本發(fā)明屬于控制領(lǐng)域，尤其涉及一種用于爐窯成品石灰的溫度控制方法。

背景技術(shù)：

爐窯是用于生產(chǎn)冶金石灰的設(shè)備，主要可用來(lái)生產(chǎn)高質(zhì)量的活性石灰，滿足煉鋼需要。

單斗提升機(jī)將石灰石運(yùn)至窯頂，經(jīng)料斗、密封閘門(mén)及旋轉(zhuǎn)布料器進(jìn)入窯內(nèi)。窯內(nèi)有上、下兩層燒嘴并均勻錯(cuò)開(kāi)布置，將窯分成兩個(gè)煅燒帶，上煅燒帶為逆流，下煅燒帶為并流。并流帶下部為冷卻帶，石灰在冷卻帶的底部經(jīng)外加空氣冷卻后通過(guò)出料裝置排出，冷卻帶的空氣經(jīng)預(yù)熱后匯集到冷卻空氣環(huán)管中，作為助燃空氣送到各個(gè)燒嘴。整個(gè)爐窯生產(chǎn)流程中，成品石灰在冷卻帶的溫度冷卻控制至關(guān)重要。若石灰的冷卻溫度控制過(guò)低，會(huì)影響石灰的質(zhì)量，浪費(fèi)能源；并且，石灰的冷卻溫度控制過(guò)高，會(huì)直接損壞下游設(shè)備。

一般石灰進(jìn)入冷卻帶需冷卻至200度以下，再進(jìn)入成品輸送系統(tǒng)。

現(xiàn)有的傳統(tǒng)控制方法處于手動(dòng)控制(如圖1中所示)，具體是調(diào)節(jié)冷風(fēng)進(jìn)氣流量大小，若石灰溫度過(guò)高(溫度范圍在200度以上)，則需不斷調(diào)整變頻器頻率，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，也就是改變供風(fēng)流量。

由于現(xiàn)有的傳統(tǒng)控制方法是手動(dòng)作業(yè)，經(jīng)驗(yàn)性太強(qiáng)，不同的人對(duì)參數(shù)的調(diào)整幅度及對(duì)參數(shù)的預(yù)判值不同，導(dǎo)致石灰溫度穩(wěn)定性差，調(diào)節(jié)過(guò)于頻繁，不利于石灰正常生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種爐窯成品石灰溫度控制方法，該技術(shù)方案以溫度設(shè)定值SP為基準(zhǔn)值，當(dāng)石灰溫度偏離溫度設(shè)定值SP時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，也就是調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種爐窯成品石灰溫度控制方法，包括采用可調(diào)風(fēng) 門(mén)和變頻風(fēng)機(jī)對(duì)進(jìn)入石灰冷卻帶的自然空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)冷風(fēng)進(jìn)氣流量大小，進(jìn)而達(dá)到控制冷卻石灰溫度的目的；其特征是：

預(yù)先設(shè)定一個(gè)溫度設(shè)定值SP，當(dāng)位于爐窯冷卻帶內(nèi)的石灰溫度偏離設(shè)定值SP時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，來(lái)調(diào)節(jié)變頻風(fēng)機(jī)的速度，進(jìn)而調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損；

所述的溫度控制方法，通過(guò)在現(xiàn)有變頻風(fēng)機(jī)調(diào)溫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)一個(gè)溫度信號(hào)采集單元和一個(gè)溫度控制單元，來(lái)實(shí)現(xiàn)所述的爐窯成品石灰溫度的自動(dòng)/手動(dòng)控制；

其中，所述的溫度信號(hào)采集單元內(nèi)的溫度信號(hào)取樣管部件，位于所述的爐窯冷卻帶內(nèi)，溫度信號(hào)采集單元檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)化成4-20MA電流信號(hào)輸送至所述的溫度控制器內(nèi)，至PLC模擬量輸入通道，經(jīng)中央控制器CPU處理后轉(zhuǎn)換成實(shí)際值，將這一實(shí)際值作為冷卻石灰溫度檢測(cè)過(guò)程值PV；

所述的控制單元結(jié)合冷卻石灰檢測(cè)過(guò)程值PV值和設(shè)定值SP，利用PID調(diào)節(jié)，通過(guò)控制器PIC111的控制信號(hào)輸出值OP輸出，來(lái)控制所述變頻器電流給定值，通過(guò)控制變頻器的電流給定，最終達(dá)到控制變頻風(fēng)機(jī)的速度；

當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)的速度改變時(shí)，爐窯石灰?guī)?nèi)溫度同時(shí)改變；

當(dāng)爐窯冷卻帶內(nèi)部溫度檢測(cè)過(guò)程值PV高于溫度設(shè)定值SP時(shí)，所述的控制單元增加變頻器電流給定值，變頻器輸出頻率上升，變頻電機(jī)速度增加，同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也加快，冷風(fēng)進(jìn)氣流量增加，此時(shí)爐窯冷卻帶內(nèi)溫度降低，直到來(lái)自溫度信號(hào)采集單元的溫度檢測(cè)過(guò)程值PV達(dá)到SP值；

當(dāng)爐窯冷卻帶內(nèi)部溫度檢測(cè)過(guò)程值PV低于溫度設(shè)定值SP時(shí)，所述的控制單元減少變頻器電流給定值，變頻器輸出頻率下降，變頻電機(jī)速度減少，同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也減少，冷風(fēng)進(jìn)氣流量減弱，此時(shí)爐窯冷卻帶內(nèi)溫度上升，直到來(lái)自溫度信號(hào)采集單元的溫度檢測(cè)過(guò)程值PV達(dá)到SP值。

其中，所述的PID調(diào)節(jié)分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種控制方式。

具體的，在所述的自動(dòng)控制控制方式中，PLC進(jìn)行全自動(dòng)控制，在溫度設(shè)定值SP設(shè)定好后，控制器PIC111的輸出值OP會(huì)自動(dòng)調(diào)整輸出值，不需要進(jìn)行人工干預(yù)，最終，測(cè)溫點(diǎn)的石灰檢測(cè)過(guò)程值PV值和設(shè)定值SP達(dá)到或保持一致。

具體的，在所述的手動(dòng)控制控制方式中，在上位機(jī)或控制單元上給定一個(gè)輸出值，通過(guò)控制器PIC111的OP值，直接輸出給所述的變頻器進(jìn)行控制，所述的冷卻石灰溫度檢測(cè)過(guò)程值PV與溫度設(shè)定值SP不進(jìn)行比較。

具體的，所述的溫度信號(hào)采集單元在爐窯冷卻帶內(nèi)與出風(fēng)管道連接處開(kāi)一小孔，插入熱電阻，通過(guò)熱電阻檢測(cè)所述的冷卻石灰溫度檢測(cè)過(guò)程值PV。

進(jìn)一步的，在所述的自動(dòng)控制方式，在執(zhí)行過(guò)程中，將溫度控制器PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定值如下：

比例系數(shù)P為0.001；

積分時(shí)間常數(shù)I為600S；

微分時(shí)間常數(shù)D為5S；

所述的爐窯成品石灰溫度控制方法，將溫度控制器PID調(diào)節(jié)器的上述參數(shù)整定值值送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，將溫度設(shè)定值SP設(shè)置為200度，溫度控制器鎖定該值，此時(shí)控制器PIC111的控制信號(hào)輸出值OP會(huì)自動(dòng)調(diào)整，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)變頻器電流給定值的大小，使得冷卻石灰溫度檢測(cè)過(guò)程值PV自動(dòng)跟隨溫度設(shè)定值SP上下移動(dòng)，最終過(guò)程值PV接近溫度設(shè)定值SP，也就是過(guò)程值PV在200度進(jìn)行定量控制，以確保石灰進(jìn)入爐窯冷卻帶內(nèi)溫度穩(wěn)定受控。

本發(fā)明技術(shù)方案所述的爐窯成品石灰溫度控制方法，以溫度設(shè)定值SP為基準(zhǔn)值，當(dāng)石灰溫度偏離溫度設(shè)定值SP時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，也就是調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.通過(guò)引入自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保石灰溫度恒定；

2.采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)爐窯冷卻帶內(nèi)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，石灰在冷卻帶內(nèi)溫度穩(wěn)定受控，質(zhì)量指標(biāo)滿足煉鋼需要，可確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損。

附圖說(shuō)明

圖1是原生產(chǎn)工藝圖；

圖2是本發(fā)明技術(shù)方案的生產(chǎn)工藝圖；

圖3是本發(fā)明自動(dòng)控制流程方框圖；

圖4是本發(fā)明溫度PID控制框圖；

圖5是本發(fā)明變頻器控制原理圖。

圖中QL為空氣開(kāi)關(guān)，LI1為正向啟動(dòng)端，K1為常開(kāi)觸點(diǎn)，LI2為反向啟動(dòng)端，K2為常開(kāi)觸點(diǎn)，AI1A為模擬量輸入端，AI2為模擬量輸入端，COM為公共端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明目的在于提供一種冷卻石灰溫度控制方法，其以溫度設(shè)定值SP(200度)為基準(zhǔn)值，當(dāng)石灰溫度偏離溫度設(shè)定值SP時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，也就是調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損。

圖2中，本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種爐窯成品石灰溫度控制方法，包括采用可調(diào)風(fēng)門(mén)和變頻風(fēng)機(jī)對(duì)進(jìn)入石灰冷卻帶的自然空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)冷風(fēng)進(jìn)氣流量大小，進(jìn)而達(dá)到控制冷卻石灰溫度的目的；其發(fā)明點(diǎn)在于：

所述的溫度控制方法，通過(guò)在現(xiàn)有變頻風(fēng)機(jī)調(diào)溫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)一個(gè)溫度信號(hào)采集單元和一個(gè)溫度控制單元，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述爐窯成品石灰溫度的自動(dòng)/手動(dòng)控制。

所述的溫度控制方法，預(yù)先設(shè)定一個(gè)溫度設(shè)定值SP，當(dāng)位于爐窯冷卻帶內(nèi)的石灰溫度偏離設(shè)定值SP時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，來(lái)調(diào)節(jié)變頻風(fēng)機(jī)的速度，進(jìn)而調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損。

本技術(shù)方案中所涉及的裝置主要有二個(gè)單元(見(jiàn)圖2)，一是溫度信號(hào)采集單元，二是溫度控制單元。

溫度信號(hào)采集單元內(nèi)溫度信號(hào)取樣管部件位于爐窯冷卻帶內(nèi)，檢測(cè)出來(lái)信號(hào)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)化成4-20MA電流信號(hào)輸入溫度控制器內(nèi)，至PLC模擬量輸入通道，經(jīng)中央控制器CPU處理后轉(zhuǎn)換成實(shí)際值，將這一實(shí)際值作為冷卻石灰溫度檢測(cè)過(guò)程值，用PV表示(見(jiàn)圖4)。正常情況下冷卻石灰溫度PV值為200度。

控制單元主要是結(jié)合冷卻石灰檢測(cè)過(guò)程值PV值和設(shè)定值SP，利用PID調(diào)節(jié)，通過(guò)控制器PIC111OP值輸出來(lái)控制變頻器電流給定，現(xiàn)PIC111OP值為0％-100％對(duì)應(yīng)變頻器電流給定范圍為4-20MA，此時(shí)對(duì)應(yīng)變頻器輸出頻率為0-50HZ，對(duì)應(yīng)變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速為0-1500轉(zhuǎn)/分，因變頻電機(jī)與風(fēng)機(jī)直接相連，通過(guò)控制變頻器的電流給定最終達(dá)到控制風(fēng)機(jī)速度，也就是當(dāng)風(fēng)機(jī)速度改變時(shí)爐窯石灰?guī)?nèi)溫度同時(shí)改變，當(dāng)爐窯冷卻帶內(nèi)部溫度檢測(cè)過(guò)程值PV(圖4)高于設(shè)定溫度值200度(設(shè)定值SP)，控制單元?jiǎng)t會(huì)增加變頻器電流給定，變頻器輸出頻率上升，變頻電機(jī)速度增加，同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也加快，風(fēng)量增加，此時(shí)爐窯冷卻帶內(nèi)溫度降低，直到PV值達(dá)到SP值。

同理，當(dāng)冷卻帶內(nèi)溫度檢測(cè)過(guò)程值PV(圖4)低于設(shè)定溫度200度(設(shè)定值SP)時(shí)，控制單元?jiǎng)t會(huì)減少變頻器電流給定，變頻器輸出頻率下降，變頻電機(jī)速度減少， 同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也減少，風(fēng)量減弱，此時(shí)冷卻帶內(nèi)溫度緩慢上升，直到PV值達(dá)到SP值。

本技術(shù)方案中的PID溫度控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式(見(jiàn)圖3)。

自動(dòng)控制即由PLC進(jìn)行全自動(dòng)控制，設(shè)定值(SP)設(shè)定好后，輸出值(OP)會(huì)自動(dòng)調(diào)整輸出值，不需要進(jìn)行人工干預(yù)，最終測(cè)溫點(diǎn)過(guò)程值(PV)與設(shè)定值(SP)值一致。

很明顯，在自動(dòng)控制模式下，整個(gè)溫控系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)/控制系統(tǒng)。

手動(dòng)控制即在上位機(jī)上給定一個(gè)輸出值，通過(guò)輸出值(OP)直接輸出控制，PV值與SP值不比較。在正常情況下都是自動(dòng)方式下運(yùn)行(見(jiàn)圖3和4)。

很明顯，在手動(dòng)控制模式下，整個(gè)溫控系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)環(huán)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)/控制系統(tǒng)。

在正常生產(chǎn)過(guò)程中，主要采用自動(dòng)控制模式，而手動(dòng)控制模式是作為自動(dòng)控制模式故障或自動(dòng)控制系統(tǒng)檢修時(shí)的應(yīng)急處理手段。

所述溫度信號(hào)采集單元實(shí)施主要是通過(guò)監(jiān)控溫度點(diǎn)，具體是在爐窯冷卻帶內(nèi)與出風(fēng)管道連接處開(kāi)一小孔插入熱電阻，熱電阻選用PT100型范圍在0-300度(見(jiàn)圖2中所示)，熱電阻信號(hào)線用屏蔽電纜先送至隔離器輸入端，隔離器輸出端再送至PLC模擬量輸入模塊140ACI04000端子上，溫度量程對(duì)應(yīng)關(guān)系為0-300度對(duì)應(yīng)4-20MA，也就是現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度300度，PLC模擬量輸入模塊140ACI04000端子上為20MA，現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度200度，PLC模擬量輸入模塊140ACI04000端子上應(yīng)為14.7MA，這樣就將現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20ma電流信號(hào)送至PLC控制。

溫度控制單元具體實(shí)施見(jiàn)圖3—圖5中所示，控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制即在計(jì)算機(jī)上給定一個(gè)輸出值OP(見(jiàn)圖4)，如畫(huà)面顯示OP值50％(說(shuō)明變頻器AI2收到給定電流為12MA，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分，查看爐窯冷卻帶內(nèi)溫度控制器顯示，如PV值大于SP值(見(jiàn)圖4)，則要增大OP值開(kāi)度，假設(shè)開(kāi)至60％，這時(shí)外界空氣進(jìn)入冷卻帶內(nèi)流量相應(yīng)增大，溫度會(huì)下降，最終PV過(guò)程值接近SP設(shè)定值200度。

在圖5中，QL為空氣開(kāi)關(guān)，LI1為正向啟動(dòng)端，K1為常開(kāi)觸點(diǎn)，若K1閉合，LI1收到24V電源，主電機(jī)正向啟動(dòng)，LI2為反向啟動(dòng)端，K2為常開(kāi)觸點(diǎn)，若K2閉合，LI3收到24V電源，主電機(jī)反向啟動(dòng)，AI1A為模擬量輸入端，電壓范圍0-10V，不同電壓給定可調(diào)節(jié)變頻器速度，AI2為模擬量輸入端，電流范圍4-20ma，不同電流給定可調(diào)節(jié)變頻器速度，COM為公共端。

在正常情況下都是自動(dòng)方式下運(yùn)行，自動(dòng)控制即由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，不需要進(jìn)行人工干預(yù)；程序在執(zhí)行中將溫度控制器PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定值比例系數(shù)P為0.001、積分時(shí)間常數(shù)I為600S、微分時(shí)間常數(shù)D為5S的值送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，現(xiàn)輸入SP設(shè)定值為200度(根據(jù)工藝可調(diào)整)，系統(tǒng)鎖定該值，此時(shí)溫度控制器FIC111OP輸出值會(huì)自動(dòng)調(diào)整，對(duì)應(yīng)過(guò)程值PV(圖4)自動(dòng)跟隨SP設(shè)定值上下移動(dòng)，最終PV值接近SP值也就是PV過(guò)程值在200度進(jìn)行定量控制，確保石灰進(jìn)入爐窯冷卻帶內(nèi)溫度穩(wěn)定受控，質(zhì)量指標(biāo)滿足煉鋼需要，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

由于本技術(shù)方案針對(duì)現(xiàn)有的手動(dòng)溫控系統(tǒng)，是在現(xiàn)有手動(dòng)溫控系統(tǒng)上的改進(jìn)，其基于現(xiàn)有的手動(dòng)溫控系統(tǒng)，僅僅增加了溫度信號(hào)采集單元和溫度控制單元，即使原有的手動(dòng)溫控系統(tǒng)具有了自動(dòng)溫度控制的功能，其改造成本低廉，控制可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)，有助于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的改造和升級(jí)，使現(xiàn)有設(shè)備發(fā)揮出更大的功能，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

由于本發(fā)明通過(guò)引入自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器電流給定值大小，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)冷風(fēng)流量大小，從而確保了成品石灰的溫度恒定；其采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)爐窯冷卻帶內(nèi)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，石灰在冷卻帶內(nèi)溫度穩(wěn)定受控，質(zhì)量指標(biāo)滿足煉鋼需要，可確保石灰溫度恒定，避免設(shè)備受損。

本發(fā)明可廣泛用于爐窯成品石灰的溫度控制領(lǐng)域。