自動(dòng)控制技術(shù)在蓄熱式加熱爐中的應(yīng)用

1、自動(dòng)控制技術(shù)在蓄熱式加熱爐中的應(yīng)用1引言傳統(tǒng)的加熱爐采用的是“直燃式”加熱方式，該方式不但浪費(fèi)能源，而且產(chǎn)能低。萊蕪鋼鐵有限公司特 殊鋼廠（簡(jiǎn)稱萊鋼特鋼廠）小型車間加熱爐原采用的也是“無(wú)水冷滑軌直燃式”，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為15"h。后進(jìn)行 了蓄熱式改造，以提高加熱爐的產(chǎn)能以及能源的利用效率。其中，控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，調(diào)節(jié)效果良好。系統(tǒng)主要由四部分組成：一次儀表，dcs控制器、上 位機(jī)和應(yīng)用程序。該系統(tǒng)口動(dòng)化程度高，維護(hù)量小，控制模型設(shè)計(jì)合理，完全滿足該加熱爐不同鋼種的工 藝要求。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，正常穩(wěn)定，保證了蓄熱式加熱爐生產(chǎn)的順行，并提高了產(chǎn)能和降低了能耗。2系統(tǒng)控制原理該系統(tǒng)采用的是空

2、氣蓄熱加熱方式，所以主耍涉及休眠與延時(shí)、空燃比等口動(dòng)控制技術(shù)難題。2.1控制系統(tǒng)的休眠與延時(shí)同步控制控制系統(tǒng)與“直燃式"加熱爐不同的是：蓄熱式加熱爐每燃燒分鐘，就要冇一次換向燃燒動(dòng)作。在 換向期間，某段的煤氣被切斷，風(fēng)量也會(huì)變化不定，屬于不可控制階段。換向完成后，風(fēng)和煤氣的流量再 恢復(fù)到正常狀態(tài)。在這期間，不能進(jìn)行常規(guī)控制，換向動(dòng)作相當(dāng)于給了控制器一個(gè)強(qiáng)大干擾，此時(shí)的任何控制動(dòng)作都是 徒勞無(wú)益的。這里采用的方式就是鎖定、休眠，讓控制系統(tǒng)鎖定住，等待換向結(jié)束并穩(wěn)定后，再解鎖恢復(fù)正常的控制，控制系統(tǒng)的休眠與延時(shí)同步控制技術(shù)可以完全解決蓄熱式加熱爐在換向過(guò)程中的連續(xù)控制問(wèn)題。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3、如圖1所示。圖鎖定及延時(shí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2空燃比的控制該加熱爐采用煤氣做燃料，空氣助燃，控制好空燃比（空燃比即空氣流量與煤氣流量之比），是保證 燃燒充分，提高燃燒質(zhì)量的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)時(shí)選取各段爐溫作為被控制h標(biāo)，煤氣流量作為主控制量，空氣流量的控制與煤氣進(jìn)行比值控制?？杖急热紵膶?shí)現(xiàn)采用雙交義限幅調(diào)節(jié)方式，具體控制框圖如圖2。2:煤氣w空氣流量交叉限巾畐控制框圖空氣流量、煤氣流量的控制通過(guò)邏輯比較及乘法器計(jì)算得出；空氣、煤氣流量控制采用pi控制器，當(dāng) 溫度變化時(shí)，空氣、煤氣流量可實(shí)現(xiàn)同時(shí)增減，實(shí)現(xiàn)加熱爐的最佳燃燒。3系統(tǒng)組成與功能3.1系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要由四部分組成：現(xiàn)場(chǎng)一次儀表，dcs,上

4、位機(jī)和應(yīng)用程序。-次儀表主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和對(duì)煤氣、空氣量的調(diào)節(jié)；dcs對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并輸出控 制值；上位機(jī)完成畫(huà)面監(jiān)控；應(yīng)用程序用來(lái)實(shí)現(xiàn)dcs和上位機(jī)的功能。3.2系統(tǒng)各部分組成3.2.1檢測(cè)環(huán)節(jié)根據(jù)工藝和控制要求，需要對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)采集，作為系統(tǒng)控制的依據(jù)。這些檢測(cè)包括：煤 氣總管壓力、流量；空氣總管壓力；均熱段、加熱段爐溫；爐壓、煤氣流量、空氣流量等等。3.2.2控制機(jī)構(gòu)(dcs)控制機(jī)構(gòu)作為系統(tǒng)的核心部分，功能由dcs控制器來(lái)完成。dcs負(fù)責(zé)采集各種信號(hào)，進(jìn)行各種運(yùn)算 和轉(zhuǎn)換，給上位機(jī)捉供數(shù)據(jù)并接受上位機(jī)的操作指令，將控制信號(hào)輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等。該系統(tǒng)選用是的英國(guó)歐

5、陸t103小型集散控制系統(tǒng)。模板的配置見(jiàn)圖(3)圖3：系統(tǒng)組成3.2.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收dcs的控制信號(hào)，由調(diào)節(jié)閥和切斷閥完成對(duì)煤氣、風(fēng)量的控制。該部分調(diào)節(jié)閥選用的是電子式直 行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制精度高；切斷閥選用的是24v雙電控氣動(dòng)0型切斷閥，動(dòng)作吋間不到2秒。3.2.4報(bào)警系統(tǒng)在加熱爐工作過(guò)程中，若各類工藝參數(shù)或換向設(shè)備發(fā)生異常，超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)定的警戒上、下限值，故 障表中就會(huì)自動(dòng)地記錄故障發(fā)生的時(shí)間、來(lái)源和恢復(fù)時(shí)間，并在相關(guān)的畫(huà)面中顯示出來(lái)，還伴有警鈴提示 功能，便于操作人員及時(shí)找出故障原因并予以排除，可以提高現(xiàn)場(chǎng)處理故障的能力，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。 3.2.5控制系統(tǒng)安全保障功能實(shí)現(xiàn)r煤氣的

6、低壓安全保護(hù)連鎖控制、手操器及pi控制器的手動(dòng)/口動(dòng)的全程無(wú)擾動(dòng)切換控制、調(diào)節(jié) 閥的軟保護(hù)控制功能，系統(tǒng)電源采用ups電源及穩(wěn)壓器保護(hù)和防抗t擾等措施確保了系統(tǒng)的安全可旅運(yùn) 行。3.2.6工藝監(jiān)控 監(jiān)控功能由工控機(jī)帶顯示器和打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。硬件組成見(jiàn)圖(3)。系統(tǒng)的監(jiān)視功能有若干可視的圖形畫(huà)面組成，直觀地反映了加熱爐的實(shí)際狀況，畫(huà)面主要包括：加熱 爐燃燒工藝圖；輔助監(jiān)控圖；煤氣圧力趨勢(shì)圖；溫度趨勢(shì)圖等。通過(guò)對(duì)這些圖形的操作，可監(jiān)視溫度、圧 力、流量的變化趨勢(shì)，并對(duì)故障報(bào)警進(jìn)行顯示等。畫(huà)面之間的切換用鼠標(biāo)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊畫(huà)面切換按鈕或功能 指示鍵即可，系統(tǒng)操作十分簡(jiǎn)單。3.2.7應(yīng)用程序系統(tǒng)所用的是li

7、ntools編程軟件。由于具有直觀圖形化組態(tài)、控制功能豐富、控制指令易于閱讀修改、利用view對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行圖形化 訪問(wèn)和實(shí)時(shí)控制快等特點(diǎn)。4系統(tǒng)應(yīng)用該系統(tǒng)投入應(yīng)用以來(lái)，穩(wěn)定可靠，很好的保證了加熱爐的穩(wěn)定運(yùn)行。具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。4.1系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠設(shè)計(jì)選型合理，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，故障率低，幾乎免于維護(hù)，運(yùn)行一年多來(lái)，沒(méi)冇更換過(guò)任何設(shè)備。4.2控制精度高，反應(yīng)靈敏調(diào)節(jié)閥的口徑計(jì)算準(zhǔn)確，對(duì)煤氣、風(fēng)量的控制誤差不到1%；對(duì)由于工況變化，煤氣、風(fēng)量的調(diào)節(jié)反 映速度低于6秒。4.3控制方式靈活在生產(chǎn)中，操作人員可以根據(jù)生產(chǎn)情況，自由選擇各種控制方式。有手動(dòng)、半自動(dòng)以及全自動(dòng)，并可 針對(duì)不同情況選擇不同控制方案。4.4控制方案系統(tǒng)合理針對(duì)蓄熱式加熱爐的特點(diǎn)，該系統(tǒng)很好的解決了“換向”問(wèn)題，并且“空燃比”控制的非常好，杜絕了“冒 黑煙”的現(xiàn)象。5結(jié)束語(yǔ)綜上所述