng)用逐漸增多，浦項(xiàng)公司在 1987 年將 3 座 250t 轉(zhuǎn)爐引進(jìn) LT 法后， 新建的浦項(xiàng)廠 2 套 300t 轉(zhuǎn)爐繼續(xù)采用該法， 并計(jì)劃應(yīng)用于印度鋼廠項(xiàng)目 的 2 座脫磷轉(zhuǎn)爐和 3 座脫碳轉(zhuǎn)爐。 近年來兩家公司承擔(dān)的部分項(xiàng)目見表 1-1。 表1-1 Lurgi 和 VAI 公司承擔(dān)的部分轉(zhuǎn)爐干法除塵項(xiàng)目 鋼廠除塵

13、設(shè)備技術(shù)總負(fù)責(zé)投產(chǎn)年份德國(guó)格奧爾格斯馬林冶金公司Osnabruck 廠 1 套 130t 魯奇 1982年德國(guó)蒂森公司 Bmckhause 廠 2 套 400t 魯奇 1983年德國(guó)蒂森 Beeckerwerth 廠 3 套 265t 魯奇 1988年德國(guó) EKO 鋼公司 Eisenhuttenstadt 廠 2 套 225t 魯奇 1984年德國(guó)普魯士鋼公司Salzgitter 廠 3 套 210t 魯奇 1986年德國(guó)薩爾茨吉特公司 3 套 200t 奧鋼聯(lián) 2000年奧地利奧鋼聯(lián) Linz 廠 3 套 150t 魯奇 1988年奧地利奧鋼聯(lián) Donawitz 廠 2 套 67t 魯奇 2

14、000年烏克蘭第聶伯羅捷爾任斯基鋼鐵公司Dneprodzershinsk 廠 1 套 250t 魯奇 1995年烏克蘭阿爾切夫斯克公司 2 套 250t 奧鋼聯(lián) 2007年意大利魯奇尼冶金公司Piombino 廠 3 套 130t 魯奇2000年美國(guó)鋼鐵公司斯洛伐克廠 2 套 180t 奧鋼聯(lián) 2005年韓國(guó)浦項(xiàng)公司光陽(yáng)廠 3 套 250t 魯奇1987年韓國(guó)浦項(xiàng)公司浦項(xiàng)廠 2 套 300t 奧鋼聯(lián) 2010年改進(jìn)方法： 在靜電除塵器的泄爆問題上，歐洲鋼廠已經(jīng)能夠穩(wěn)定控制，將除塵器系統(tǒng)的泄爆次數(shù)控制在1-3次/月，泄爆主要發(fā)生在裝鐵水后至開吹前這段時(shí)候，且多在冬夏季發(fā)生，主要是廢鋼帶入水分造成

15、。歐洲鋼廠廢鋼裝入比高，且大量使用廢舊家電、汽車、飲料罐等薄板制品壓制成的廢鋼壓塊，在雨季和冬季容易積存水分，帶入轉(zhuǎn)爐后的水被還原成H2和CO，在開吹前進(jìn)入靜電除塵器并與空氣混合，造成泄爆。歐洲鋼廠的應(yīng)對(duì)措施是才去先加廢鋼后兌鐵水，控制廢鋼比在20%以下；補(bǔ)吹時(shí)泄爆采用高氧槍位和小氧量，在1min內(nèi)氧氣從零增加至550 m3/min,然后為每30 s增加50 m3/min，下槍間隔時(shí)間大于2 min。對(duì)于吹煉開始后和停吹后再開吹時(shí)由于爐氣中CO與系統(tǒng)內(nèi)的空氣混合造成的系統(tǒng)泄爆，通過設(shè)定“前燒期”和開吹后采用較小氧流量控制方法，已基本上能夠杜絕。1.3.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及技術(shù)改進(jìn) 目前我國(guó)約 90%

16、的轉(zhuǎn)爐仍采用濕法除塵，但隨 著國(guó)家節(jié)能減排政策要求的提高，國(guó)內(nèi)越來越多的 鋼鐵企業(yè)意識(shí)到采用和推廣干法除塵技術(shù)的重要 性。 從 1994 年寶鋼第一次全套引進(jìn)國(guó)外轉(zhuǎn)爐煤氣 干法除塵系統(tǒng)開始， 至今已有 40 多座轉(zhuǎn)爐采用了干法3。目前我國(guó)除少量關(guān)鍵技術(shù)和部件引進(jìn)外，大 量的設(shè)備、系統(tǒng)設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，我國(guó)采用干法除塵的部分轉(zhuǎn)爐見表1-2。 表1-2 我國(guó)采用干法除塵的部分轉(zhuǎn)爐 鋼廠除塵設(shè)備國(guó)外技術(shù)總負(fù)責(zé) 投運(yùn)時(shí)間 寶鋼二煉鋼 2 套 250t 奧鋼聯(lián) 1998年寶鋼二煉鋼 1 套 295t 奧鋼聯(lián) 2006年萊鋼3 套 120t 魯奇2004年（2套）2005年（1套）萊鋼1 套 80t 魯

17、奇2005年江陰興澄特鋼2 套 100t魯奇2005年（1套）2008年（1套）包鋼2 套 120t魯奇2005年包鋼2 套 210t奧鋼聯(lián) 2006年太鋼2 套 180t魯奇2006年太鋼2 套 150t魯奇2006年天鋼2 套 180t奧鋼聯(lián) 2007年國(guó)豐鋼鐵2 套 120t奧鋼聯(lián) 2007年邯寶3 套 250t魯奇2008年（2套）2009年（1套）首鋼京唐5 套 300t奧鋼聯(lián) 2008年（3套）2009年（2套）重鋼3 套 180t魯奇2009年福建三鋼3 套 120t無(wú)2010年（1套） 國(guó)內(nèi)鋼廠針對(duì)干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了諸多改進(jìn)，取得了顯著效果。1 在靜

18、電除塵器泄爆問題上，中冶京誠(chéng)在系統(tǒng)自動(dòng)化控制程序中對(duì)二次下槍冶煉模式進(jìn)行限定，避免導(dǎo)致爆炸的氣體混合；對(duì)于廢鋼含水導(dǎo)致爐氣中氫氣含量增加帶來的爆炸，采用了可以同時(shí)分析O2、CO2、CO、H2四種氣體的分析儀，并在程序中增加了對(duì)相應(yīng)成分的濃度聯(lián)鎖。天鐵開發(fā)了轉(zhuǎn)爐供氧冶煉的控制技術(shù)，在轉(zhuǎn)爐開吹時(shí)，供氧量為18000-20000 m3/h，在90s后，當(dāng)冶煉達(dá)到碳氧反應(yīng)的劇烈時(shí)期，供氧再達(dá)到額定量38000 m3/h。另外天鐵還在政法冷卻器出口增加氮?dú)庀♂屟b置，于開始冶煉前40 s向除塵系統(tǒng)噴吹氮?dú)鈦硐♂寶堄嗟腃O，有效的避免了除塵系統(tǒng)泄爆。2 優(yōu)化靜電除塵器極線-極板配置i，提高使用壽命及除塵效果

19、。由于轉(zhuǎn)爐煤氣成分復(fù)雜，極線、極板容易腐蝕斷裂，天鐵、包鋼、遷鋼等鋼廠改進(jìn)了j極配形式，靜電除塵器的1、2電廠極線采用6mm厚的不銹鋼材料，陽(yáng)極板采用2mm不銹鋼，天鐵還將極間距離改為350mm.另外包鋼根據(jù)除塵器前段及內(nèi)部煙氣速度、含塵量的變化特點(diǎn)，將4個(gè)電場(chǎng)采用不同的電流供給，使3、4電場(chǎng)強(qiáng)度大于1、2電場(chǎng)強(qiáng)度，達(dá)到煙氣徹底凈化的效果。3 改善蒸發(fā)冷卻器水質(zhì)。國(guó)內(nèi)外一般將煤氣冷卻器的回水用于蒸發(fā)冷卻器噴嘴用水，由于水質(zhì)懸浮物較多，存在噴嘴堵塞及偏流問題，影響除塵效果。遷鋼及寶鋼采用蒸發(fā)冷卻器單獨(dú)提供凈水，提高了噴嘴的可靠程度。第2章 轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝介紹2.1 轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝及主要系統(tǒng)干

20、法除塵系統(tǒng)的工藝流程圖如圖2-1所示。 圖2-1 干法除塵系統(tǒng)流程圖 轉(zhuǎn)爐干法除塵和煤氣回收技術(shù)要求轉(zhuǎn)爐冶煉要采用降罩冶煉.在轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)會(huì)有大量粉塵、煤氣、熱能的煙氣在風(fēng)機(jī)吸力下,經(jīng)過活動(dòng)煙罩、固定煙道段、段、段、末段,煙氣被降溫到800-1000oC,煙氣經(jīng)汽水霧化噴槍組二次降溫和在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)一次除塵,除掉的粉塵(粗灰)落在蒸發(fā)冷卻器底部卸到灰倉(cāng)后運(yùn)出.煙氣繼續(xù)在風(fēng)機(jī)吸力下,以柱塞式流動(dòng)方式進(jìn)入電除塵器,煙氣粉塵在電除塵器由陰極線放電電離,在靜電力的作用下,被吸附在極板上.極線、極板吸附的粉塵定期振打,落下的粉塵(細(xì)灰)由電除塵器底部刮灰機(jī)，鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)運(yùn)出.煙氣經(jīng)電除塵器二次除塵后,經(jīng)離心

21、式鼓風(fēng)機(jī),消音器,若此時(shí)煙氣達(dá)到回收條件則經(jīng)回收閥、煤氣冷卻器降溫,煙氣進(jìn)入氣柜；若不符合回收條件,煙氣則由放散閥到煙囪點(diǎn)火放散4。干法除塵由以下主要設(shè)備組成： 蒸發(fā)冷卻器（EC系統(tǒng)）；煤氣管道；靜電式除塵器（EP系統(tǒng)）；ID風(fēng)機(jī)；切換站（SOS）；煤氣冷卻器（GC系統(tǒng)）。各主要設(shè)備的功能：1 蒸發(fā)冷卻器（EC）：主要是對(duì)轉(zhuǎn)爐高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，達(dá)到電除塵器所需的溫度，是整個(gè)干法除塵的核心5。蒸發(fā)冷卻器噴嘴實(shí)物圖如圖2-2。圖2-2 蒸發(fā)冷卻器噴嘴2 靜電除塵器(EP)： 主要通過對(duì)陰極線施加高壓電，陰極框架和陽(yáng)極板之間形成電場(chǎng)，將通過電場(chǎng)氣流中的顆粒進(jìn)行分離，使其中的灰塵分別帶有正電荷和負(fù)電荷

22、，分別向陰極線和陽(yáng)極板上運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)的過程中對(duì)其它的中型顆粒進(jìn)行擊打，使其變?yōu)閹щ婓w，向兩極移動(dòng)，達(dá)到除塵的效果。靜電除塵器6是干法除塵的關(guān)鍵。靜電除塵器現(xiàn)場(chǎng)如圖2-3。 圖2-3 靜電除塵設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)圖3 離心式鼓風(fēng)機(jī)： 為干法除塵系統(tǒng)提供動(dòng)力，將轉(zhuǎn)爐在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣和灰塵吸到除塵器內(nèi)，通過除塵器對(duì)轉(zhuǎn)爐廢氣進(jìn)行凈化，凈化后的轉(zhuǎn)爐廢氣分別送往煤氣柜或者排放到大氣內(nèi)。離心式鼓風(fēng)機(jī)是干法除塵設(shè)備是干法除塵設(shè)備維護(hù)的一個(gè)重點(diǎn)。4 切換站及煤氣冷卻器： 切換站的功能通過對(duì)煙氣成分的化驗(yàn)和分析，進(jìn)行煤氣的回收或放散，有兩套杯閥進(jìn)行煤氣的回收或者放散。煤氣冷卻器7主要對(duì)回收的煤氣進(jìn)行冷卻，達(dá)到回收所需的

23、溫度。2.2 系統(tǒng)的主要控制功能 控制程序分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)控制三種方式。手動(dòng)方式用于調(diào)試和事故處理。半自動(dòng)方式根據(jù)吹氧冶煉的七個(gè)控制階段:爐口吹掃、升溫、裝料、開始吹氧、吹氧、輔加料、吹氧結(jié)束進(jìn)行過程控制。全自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)全過程自動(dòng)控制8。控制程序采用模塊化設(shè)計(jì),主要的功能模塊有:通信處理程序、自診斷程序、數(shù)據(jù)預(yù)處理程序、報(bào)警和事故處理程序、邏輯控制程序和過程調(diào)節(jié)控制程序。1 蒸發(fā)冷卻器噴水預(yù)設(shè)定控制 一旦氧氣閥開啟,即轉(zhuǎn)爐開始吹氧,就會(huì)自動(dòng)開啟蒸汽閥向蒸發(fā)冷卻器內(nèi)噴入蒸汽。當(dāng)蒸發(fā)冷卻器的入口溫度升高到某個(gè)預(yù)定值(通常大于240)之后,水閥按預(yù)設(shè)定的開度(通常為

24、45%的開度)開啟,隨后進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制。吹氧結(jié)束后,當(dāng)煙氣溫度低于某個(gè)預(yù)定值(通常小于400),就退出溫度控制,關(guān)閉水閥。水閥關(guān)閉后若干秒后關(guān)閉蒸汽閥,以確保噴入的水能完全霧化9。2蒸發(fā)冷卻器出口溫度自學(xué)習(xí)控制 轉(zhuǎn)爐煉鋼間歇式操作的特點(diǎn)是煙氣溫度和流量會(huì)發(fā)生迅速而劇烈的波動(dòng),特別是在吹氧過程的初期和末期。為了實(shí)現(xiàn)這種快速波動(dòng)情況下的可靠控制,需要測(cè)量蒸發(fā)冷卻器入口溫度和煙氣的流量(需根據(jù)水/蒸汽的噴射量進(jìn)行校正)。預(yù)先設(shè)定蒸發(fā)冷卻器出口溫度及各個(gè)控制參數(shù),能夠得到一個(gè)與從蒸發(fā)冷卻器帶走的熱量成比例的數(shù)值。用這種方法可以將單位時(shí)間內(nèi)獲取的熱量作為設(shè)定值,將單位時(shí)間內(nèi)水流量作為受控參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)

25、比例控制。由于上述控制思想沒有考慮煙氣比熱變化與煙氣溫度和煙氣成分之間的關(guān)系,因此,無(wú)法根據(jù)準(zhǔn)確的煙氣熱焓在蒸發(fā)冷卻器出口推算出一個(gè)恒定的溫度。通過增加一個(gè)比例控制器的前饋控制和煙氣溫度趨勢(shì)預(yù)測(cè)的自學(xué)習(xí)系統(tǒng)來消除干擾的影響,從而實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)冷卻器出口溫度微波動(dòng)控制。3靜電除塵器電場(chǎng)自記憶控制 靜電除塵器10外部是一個(gè)圓柱形的鋼殼體,在殼體內(nèi)有4個(gè)串聯(lián)布置的靜電場(chǎng),每個(gè)靜電場(chǎng)都有若干平行的煙氣通道。從干燥煙氣中收集到的粉塵聚集在集電極上,定期通過集電極的振動(dòng)使其脫離集電極。靜電場(chǎng)使用的高壓裝置具有自動(dòng)閃烙記憶功能,能使靜電場(chǎng)電壓始終保持在稍稍低于飛弧極限電壓而盡量高的水平上,從而保證最大的電暈電流,

26、得到最大的粉塵收集效率。4轉(zhuǎn)爐煙罩微差壓阻尼控制 在煉鋼過程中要盡量保持轉(zhuǎn)爐和大氣之間的差壓為0 Pa左右,一方面是為了盡量減少大氣內(nèi)漏,另一方面也是為了防止煙氣發(fā)生大的泄漏。轉(zhuǎn)爐煙罩微差壓控制是根據(jù)預(yù)定的基本流量和煙罩壓力采用PI比例積分控制器進(jìn)行聯(lián)合控制的。與此同時(shí),由于轉(zhuǎn)爐上方的脈動(dòng)煙氣柱的原因,在爐口煙罩區(qū)域中的差壓測(cè)量回路必須考慮充分的阻尼作用,以避免測(cè)量回路發(fā)生不希望的振蕩。5輸灰系統(tǒng)雙擺閥邏輯控制 雙擺閥的作用是在輸灰的同時(shí)對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行密封,以防止在排放系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生煤氣泄漏。該雙擺閥由兩個(gè)串聯(lián)的閥瓣組成,這兩個(gè)閥瓣交替開啟和關(guān)閉,從而始終有一個(gè)閥瓣處于關(guān)閉狀態(tài)。6引風(fēng)機(jī)吸氣自

27、選擇控制 根據(jù)轉(zhuǎn)爐的操作狀況引風(fēng)機(jī)吸氣控制可分為如下七個(gè)階段:爐口吹掃、升溫、裝料、開始吹氧、吹氧、輔加料、吹氧結(jié)束。 首先,通過引風(fēng)機(jī)的速度控制器為各個(gè)控制階段建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的吸氣流量函數(shù),然后,通過邏輯關(guān)系來自動(dòng)選擇相應(yīng)的吸氣流量函數(shù)控制引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種控制方式既可保證吹氧速度或冶煉狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),快速修正速度控制器的速度設(shè)定值,以確保煙氣的吸氣速度在相同的比例上立即得到適應(yīng),同時(shí),又可保證系統(tǒng)中對(duì)于煙氣流量有影響的各種變化也同樣通過這種比例控制立即得到補(bǔ)償。例如,在吹氧期間向鋼水中添加礦石或者合金塊時(shí),在短期內(nèi)煙氣流量會(huì)急劇上升。根據(jù)邏輯關(guān)系判斷此時(shí)屬于裝料階段,為了對(duì)發(fā)生變化的工藝條件

28、做出快速響應(yīng),控制系統(tǒng)立刻將速度控制器的速度設(shè)定值切換到裝料階段的設(shè)定值,使得較高的負(fù)壓能夠得到及時(shí)調(diào)節(jié)。7切換站壓力無(wú)擾切換控制 切換站主要由火炬鐘形閥和煤氣柜鐘形閥組成,通常切換站處于火炬鐘形閥開啟的位置,煙氣通過火炬塔放空。從火炬塔操作切換到煙氣回收操作是根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣中CO的濃度來確定。當(dāng)CO濃度超過最低極限值時(shí)(例如20%體積濃度),火炬鐘形閥逐漸關(guān)閉,對(duì)引風(fēng)機(jī)下游的壓力進(jìn)行蹩壓,直到壓力大約高于煤氣柜壓力300Pa為止。3s后,CO濃度已經(jīng)上升到高于第2個(gè)極限值時(shí)(例如30%體積濃度),煤氣柜的鐘形閥被液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)以恒定速度開啟。在煤氣柜的鐘形閥達(dá)到100%閥門開度時(shí),火炬鐘形閥的閥

29、位控制(差壓控制)仍然執(zhí)行一段規(guī)定的時(shí)間,然后被液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉,壓力無(wú)擾動(dòng)地切換到煤氣柜的操作到此完成。一旦轉(zhuǎn)爐煙氣的CO濃度低于最小極限值(例如20%體積濃度),則煙氣的路徑又切換到火炬操作。為此,火炬鐘形閥又被設(shè)定到閥位控制,并且在煤氣柜的鐘形閥上保持一個(gè)恒定的差壓大約為100 Pa。與此同時(shí),煤氣柜的鐘形閥通過液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)以恒定速度關(guān)閉,火炬的鐘形閥則逐漸完全開啟。至此,壓力無(wú)擾動(dòng)切換到火炬的操作完成。鐘形閥上配置了專用的密封閥座,能夠防止?fàn)t氣泄漏,并且利用一種等百分比控制特性進(jìn)行操作,從而能夠在整個(gè)控制范圍中實(shí)現(xiàn)無(wú)壓力擾動(dòng)切換11。2.3 干法除塵系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)干法除塵系統(tǒng)在各個(gè)

30、安裝點(diǎn)的安裝數(shù)量及規(guī)格參數(shù)要求如表2-4表2-4 干法除塵技術(shù)參數(shù)序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格參數(shù)要求數(shù)量安裝點(diǎn)1切換站有兩個(gè)杯閥組成，由液壓驅(qū)動(dòng)1除塵區(qū)2刮灰器1電機(jī)功率11KW2除塵區(qū)3刮灰器2電機(jī)功率11KW2除塵區(qū)4干油潤(rùn)滑站電磁閥電磁閥電源24V DC2除塵區(qū)5干油潤(rùn)滑站油泵功率0.75KW1除塵區(qū)6刮灰器油泵加熱器功率1.5KW1除塵區(qū)7EP鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)功率11KW1除塵區(qū)8斗提機(jī)功率11KW1除塵區(qū)9螺旋輸灰機(jī)功率4KW1除塵區(qū)10細(xì)灰倉(cāng)卸灰閥電機(jī)功率4KW1除塵區(qū)11加濕機(jī)功率22KW1除塵區(qū)12陰極振打電機(jī)功率0.55KW6除塵區(qū)13陽(yáng)極振打電機(jī)功率0.75KW7除塵區(qū)14分布板振打電機(jī)功

31、率0.75KW4除塵區(qū)15絕緣子加熱器功率2KW16除塵區(qū)16ID風(fēng)機(jī)變頻器型號(hào)：SIEMENS 6SE7112脈動(dòng)大容量工業(yè)變頻器，功率：1000KW1除塵區(qū)17ID風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)：SIEMENS，功率：1000KW，電動(dòng)機(jī)最小轉(zhuǎn)速400rpm1除塵區(qū)18電機(jī)加熱器功率0.35KW1除塵區(qū)19冷卻風(fēng)機(jī)功率3.3KW1除塵區(qū)20液壓站高壓泵電機(jī)功率45KW2除塵區(qū)21循環(huán)泵電機(jī)功率4KW1除塵區(qū)22煤氣分析儀O2:0-25%,CO:0-100%,CO2:0-50%1除塵區(qū)23煤氣冷卻器供水泵電機(jī)功率160KW3除塵區(qū)24GC泵站上塔泵電機(jī)功率90KW2除塵區(qū)25GC站泵冷卻塔冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)功率15

32、KW2除塵區(qū)26加濕機(jī)功率22KW1除塵區(qū)27AB電場(chǎng)變壓器功率270KW，一次側(cè)進(jìn)行電壓380V2除塵區(qū)電氣室28CD電場(chǎng)變壓器功率330KW，一次側(cè)進(jìn)行電壓380V2除塵區(qū)電氣室29UPS不間斷電源380/380V 5000Kva 30min1除塵區(qū)電氣室30ID風(fēng)機(jī)變壓器容量：一次側(cè)1800Kva，二次側(cè)1800Kva，電壓一次側(cè)10000V5%，二次側(cè)690V1除塵區(qū)電氣室31EC鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)電機(jī)功率7.5KW1轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)區(qū)32EC灰倉(cāng)卸灰閥電機(jī)功率2.2KW1轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)區(qū)33EC卸灰滑動(dòng)門插板閥氣路電磁閥電源24VDC1轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)區(qū)34EC緊急卸灰滑動(dòng)門插板閥氣路電磁閥電源24VDC1轉(zhuǎn)爐現(xiàn)

33、場(chǎng)區(qū)2.3 操作經(jīng)驗(yàn)及除塵工藝中易出現(xiàn)的問題2.3.1 干法除塵的操作標(biāo)準(zhǔn)1 除塵器操作標(biāo)準(zhǔn) 正常運(yùn)行時(shí)，要密切監(jiān)控除塵器進(jìn)口煙氣溫度、進(jìn)口壓差等技術(shù)參數(shù)，主控人員要與巡檢人員保持聯(lián)系。（除塵器脈沖反吹清灰、卸灰均可采用遠(yuǎn)程自動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)就地三種操作方式）脈沖反吹清灰采用離線清灰方式。三種操作方式均選影響風(fēng)量最小的1-2個(gè)除塵室為一組，依次反吹清灰。自動(dòng)控制時(shí)優(yōu)選定阻反吹方式，定時(shí)反吹為輔助控制。要密切監(jiān)控除塵器進(jìn)出壓差、進(jìn)口溫度，當(dāng)溫度達(dá)80 ，時(shí)要開冷風(fēng)閥降溫。除塵器卸灰采用遠(yuǎn)程自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)就地時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉提升閥。遠(yuǎn)程自動(dòng)卸灰用定時(shí)控制；現(xiàn)場(chǎng)就地卸灰是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。卸灰時(shí)要按順序逐個(gè)灰

34、斗卸灰，嚴(yán)禁兩個(gè)以上灰斗同時(shí)卸灰。卸灰時(shí)啟動(dòng)設(shè)備要按斗提機(jī)集合刮板機(jī)切出刮板機(jī)卸料器的順序啟動(dòng)，停機(jī)時(shí)順序相反，并且此臺(tái)機(jī)器要比上一臺(tái)晚停2-3分鐘。灰斗卸灰不暢時(shí)可啟動(dòng)灰斗振動(dòng)器。根據(jù)灰倉(cāng)上的物料計(jì)來判斷是否需要卸灰。當(dāng)灰達(dá)到上限時(shí)，通知調(diào)度或汽車司機(jī)來拉灰。應(yīng)確認(rèn)好汽車停至灰倉(cāng)口合適位置后再開啟卸灰器，放灰。有加濕機(jī)的灰倉(cāng)卸灰時(shí)要配好水量，要達(dá)到出灰的濕度合適。如灰倉(cāng)卸灰不暢時(shí)，可啟動(dòng)空氣炮進(jìn)行振打噴吹12。2 除塵風(fēng)機(jī)操作標(biāo)準(zhǔn)1 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)前的準(zhǔn)備工作： a 接到啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的通知后，檢查儀表閥門的開啟情況，儀表的靈敏度是否合格，聯(lián)系信號(hào)是否準(zhǔn)確正常。 b 檢查液偶下沉油箱潤(rùn)滑油的油位是否在油

35、位視鏡的中線以上。 c 啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵或工作油泵，檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)（或工作系統(tǒng)）工作是否正常，進(jìn)入軸承潤(rùn)滑油的溫度應(yīng)控制在40以下，否則開啟冷卻水閥門，把油溫降至25，關(guān)小冷卻水閥門，保持油溫恒定。 d 潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)時(shí)的最低油溫不低于20，否則啟動(dòng)加熱裝置。油冷器、過濾器均須充滿油，高位油箱回油正常。檢查油箱油位、供水壓力0.3MPa左右、油站供油是否正常，觀察軸承回油視鏡回油是否通暢。 e 偶合器勺管調(diào)至零位。 f 風(fēng)機(jī)風(fēng)門調(diào)至零位。 g 與調(diào)度聯(lián)系送電并做好記錄。2 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)與正常運(yùn)行操作標(biāo)準(zhǔn)： a 接到正式啟動(dòng)風(fēng)機(jī)命令后，運(yùn)行人員要加強(qiáng)聯(lián)系，在班長(zhǎng)指揮下，確定所有人員均已撤出風(fēng)機(jī)周圍方可啟動(dòng)。

36、一般情況下在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)。 b 電機(jī)啟動(dòng)后，電流無(wú)明顯波動(dòng)，不超過額定電流，電機(jī)無(wú)異常摩擦響動(dòng)，如有以上現(xiàn)象應(yīng)立即停機(jī)。 c 電機(jī)不能連續(xù)啟動(dòng)兩次，兩次啟動(dòng)不起來，通知調(diào)度派電工處理，兩次啟動(dòng)時(shí)間間隔15分鐘以上。熱態(tài)時(shí)啟動(dòng)時(shí)間間隔1小時(shí)以上。 d 啟動(dòng)工作油泵，觀察油溫油壓是否正常。 e 進(jìn)口調(diào)節(jié)風(fēng)門打到全開位置。 f 風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要檢查有無(wú)漏水、漏油、油溫升高現(xiàn)象，低速運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘以上，調(diào)節(jié)偶合器勺管開度來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。風(fēng)機(jī)升速要求控制在每10分鐘100轉(zhuǎn)以內(nèi)，逐步達(dá)到工藝要求的轉(zhuǎn)速（工藝要求風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的60%），調(diào)速過程中要密切關(guān)注電流變化。 g 風(fēng)機(jī)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，

37、要對(duì)機(jī)組進(jìn)行一次全面檢查。檢查油溫和油壓，軸承的振動(dòng)，除塵器進(jìn)口煙氣溫度和除塵器前后壓差，冷卻水溫度和壓力，電動(dòng)機(jī)的電流是否正常，并做好記錄。 h 正常運(yùn)行后，崗位人員要密切監(jiān)測(cè)各相關(guān)參數(shù)變化，每小時(shí)巡檢一次，作好記錄，發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)處理或通知調(diào)度，確保風(fēng)機(jī)長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)需要。3 機(jī)組的停車操作標(biāo)準(zhǔn)： a 接到調(diào)度通知后風(fēng)機(jī)運(yùn)行10分鐘，排凈粉塵，緩慢調(diào)節(jié)勺管至零位，把風(fēng)機(jī)降低速。 b 關(guān)閉電機(jī)，并注意停機(jī)過程中有無(wú)異常的現(xiàn)象。 c 待電機(jī)、風(fēng)機(jī)完全停穩(wěn)后，觀察潤(rùn)滑油、工作油溫降至30-35之間，關(guān)閉油泵，同時(shí)把風(fēng)機(jī)風(fēng)門調(diào)到全關(guān)位置，通知調(diào)度并做好記錄。 d 停止供油后，切斷冷油

38、器的冷卻水。4 機(jī)組的緊急停車操作標(biāo)準(zhǔn)： a 機(jī)組突然發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)。 b 機(jī)體內(nèi)部有碰刮或者不正常的摩擦聲音。 c 任一軸承或密封處出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象，或者某一軸承溫度急劇上升到報(bào)警值。 d 油壓低已無(wú)法恢復(fù)正常時(shí)。 e 油箱液位低，已有吸空現(xiàn)象。 f 冷卻水突然中斷，滑動(dòng)軸承溫度超過75以上。5 風(fēng)機(jī)降低速操作標(biāo)準(zhǔn)： a 入口溫度大于100，開冷風(fēng)閥無(wú)效。 b 生產(chǎn)用氣（氮?dú)饣驂嚎s空氣）突然停送。2.3.2 除塵工藝中易出現(xiàn)的問題1 CE熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)和相應(yīng)速度慢 EC出、入口熱電偶的準(zhǔn)確與否直接影響到噴水量的調(diào)節(jié)，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)量的溫度與實(shí)際的煙氣溫度有個(gè)時(shí)間差，造成晚噴水或晚關(guān)水，使得除得

39、的粗灰濕。2 輸灰機(jī)堵灰 EC、EP輸灰機(jī)堵灰，尤其EC輸灰機(jī)及易堵灰，主要是由于EC溫度控制不好，噴水量大，造成灰濕，輸灰機(jī)箱體及下料管堵灰。3 泄爆 轉(zhuǎn)爐干法除塵在正常冶煉中容易產(chǎn)生爆炸，為了防止在除塵器里產(chǎn)生大的爆炸。為了避免泄爆要求系統(tǒng)不能大量漏風(fēng)、工藝操作要精心。4 電場(chǎng)極板變形 在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)極板易變形，主要是由于電場(chǎng)溫度控制不好、以及電場(chǎng)內(nèi)部由于漏風(fēng)造成內(nèi)部燃燒。5 電場(chǎng)電壓和電流低 電場(chǎng)電流和電壓低，始終沒有其它電場(chǎng)高，而且?guī)?dòng)二電場(chǎng)在吹煉時(shí)也低，經(jīng)常造成除塵效果不好14。第3章 控制方案設(shè)計(jì)3.1 控制算法介紹3.1.1 PID控制 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為

40、比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)15。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。PID控制系統(tǒng)原理圖如3-1 圖3-

41、1 PID控制系統(tǒng)原理框圖1 PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用1 比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。比例控制器 （3-1）2 積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。比例積分控制器 （3-2）3 微分環(huán)節(jié)： 主要能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。微分作用的強(qiáng)度取決于微分時(shí)間常數(shù)TD，TD越小微分作用越小，TD越大微分強(qiáng)度

42、越大。 比例微分控制器 （3-3）2 PID參數(shù)整定方法 PID控制器的參數(shù)整定，可以不依賴于受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。工程上，PID控制器的參數(shù)常常是通過實(shí)驗(yàn)來確定，通過試湊，或者通過實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式來確定。試湊法就是根據(jù)控制器各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響程度,邊觀察系統(tǒng)的運(yùn)行,邊修改參數(shù),直到滿意為止。一般情況下,增大比例系數(shù)KP會(huì)加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,有利于減少靜差。但過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào),并產(chǎn)生振蕩使穩(wěn)定性變差。減小積分系數(shù)KI將減少積分作用,有利于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定,但系統(tǒng)消除靜差的速度慢。增加微分系數(shù)KD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng),是超調(diào)減少,穩(wěn)定性增加,但對(duì)干擾的抑制能力會(huì)減弱。在試湊時(shí),

43、一般可根據(jù)以上參數(shù)對(duì)控制過程的影響趨勢(shì),對(duì)參數(shù)實(shí)行先比例、后積分、再微分的步驟進(jìn)行整定。 比例部分整定 為了減少需要整定的參數(shù)，可以先采用PI控制器。首先將積分系數(shù)KI和微分系數(shù)KD取零,即取消微分和積分作用,采用純比例控制。給出一個(gè)階躍給定信號(hào)，根據(jù)被控量的輸出波形可以獲得系統(tǒng)性能的信息，例如超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。將比例系數(shù)KP由小到大變化,觀察系統(tǒng)的響應(yīng),直至速度快,且有一定范圍的超調(diào)為止。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi),且響應(yīng)曲線已滿足設(shè)計(jì)要求,那么只需用純比例調(diào)節(jié)器即可。 積分部分整定如果比例控制系統(tǒng)的靜差達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,這時(shí)可以加入積分作用。在整定時(shí)將積分系數(shù)KI由小開始逐漸增加,積分作用就

44、逐漸增強(qiáng),觀察輸出會(huì)發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)的靜差會(huì)逐漸減少直至消除。反復(fù)試驗(yàn)幾次,直到消除靜差的速度達(dá)到設(shè)計(jì)需要為止。注意這時(shí)的超調(diào)量會(huì)比原來加大,應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)比例系數(shù)KP，則會(huì)使超調(diào)量按需要下降。 微分部分整定 若使用比例積分(PI)控制器經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,或者不穩(wěn)定,這時(shí)應(yīng)加入微分作用,整定時(shí)先將微分系數(shù)KD從零逐漸增加,觀察超調(diào)量和穩(wěn)定性,同時(shí)相應(yīng)地微調(diào)比例系數(shù)KP、積分系數(shù)KI,逐步使湊,直到滿意為止。3 擴(kuò)充臨界比例度法 這種方法適用于有自平衡的被控對(duì)象,是模擬系統(tǒng)中臨界比例度法的擴(kuò)充。其整定步驟如下: 選擇一個(gè)足夠短的采樣周期T。所謂足夠短,就是采樣周期小于對(duì)象的純滯后時(shí)間的1/

45、10。 讓系統(tǒng)作純比例控制,并逐漸縮小比例度(=1/KP)是系統(tǒng)產(chǎn)生臨界振蕩。此時(shí)的比例度和振蕩周期就是臨界比例度K和臨界振蕩周期TK。 選定控制度。所謂控制度,就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn),將系統(tǒng)的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較,其比值即控制度。 3.1.2 串級(jí)控制1 串級(jí)控制概念串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是利用主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起來穩(wěn)定一個(gè)主參數(shù)的系統(tǒng)。這里的主參數(shù)就是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的那個(gè)被調(diào)參數(shù)，副參數(shù)就是為了穩(wěn)定主參數(shù)或因某種需要而引入的輔助參數(shù)，也就是它的給定值隨主調(diào)節(jié)器的輸出而變的那個(gè)輔助被調(diào)參數(shù)。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)有主、副兩個(gè)互相串聯(lián)的調(diào)節(jié)器，其中副調(diào)節(jié)器的給定值，由

46、主參數(shù)通過主調(diào)節(jié)器自動(dòng)加以校正；系統(tǒng)有主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)回路，副回路的作用是把一些主要干擾在沒有進(jìn)入主調(diào)節(jié)對(duì)象之前，就立即加以克服，而其余的干擾，則根據(jù)被調(diào)參數(shù)的偏差，由主回路加以克服；所選的副參數(shù)一定是影響主參數(shù)的主要因素，副參數(shù)的給定值與主參數(shù)有線性關(guān)系16。2 串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過程當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，破壞了穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)器進(jìn)行工作。根據(jù)擾動(dòng)施加點(diǎn)的位置不同，分種情況進(jìn)行分析：1 擾動(dòng)作用于副回路2 擾動(dòng)作用于主過程3 擾動(dòng)同時(shí)作用于副回路和主過程分析可以看到：在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入了一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，而且又能改善過程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)

47、調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。3 系統(tǒng)特點(diǎn)及分析1 改善了過程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)控制質(zhì)量。2 能迅速克服進(jìn)入副回路的二次擾動(dòng)。3 提高了系統(tǒng)的工作頻率。4 對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性較強(qiáng)4 串級(jí)控制的工業(yè)應(yīng)用1 用于克服被控過程較大的容量滯后在過程控制系統(tǒng)中，被控過程的容量滯后較大，特別是一些被控量是溫度等參數(shù)時(shí)，控制要求較高，如果采用單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。利用串級(jí)控制系統(tǒng)存在二次回路而改善過程動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)工作頻率，合理構(gòu)造二次回路，減小容量滯后對(duì)過程的影響，加快響應(yīng)速度。在構(gòu)造二次回路時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)滯后較小的副回路，保證快速動(dòng)作的副回路。2 用于克服被控

48、過程的純滯后被控過程中存在純滯后會(huì)嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。使用串級(jí)控制系統(tǒng)，在距離調(diào)節(jié)閥較近、純滯后較小的位置構(gòu)成副回路，把主要擾動(dòng)包含在副回路中，提高副回路對(duì)系統(tǒng)的控制能力，可以減小純滯后對(duì)主被控量的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。3 用于抑制變化劇烈幅度較大的擾動(dòng)串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路對(duì)于回路內(nèi)的擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抑制能力。只要在設(shè)計(jì)時(shí)把變化劇烈幅度大的擾動(dòng)包含在副回路中，即可以大大削弱其對(duì)主被控量的影響。4 用于克服被控過程的非線性在過程控制中，一般的被控過程都存在著一定的非線性。這會(huì)導(dǎo)致當(dāng)負(fù)載變化時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的特性發(fā)生變化，影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。單回路系統(tǒng)

49、往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，由于串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)，具有一定的自適應(yīng)性，在一定程度上可以補(bǔ)償非線性對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 冷卻水及蒸汽流量的自動(dòng)控制在自動(dòng)控制階段，蒸汽流量為一個(gè)固定值，因此只介紹冷卻水流量的控制算法。根據(jù)熱量守恒定律可知，冷卻水汽化過程所消耗的熱量與煙氣損失的熱量相等，為了在蒸發(fā)冷卻器出口獲得期望的溫度值，必須在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)對(duì)相應(yīng)熱量的水進(jìn)行汽化，即轉(zhuǎn)爐煙氣溫度在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)的降低量決定了所需的噴水流量17。所需的噴水流量 (3-4) 式中，CpGas為煙氣的平均比熱，kJ/m3; H2O為水的汽化熱，kJ/m3; FGas為標(biāo)準(zhǔn)

50、溫度和壓力條件下蒸發(fā)冷卻器入口煙氣流量，m3/ h; T1為蒸發(fā)冷卻器入口煙氣實(shí)際溫度，; T2為蒸發(fā)冷卻器出口煙氣溫度設(shè)定值，。由于蒸發(fā)冷卻器內(nèi)溫度分布不均，入口溫度為 1 000 ，出口溫度控制目標(biāo)為 220 320 ，因此其內(nèi)的煙氣平均比熱和水的汽化熱都是波動(dòng)的?？紤]到出口溫度為 250 是煙氣冷卻出現(xiàn)最多的情況，計(jì)算時(shí)我們選用 250 時(shí)對(duì)應(yīng)的煙氣平均比熱和水的汽化熱，即: CpGas= 1. 31 kJ / m3，H2O= 2. 26 106kJ / m3 代入式3-4可得 (3-5) 實(shí)際上單位時(shí)間內(nèi)的水量設(shè)定要稍微小于式3-5計(jì)算的流量設(shè)定，這是因?yàn)樵谡舭l(fā)冷卻器內(nèi)存在部分輻射散熱

51、，因此需要在調(diào)試階段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況增加系數(shù) K 修正。式3-5中的 FGas為蒸發(fā)冷卻器入口煙氣流量實(shí)際值，因此準(zhǔn)確可靠的煙氣流量測(cè)量對(duì)蒸發(fā)冷卻器內(nèi)冷卻水流量的控制非常關(guān)鍵，如前所述，這個(gè)值無(wú)法直接測(cè)得，只能通過靜電除塵器出口測(cè)得的煙氣流量折算。安裝在靜電除塵器出口錐管上的文丘里流量計(jì)用于測(cè)量煙氣流量，這里測(cè)得的流量是經(jīng)蒸發(fā)冷卻器和靜電除塵器的煙氣流量。由于此處煙氣溫度和壓力不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)( 0 ，101. 325 kPa) 下的，且含有水蒸氣，而冷卻水的流量測(cè)量和冷卻蒸汽的流量轉(zhuǎn)換都是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行的，因此為了得到式3-5中的 FGas，必須先將靜電除塵器出口測(cè)得的煙氣流量 F3折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

52、下管道內(nèi)的流量 FNwet，然后再將其中冷卻水和水蒸氣所占部分準(zhǔn)確剔除。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)煙氣流量折算公式如下: (3-6)式中，dP2為文丘里流量計(jì)測(cè)量的實(shí)際差壓值，kPa; dP1為文丘里流量計(jì)滿量程對(duì)應(yīng)差壓值量程，kPa; P1為管道內(nèi)煙氣實(shí)際壓力( 絕對(duì)壓力) ，kPa; T4為管道內(nèi)煙氣的實(shí)際溫度，。為了獲得干燥狀態(tài)的煙氣流量，在 FNwet中必須剔除冷卻水和水蒸氣含量，如式3-7 。我們利用水蒸氣的密度( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 0. 804 kg/m3) 完成蒸汽的流量轉(zhuǎn)換，即在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1 t 蒸汽對(duì)應(yīng)1 244 m3的氣體。冷卻水的流量測(cè)量是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行的，不需轉(zhuǎn)換。 （3-7） 式中，F(xiàn)1為單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)冷卻器噴水量，m3/ h;F2為單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)冷卻器噴射的蒸汽量，t/h。根據(jù)式3-7 得到標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下蒸發(fā)冷卻器入口煙氣流量后，可利用式3-5控制冷卻水流量。然而，上述冷卻水流量計(jì)