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

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)底爐；自動(dòng)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(zhuǎn)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(jìn)行配料，通過強(qiáng)力混合機(jī)混勻并調(diào)整水分，通過壓球機(jī)壓制成型，經(jīng)過烘干室干燥，轉(zhuǎn)底爐本體焙燒，獲得金屬化球團(tuán)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(jì)效益。自該項(xiàng)目投運(yùn)以來，由于是新工藝，整個(gè)工藝線設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)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(gè)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(gè)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(gè)料倉，分為2排，一排有5個(gè)倉、另一排有10個(gè)倉，第一排5個(gè)倉是2個(gè)煤粉倉、2個(gè)選后精粉料倉、1個(gè)返料倉，倉下采用皮帶秤配料；另外10個(gè)倉為除塵灰倉，通過葉輪給料機(jī)、電子皮帶秤出料實(shí)現(xiàn)除塵灰按一定比例配比，轉(zhuǎn)底爐除塵灰定量出料設(shè)備為葉輪給料機(jī)、螺旋秤；配好的混合料分別經(jīng)刮板機(jī)、斗式提升機(jī)、粉塵加濕機(jī)及皮帶機(jī)送入強(qiáng)力混合機(jī)，混合料經(jīng)加濕機(jī)加水，強(qiáng)力混合機(jī)攪拌混勻，然后通過皮帶機(jī)輸送到壓球室。

在實(shí)際生產(chǎn)中，現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境非常復(fù)雜、惡劣，物料經(jīng)常摻雜大的結(jié)塊，而且有一定的粘度使得物料下料波動(dòng)很大，而且還受機(jī)械設(shè)備震動(dòng)，傳感器磨損，給料設(shè)備形變等因素的影響，皮帶秤自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確度并不高，系統(tǒng)誤差較大，動(dòng)態(tài)特性也不理想，使得控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)理想的控制效果。在這里我們采用累計(jì)流量修正瞬時(shí)流量的控制技術(shù)，結(jié)合大滯后閉環(huán)控制PID控制算法應(yīng)用在配料自動(dòng)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(gè)多閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中有兩個(gè)閉環(huán)，其中內(nèi)環(huán)根據(jù)設(shè)定流量Fgi與皮帶秤測得的給料機(jī)反饋流量Ffi，通過PID調(diào)節(jié)去控制給料機(jī)的下料頻率，使其給料流量Fi控制在設(shè)定值Fgi附近，這個(gè)閉環(huán)控制通過PLC實(shí)現(xiàn)。在內(nèi)環(huán)中PID控制器是個(gè)大滯后閉環(huán)控制器，它有這樣幾個(gè)特點(diǎn)，一是讓系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間大于圓盤的機(jī)械響應(yīng)時(shí)間與物料從下料口到稱量段時(shí)間之和，這樣可以避免系統(tǒng)超調(diào)，二是在PID程序運(yùn)算輸出之前加一限定值，當(dāng)輸出量的變化值超過這個(gè)限定值時(shí)，用限定值代替PID程序運(yùn)算輸出，這樣可以避免輸出量的變化對圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響，三是先設(shè)定好圓盤的轉(zhuǎn)速初值，圓盤啟動(dòng)經(jīng)過幾個(gè)周期的運(yùn)行，瞬時(shí)流量達(dá)到PID調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時(shí)，程序自動(dòng)切換到PID調(diào)節(jié)，這樣可以實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)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(dāng)前的累積值Pfi和計(jì)劃產(chǎn)量Pei之差△P來修正內(nèi)環(huán)的設(shè)定值，這個(gè)閉環(huán)控制通過上位機(jī)實(shí)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(dòng)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(shí)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(shí)間間隔來動(dòng)作（該反吹系統(tǒng)共有16個(gè)離線閥分別對應(yīng)16個(gè)箱室，每個(gè)箱室對應(yīng)6個(gè)脈沖閥，共有96個(gè)脈沖閥），致使每個(gè)離線閥對應(yīng)的箱室里的氧化鋅粉無法全部落到灰倉，運(yùn)行時(shí)間較長后，由于轉(zhuǎn)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(jié)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(jìn)行優(yōu)化是十分必要的。在現(xiàn)有的自動(dòng)化控制基礎(chǔ)上，對反吹控制方式進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)系統(tǒng)選擇自動(dòng)反吹，5秒鐘后第一個(gè)箱室的離線閥關(guān)閉，30秒后第一個(gè)箱室的脈沖閥開始反吹工作，當(dāng)6個(gè)脈沖閥工作完畢后，離線閥繼續(xù)保持關(guān)閉30秒后，再打開，然后第二個(gè)箱室開始進(jìn)行反吹工作，依次類推，直到16個(gè)箱室反吹工作結(jié)束，完成一個(gè)循環(huán)，再回到第一個(gè)箱室進(jìn)行第二、三、四……次循環(huán)。通過控制優(yōu)化后，每個(gè)箱室得到了充足的時(shí)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(shí)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(yīng)用效果

經(jīng)查閱運(yùn)行以來的操作值班記錄及維護(hù)記錄，自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)控畫面、歷史趨勢采集數(shù)據(jù)正常，轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)情況得到改善，實(shí)現(xiàn)了生球抗壓強(qiáng)度在10 N以上，0.5 m的落下強(qiáng)度不應(yīng)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(biāo)，實(shí)現(xiàn)最佳溫度和焙燒控制，降低能耗比在13%左右。改造后轉(zhuǎn)底爐主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。

4 結(jié)束語

通過對該工藝線設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改善和優(yōu)化后，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)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(jià)值和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡壽松.自動(dòng)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(xué)學(xué)士，工程師，從事自動(dòng)化控制。