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节能型保温炉的控制方法及解析

添加时间:2016/11/2 11:10:55 浏览次数:726

   某不锈钢分公司1780热轧主产线兼顾普碳钢和不锈钢产品的生产,不锈钢的生产由于各种原因,不可能做到连续生产,必须会几种料坯后轧制,须进保温的料坯量经常会超过48块的存放量,显然保温炉将成为超纯铁素体不锈钢生产的一个必要条件。

   一.保温炉的技术参数及对控制系统的要求

   保温炉数量及规格:一座两坑

   每个保温坑净空尺寸:13000mm×7000mm×3000mm

   最大装料量:1400t

   最高出坯温度:400℃,进炉最低温度:180℃

   出炉最高温度:400℃,出炉平均温度:300℃

   保温炉以通常煤气(或天然气)为燃料,空气为助燃空气。控制模型把炉内温度作为控制对象,控制煤气燃烧释放热量的多少作为控制手段。为了控制板坯温度,使得保温炉内的温度在规定的温度范围内,且料坯的保温温度从整个断面看要均匀一致。监控系统主要任务是对保温炉的燃烧制度进行自动控制,具备重要状态量的显示和超限报警。为防止热量流失,保温炉上方设有高低两个炉盖进行封闭;行车系统取放板坯时,炉盖要打开,但要尽量缩短打开炉盖的时间,减少热量散失,这就需要同行车控制系统配合,制定合理炉盖开关策略,从而为板坯库区域未来实现行车无人化驾驶创造条件。

   二.系统控制策略解析

   按照控制对象来分,保温炉控制主要由燃烧控制(13849187223)、炉盖控制即风机控制三部分组成。

   1.基于双交叉限幅控制理论的燃烧控制

   双交叉限幅控制是钢铁厂工业炉的燃烧控制、炉温控制具有比较成熟控制手段,近年来科技工程人员相继提出若干针对特定控制对象的优化控制手段。考虑到保温炉的工艺要求,可以采用双交叉限幅PID控制,并预留控制模型接口的方式。炉区的测温热电阻采集的温度信号为温度测量值。PID温度调节器的温度设定值由计算机人工手动设定。

   2.基于L2的炉盖开闭控制策略

   板坯库管理系统根据生产计划和板坯库存情况,依靠数据库技术,总体调度整个车间的板坯物流。保温炉炉内的堆垛板信号属于板坯库管理系统管理内容的一部分,在板坯库管理的数据库中有影响数据。行车控制系统与板坯库管理系统直接通讯。保温炉控制系统通过L2和板坯库管理系统建立通讯。板坯库管理系统调度保温炉进行板坯存储时,会把通讯电文发送给保温炉PLC/DCS,同时发送给行车系统,并协调行车和保温炉炉盖的动作一致性,在行车到达时,打开炉盖,行车吊装板坯完毕后关闭炉盖。炉盖采用变频马达驱动,在自动状态下根据板坯库管理系统下发的开关指令动作来使炉盖水平平稳的升、降速进行,并能精确定位。老式保温炉炉盖需要通过行车吊走才能放入板坯,需要盖上炉盖时还要动用行车,节奏较慢,而且造成热量散失,且占用行车作业时间。

   3.基于VVVF变频控制和风管开口度PID控制的风机节能运行

   为满足保温炉正常运行所需要的风量要求,旧式加热助燃风机通过启停不同数量的风机和调节其进口风门开度,调节风门开度的本质是改变风的阻力大小来改变风量,在保证风压稳定的同时来满足加热炉对风量的要求。由于大部分时间段保温炉对风量的要求云小于所设置的多台助燃风机的额定风量,造成很大浪费。本设计采用变频助燃风机,通过改变风量的转速,配合烧嘴(13849187223)之路风管开度调节,不仅做到风量稳定可调,还做到风压稳定可调,同时减少多余风机设备的投入。本设计一台风机调节总风量,再用开度调节微调每个烧嘴的进气量。

   三.实施方式及效果

   1.控制系统设计

   目前在钢铁行业中,存在多种厂家的控制系统,其中西门子系列控制器以其功能强大且普及性较高,且易于工程人员掌控,应用广泛。我们在不不锈钢分公司1780热轧厂保温炉工程项目中,采用西门子CPU,作为现场设备控制器,通过以太网谅解系统有4台工控机。一台为服务器,放置在加热炉低压配电室,另外3台客户机分别放置在加热炉操作室、加热炉低压配电室和板坯库操作室。4台均可操作画面,操作画面采用WINCC组态,展示保温炉全貌及重要的温度、流量、设备状态等参数。以及各个设备的操作索引。还有一台工程师站防止在加热炉低压配电室。

   2.行车定位系统与L2系统的数据通信

   热轧厂新增保温炉后需要对原有行车定位系统进行改造。新增保温炉后所涉及到的行车定位系统改造需要与新增保温炉L2系统之间进行数据通信。