轉底爐自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化

摘 要：對萊鋼轉底爐配料自動控制系統(tǒng)和主抽布袋除塵自動控制系統(tǒng)優(yōu)化，增強了轉底爐的穩(wěn)定性，節(jié)約成本，增加效益。

關鍵詞：轉底爐；自動控制；配料；布袋除塵器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.023

0 引言

萊鋼20萬噸轉底爐是將鐵精粉、煤粉、除塵灰等通過配料秤按一定的比例進行配料，通過強力混合機混勻并調(diào)整水分，通過壓球機壓制成型，經(jīng)過烘干室干燥，轉底爐本體焙燒，獲得金屬化球團礦，在冷卻過后可作為高爐的原料使用。此外通過主抽布袋除塵系統(tǒng)將煙氣中所含有的鋅提煉出來，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。自該項目投運以來，由于是新工藝，整個工藝線設備的自動控制系統(tǒng)設計不是很完善，經(jīng)常出現(xiàn)一些制約生產(chǎn)以及影響成品礦的金屬化率和鋅的回收率的問題，因此對該工藝線設備自動控制技術進行創(chuàng)新改善和優(yōu)化是十分必要的。

1 配料自控系統(tǒng)優(yōu)化

配料部分按工藝要求，共分為兩個系統(tǒng)分別控制，包括料倉上料控制和倉下混合配料控制兩部分。在整個配混系統(tǒng)中一共有三條料線可供選擇，一條是除塵灰配混料線，一條是除塵灰和混合料配混料線，另一條是干返料上料料線。

配料室一共有15個料倉，分為2排，一排有5個倉、另一排有10個倉，第一排5個倉是2個煤粉倉、2個選后精粉料倉、1個返料倉，倉下采用皮帶秤配料；另外10個倉為除塵灰倉，通過葉輪給料機、電子皮帶秤出料實現(xiàn)除塵灰按一定比例配比，轉底爐除塵灰定量出料設備為葉輪給料機、螺旋秤；配好的混合料分別經(jīng)刮板機、斗式提升機、粉塵加濕機及皮帶機送入強力混合機，混合料經(jīng)加濕機加水，強力混合機攪拌混勻，然后通過皮帶機輸送到壓球室。

在實際生產(chǎn)中，現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境非常復雜、惡劣，物料經(jīng)常摻雜大的結塊，而且有一定的粘度使得物料下料波動很大，而且還受機械設備震動，傳感器磨損，給料設備形變等因素的影響，皮帶秤自動控制系統(tǒng)的控制準確度并不高，系統(tǒng)誤差較大，動態(tài)特性也不理想，使得控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)理想的控制效果。在這里我們采用累計流量修正瞬時流量的控制技術，結合大滯后閉環(huán)控制PID控制算法應用在配料自動控制系統(tǒng)中，可以有效解決上述問題。

在圖1中可以看出，經(jīng)過優(yōu)化后的系統(tǒng)屬于一個多閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中有兩個閉環(huán)，其中內(nèi)環(huán)根據(jù)設定流量Fgi與皮帶秤測得的給料機反饋流量Ffi，通過PID調(diào)節(jié)去控制給料機的下料頻率，使其給料流量Fi控制在設定值Fgi附近，這個閉環(huán)控制通過PLC實現(xiàn)。在內(nèi)環(huán)中PID控制器是個大滯后閉環(huán)控制器，它有這樣幾個特點，一是讓系統(tǒng)的響應時間大于圓盤的機械響應時間與物料從下料口到稱量段時間之和，這樣可以避免系統(tǒng)超調(diào)，二是在PID程序運算輸出之前加一限定值，當輸出量的變化值超過這個限定值時，用限定值代替PID程序運算輸出，這樣可以避免輸出量的變化對圓盤轉動穩(wěn)定性的影響，三是先設定好圓盤的轉速初值，圓盤啟動經(jīng)過幾個周期的運行，瞬時流量達到PID調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時，程序自動切換到PID調(diào)節(jié)，這樣可以實現(xiàn)無擾動投入，這樣的控制方式靈敏度較高，理論上講能做到無誤差調(diào)節(jié)。外環(huán)是根據(jù)當前的累積值Pfi和計劃產(chǎn)量Pei之差△P來修正內(nèi)環(huán)的設定值，這個閉環(huán)控制通過上位機實現(xiàn)。

通過控制優(yōu)化，有效的解決了控制系統(tǒng)誤差大，超調(diào)量大，動態(tài)特性不理想的難題，大大的增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 主抽布袋除塵自控系統(tǒng)優(yōu)化

主抽布袋除塵系統(tǒng)主要是回收煙氣中的鋅，經(jīng)過生產(chǎn)實際情況，由于該布袋除塵系統(tǒng)的反吹控制是離線閥、脈沖閥都是以相同的時間間隔來動作（該反吹系統(tǒng)共有16個離線閥分別對應16個箱室，每個箱室對應6個脈沖閥，共有96個脈沖閥），致使每個離線閥對應的箱室里的氧化鋅粉無法全部落到灰倉，運行時間較長后，由于轉底爐的煙氣溫度過高，造成氧化鋅粉把布袋糊死了，使主抽布袋除塵無法正常工作，造成停產(chǎn)。因此經(jīng)過多次的總結原因以及和廠家的交流，找到了根源，對該布袋除塵的反吹控制進行優(yōu)化是十分必要的。在現(xiàn)有的自動化控制基礎上，對反吹控制方式進行改進，當系統(tǒng)選擇自動反吹，5秒鐘后第一個箱室的離線閥關閉，30秒后第一個箱室的脈沖閥開始反吹工作，當6個脈沖閥工作完畢后，離線閥繼續(xù)保持關閉30秒后，再打開，然后第二個箱室開始進行反吹工作，依次類推，直到16個箱室反吹工作結束，完成一個循環(huán)，再回到第一個箱室進行第二、三、四……次循環(huán)。通過控制優(yōu)化后，每個箱室得到了充足的時間來將氧化鋅粉落入灰倉，不會有殘余氧化鋅粉糊在布袋上，而造成主抽布袋除塵無法正常工作，甚至造成停產(chǎn)。通過控制優(yōu)化大大增加了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，同時也增加了氧化鋅粉的回收率，也增加了布袋的使用壽命，節(jié)約了成本，具有可觀的效益。工藝畫面如圖2所示：

3 生產(chǎn)應用效果

經(jīng)查閱運行以來的操作值班記錄及維護記錄，自動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，監(jiān)控畫面、歷史趨勢采集數(shù)據(jù)正常，轉底爐生產(chǎn)情況得到改善，實現(xiàn)了生球抗壓強度在10 N以上，0.5 m的落下強度不應低于3次，生球中的破球（小于5mm）不得高于5%，粉料（小于3mm）要少于1%，成品球TFe含量高于70%，金屬化率不低于70%，硫不高于0.3%的目標，實現(xiàn)最佳溫度和焙燒控制，降低能耗比在13%左右。改造后轉底爐主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。

4 結束語

通過對該工藝線設備自動控制技術進行創(chuàng)新改善和優(yōu)化后，增強了轉底爐生產(chǎn)的穩(wěn)定性，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，對于同行有著很好的借鑒價值和指導意義。

參考文獻：

[1]胡壽松.自動控制原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999.

作者簡介：車浩然（1986-），男，本科，工學學士，工程師，從事自動化控制。