烧结机风闸的自动控制及业绩

烧结机风闸的自动控制及业绩

立项背景

    DSF，钢铁公司Ⅱ号烧结机配备2台抽风机，抽风压力为1500mm水柱。烧结机传动电机(包括抽风机传动电机)总装机容量为21Mw，正常运转时平均能耗为13～14Mw，其中抽风机就耗用8Mw，因此，减少抽风机的电耗可大降低烧结矿单产能耗。DSPⅡ烧车间产量为216t／h，用电量为67kWh／t。电源频率波动在49～53Hz之间，当步员率升高到53Hz时，抽风机传动电机转速加快增至1060RPM，抽风机叶轮转速达到1442RPM。由于转速急增，抽风机传动电机负荷加重，致使电机定子电流陡升。当定子电流超过安全界限时，抽风机传动电机自行跳闸。每次跳闸造成停产约1h，而这种故障屡有发生。避免这种步页发故障的办法是临时关闭抽风通道中的调风闸门(以下简称风闸儿风闸关闭可减轻抽风机力学负荷，从而降低其传动电机定了+电流。而局部关闭风闸(以往无意中造成这种状态)导致烧结机抽风量减少，影响烧结机产量，使单产能耗增高。

    为改变上述局面，DSP厂与RDCIS(印嚏钢铁研究与开发中心)联手开发一种风闸自动摔剖系统，并应用于烧结生产。工业试验结果表明，此系统不仅能防止抽风机传动电机眺闸，而且还可保证烧结机优质高产。下面介绍此系统及取得的成绩。

    自动控制系统

    此系统直接监测抽风机电机电流，根据监测出的电流确定所需的风闸位置设定值，借风闸及时准确变换位置，减少电机负荷，防止其跳闸。

    系统使用3种传感器保证上述监控功能，这3种传感器是：检测抽风机传动电机电流用的电流传感器(电流互感器)，检测电源频率用的步币率传感器，检测风闸开／闭角度用的风闸位置传感器(电位计)。将这些传感器的输出用作控制信号，发送至PLC(可编程序控制器)，即可达到控制目的。此外，在原抽风机操作台上装用自动／手动控制开关(原先为手动开关)及在中央控制室安装新PLC盘(装有scheiderPLC)，并借助RS一485信息传输模件PLC系统与PC机对接。

    为保证控制的自动化，采用一系列应用软件，其范围包括：数据采集，设定值牛成及下载，抽风机参数贮存，MIS报告(管理信息系统报告)等。统领系统器件运作的控制模型的控制策略是以下列各项为基础，即：风闸开启的反馈，风闸的开启／关闭逻辑，烧结机停机及风闸摔制程序。这些也是风闸自动摔制逻辑丰线。

生产操作人员借助基于HMI(人一机对话接口)的PC机同控制过程及模型进行对接，并可根据现场情况输入两台抽风机传动电机电流上限，同时可采取控制行为，调整电源频率上限及其持续时间。装有在线模拟盘，生产操作人员可看到盘上显示的抽风机传动电机实测及设定电流值，风闸位置现状(开／闭)及烧结机速度等。通过HMI，生产操作人员能轻松地操作风闸自动控制系统。

    风闸控制逻辑

    所用公式：

(i)IE—Isu>0风闸关闭指令

(ii)IE—Isu<0风闸开启指令

(iii)If－51．8>0风闸关闭指令

(iv)Isu=IsL+7

    式中：IE为抽风机传动电机电流，If为电源步币率，V为烧结机速度，Isu为电流上限值，IsL电流下限值。如果PLC得到的信号表明风闸完全开启，则PLC进入“非工作”状态。由于电机功率很大(4670kVA)及电流起伏波动，经多次试验才确定风闸最佳控制制度。现在所用的控制逻辑很成功，介绍如下。

    A．风闸开启。如果式(ii)成立，则记录下电流数据。如果此式成立延续40Sec，则PLc会发出风闸关闭指令，直到(ii)式不再成立止。

    B．风闸关闭。如果式(i)成立延续20Sec，则PLC会发出风闸关闭指令，直到式(i)不再

成立止。Im由生产操作人员设定，而IsL则由PLC自动设定。如果式(iii)成立延续2Sec，则PLC会发出风闸关闭指令，直到电流达到IsL为止。

   C．由模型程序实施的停机及风闸控制。当烧结机因其它原因会巾断烧结时，运用此程序可省电及保证机上烧结料完成烧结。当V=0时，此模型计算除以机速(m／min)。模型将ST下载至4 PLC，PLC等待ST时间，当ST时间一一过，PLC会将风闸关闭到0％开启位置。这时抽风机传动电机将空载运转(即不停止旋转)。如果烧结机正好在这当中起动，则PLC会使烧结机恢复正常运行。在St时间里，机上料层会完成烧结过程。

    调试及运转

    2006年9月末开始工厂试运行。系统启动前先对PLC接收的各种输人信号(抽风机电流信号、电流频率信号、风闸位置信号、抽风机传动电机定子电流)，自动／手动开关功能，模拟盘显示内容等进行检查。确认无误后，在使控制软件离线的条件下，用电动机传动的伺服装置演示风闸位置控制操作。在此过程中揭示抽风机电流对风闸位置及对电源频率的关系。此后，将控制软件恢复在线状态进行自动控制操作演示；先核对风闸控制电路中的电流设定值是否正确上，限Isu=230A，下限IsL=223A，接着用控制模型按控制逻辑使风闸在生产条件下开启或关闭，并检验其实际效果。

    观察报告

    确认：  在Isu=230A及IsL=223A时，两台抽风机上风闸的自动控制令人满意；抽风机电流对风闸位置的关系被确认；抽风机电流对电源频率的关系被确认。

观察表明，不是所有的输出(控制)信号都有效，不少输出使继电器触头强烈颤拌。经过一段时间的摸索决定：在实测电流大于Isu历时20Sec，及小于IsL历时40Sec时再发控制信号最可靠，为此，在软件逻辑中作了这方面的修改。

    各项业绩

    日前烧结机粉尘排放量下降，其原因是：抽风作业最佳化；借助停机控制模型(程亭)，烧结机在恰当时间停机；风闸自动控制使粉末返矿大大减少；使现场环境更为洁净，这带来巨大社会效益。

    风闸自动控制系统自2006年10月投入试运以来，在降低电力消耗方面发挥了重要作用，烧结机的能耗由先前的月最高120kWh／t下降到现在的月最低．57kWh／t，平均月下降25％。风闸自动控制投产以来，由于节能、增产等原因，．Ⅱ烧的年成本效益高达1300万卢比，折合美元近30万。

    RDCLS及DSP在实施本自动化项目中积累的知识及经验有助于在SAIL(印度钢铁管理局)下属各相关厂采用上述最新技术。系统中的数据自动记录(贮存)，有助于生产管理及质量保证工作人员具备更透彻的分析能力及写出更全面详述的报告。本系统只用一个显示鲜提供抽风机电流及电源频率以及风闸开／闭度数(％)，系统的使用更为方便。本系统在很短时间内就已战为烧结厂生产运行中不可或缺的部分。  (道尔吉)