【摘要】回轉(zhuǎn)窯在冶金行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，其核心部分就是回轉(zhuǎn)窯的燃燒裝置，回轉(zhuǎn)窯燃燒裝置能否高效率的工作，關(guān)鍵由燃燒裝置控制系統(tǒng)設(shè)計方案的可靠性、實用性及自動化程度的高低所決定。根據(jù)國內(nèi)電控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，國內(nèi)對燃氣燃燒裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計從最簡單的手動控制，到繼電器控制、PLC控制、DCS控制發(fā)展到現(xiàn)場總線控制。由于燃燒裝置的控制點不多，本設(shè)計主要采用PLC控制，與廠內(nèi)的其他控制設(shè)備一同作為終端控制對象，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)設(shè)備的分散式集中控制。

【關(guān)鍵詞】回轉(zhuǎn)窯；燃燒裝置；PLC控制；變頻風機；自動點火；熄火報警

引言

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，燃燒裝置的控制系統(tǒng)要有較強的可靠性、實用性和先進性。本系統(tǒng)設(shè)計主要采用PLC控制，與廠內(nèi)的其他控制設(shè)備一同作為終端控制對象，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)設(shè)備的分散式集中控制。

1、控制系統(tǒng)的組成

回轉(zhuǎn)窯燃燒裝置的控制系統(tǒng)主要由現(xiàn)場的各種檢測設(shè)備（如：流量計、火焰檢測器等）、電氣控制柜（如：中控室的PLC控制柜、變頻器柜和就地控制柜等）、現(xiàn)場的執(zhí)行元件（如：電磁閥、風機等）組成。

2、控制系統(tǒng)設(shè)計原理圖

3、控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

為保證燃燒的可靠性，本系統(tǒng)的關(guān)鍵控制元件采用了進口件，控制系統(tǒng)具備手動和自動功能。自控設(shè)計參照歐洲燃氣安全技術(shù)標準設(shè)計，確保運行安全可靠，提高自動化水平。控制系統(tǒng)須具有以下功能：①完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、機組起停、故障報警、連鎖停機、狀態(tài)監(jiān)控等功能；②操作方式實現(xiàn)遠程（中控室）和本地操作，本地操作又能實現(xiàn)自動和手動操作。③具有通信功能；④具有緊急跳閘功能；⑤具有負荷調(diào)節(jié)功能。

3.1檢測設(shè)備功能

3.1.1火焰檢測系統(tǒng)

燃燒裝置配置2套火焰檢測系統(tǒng)，主要用于監(jiān)測燃燒狀態(tài)。一個用于檢測點火槍火焰信號，當檢測到長明火后，開啟主天然氣電磁閥。另一個作為爐膛滅火邏輯判斷信號，當火焰檢測器檢測到無火時，系統(tǒng)輸出滅火信號，切斷所有燃料，即MFT同時送至其他系統(tǒng)。

3.1.2燃氣壓力檢測系統(tǒng)

為了給燃燒裝置提供穩(wěn)定的天然氣，在燃氣管道設(shè)有穩(wěn)壓器，壓力表、壓力變送器等設(shè)備。穩(wěn)壓器可將上游管網(wǎng)的燃氣壓力降至下游管網(wǎng)所需的使用壓力，并保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，且不隨上游壓力和流量的影響。當壓力超過規(guī)定的壓力范圍時，對下游氣流進行控制或截流。壓力傳感器可實現(xiàn)燃氣低壓，高壓監(jiān)測保護，使系統(tǒng)在監(jiān)測與保護的情況下安全運行。

3.1.3溫度檢測系統(tǒng)

為了使爐膛溫度能穩(wěn)定達到生產(chǎn)工藝要求，在回轉(zhuǎn)窯上安裝熱電偶，將爐膛的溫度信號發(fā)送給溫度顯示器，并送入PLC，經(jīng)過PLC的運算，控制燃燒裝置的執(zhí)行器，從而調(diào)節(jié)窯溫。

3.1.4流量檢測系統(tǒng)

控制系統(tǒng)在天然氣管道和空氣管道分別設(shè)置流量計。一是檢測管道流量；二是采用燃氣與空氣流量監(jiān)測數(shù)據(jù)進入PLC進行計算，輸出信號調(diào)整燃氣與空氣量，保證空燃比例自動調(diào)節(jié)，并在上位機上具備調(diào)節(jié)能力，從而達到最佳燃燒狀態(tài)。

3.2電氣控制柜的功能

3.2.1PLC柜的功能

采用羅克韋爾PLC進行電氣控制，CPU采用1769-L32C控制器，留有CONTROLNET通訊接口，通過通訊模塊數(shù)據(jù)線連接通訊，供煅燒主控室上位機進行數(shù)據(jù)交換。CPU置于PLC主控柜內(nèi)，并設(shè)置通風裝置，保持柜內(nèi)溫度。柜內(nèi)配有隔離變壓器及熔斷器、開關(guān)電源、開關(guān)量隔離模塊和模擬量隔離模塊等。采用模擬圖界面操作，以實現(xiàn)在線控制、檢測、報警連鎖并且隨時可以觀察各溫度、壓力等數(shù)據(jù)。

3.2.2變頻器柜的功能

變頻器柜實現(xiàn)風機的變頻調(diào)速，精確控制供風量，能實現(xiàn)本地和遠程控制。

3.2.3就地控制柜的功能

就地柜設(shè)有手動或上位機操作選擇開關(guān)，具有輸出信號驅(qū)動變頻風機給風，驅(qū)動燃氣電動調(diào)節(jié)蝶閥控制燃氣流量，從而達到回轉(zhuǎn)窯煅燒溫度的控制。

3.3現(xiàn)場執(zhí)行元件的功能

3.3.1電動調(diào)節(jié)閥、截止閥、放散閥的功能

電動調(diào)節(jié)閥可以實現(xiàn)天然氣量的無級調(diào)節(jié)，使控制空燃比例更加精確。截止閥、放散閥具有快速動作功能。截止閥在燃氣低壓報警或是點火失敗后，要求迅速切斷天然氣的供給。放散閥在天然氣高壓報警后，實現(xiàn)自動放散，保證安全。

3.3.2點火槍的功能

為了保護點火槍和防止其長時間高溫工作造成電極表面積碳，點火槍設(shè)計成可自動伸縮式。點火槍選用放電電壓較低、能量大、操作簡單的德國DURAG點火槍。

4、控制系統(tǒng)的程序設(shè)計

本控制系統(tǒng)程序編制按照系統(tǒng)的工藝要求進行編程，其中點火啟動部分的程序連鎖參見圖2點火啟動順序及連鎖流程圖。

5、結(jié)語

本選題按照生產(chǎn)工藝要求從控制系統(tǒng)的實用性、可靠性及先進性出發(fā)，設(shè)計適用于天然氣燃燒裝置本地控制與遠程集中DCS控制相結(jié)合的類似控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)、化工行業(yè)。采用燃氣低、高壓監(jiān)測，熄火報警速斷保護等，使系統(tǒng)安全可靠運行。采用PLC控制，與中控室的上位機進行數(shù)據(jù)交換。風機采用變頻調(diào)速，控制更加精確，操作方式實現(xiàn)遠程和本地操作。