PDF《工业设计论文热风炉自动控制系统的分析》

工业设计论文热风炉自动控制系统的分析 热风炉系统主要是给高炉燃烧输送热风.

当前我国钢铁厂的热风炉控制系统主要采用编程控制器(PLC)和过程控制 器(或集散系统)分别完成对电气与仪表的控制. 摘要:本文阐述了热风炉自动化控制系统中的设备,工艺和流程相关控制的要求,研究了其自动控制系统的实施步骤 ,以实际工作经验为例,提出了解决相关问题的措施和办法,为同行在解决此类问题时提供了相关参考. 关键词:热风炉,自动控制,分析,实践 1研究背景 当前热风炉系统主要存在如下主要问题: 1.1自动化控制系统在设计上的不合理由于大多数系统采取可编程控制器和过程控制器(或集散系统)分工协作共同 完成.就造成了如下缺点:为了将各部分整合成相对统一的系统,就要投入大量的时间与财力来对各种类型的软件和 用户接口进行相应的编程,配制,测试与调试.这样的控制系统变得复杂并增加了后期维护的难度. 1.2热风炉燃烧控制方面的问题传统的高炉热风炉燃烧系统计算燃烧所需的煤气流量和助燃空气流量主要依据流量设 定数学模型,并算出空燃比.热风炉流量数学模型是使燃烧时热风炉格子砖的蓄热量能够满足热风温度和流量的要求 ,从而获得更好的经济效益.热风炉是一个持续燃烧的动态变化过程,很难及时获取其控制作用的相关信息,通过输 出测量得到其效果时,有明显的控制滞后性.故此,想要实现对燃烧过程的及时控制,该数学模型就会相当复杂.另外,燃烧高炉煤气或焦炉煤气的三眼燃烧器的热风炉来讲,因为高炉煤气与焦炉煤气是分别送入,这就需要分别对高 炉煤气和焦炉煤气的流量进行单独控制,还要对高炉煤气与焦炉煤气流量进行相应的比例控制,这使得系统纷繁复杂 ,还要配备煤气成分分析仪,这种仪器价格不菲,维护与保养也需要非常到位.此方面问题亟待解决. 2热风炉的自动化控制的要求与方法 2.1热风炉工艺流程及工艺控制的要求将由冷风总管送来的冷风,经热风炉送风系统阀门后,送至热风炉加热后,再 送到高炉,是热风炉的主要共走任务.热风炉的三种工作状态是:燃烧、送风状、闷炉工作.上述三种状态之间的转 换过程叫做换炉过程.而换炉是热风炉操作过程中最基本的工作过程.在换炉时,要确保整个热风炉系统向高炉不间 断送风,并保证进入高炉的风量、风压平稳,减少波动,另外煤气安全也是我们需要注意的. 2.2高炉热风炉仪表控制方面的要求①检测并控制好助燃空气总管压力.②检测和控制煤气总管温度及压力.③燃料 与燃烧方面的控制.④燃烧时混风温度方面的控制. 2.3热风炉燃烧过程中的智能控制通常热风炉燃烧使用的燃料为焦炉煤气,高炉煤气,这两种燃料进入热风炉的燃烧 室后,在燃烧混合器内进行充分混合,再与助燃空气通过陶瓷烧嘴进行燃烧.通常热风炉的燃烧时间为110分钟左右 ,炉体温度达1050度左右,拱顶温度最高不得超过1350度.通过调节煤气和助燃空气流量以及两者之间的比值(空燃 比)来实现对于热风炉燃烧控制.煤气流量、空气流量、空燃比、拱顶温度和废气温度等几方面是基础完善的自动化 热风炉的最主要几方面的控制. 2.4混风温度控制的主要方案 2.4.1混风温度方面控制的要求送风温度要保持在1000℃,并且波动不能太大,这样才能保证高炉相对稳定的工作.由 于开始送风时的风温要保持较高标准,所以设置手动回路是要预置一个大的开度,以保证能送入较多的冷风.风温达 到可以使用PID调节时,转换为自动的PID调节模式. 2.4.3混风温度控制方面的策略热风炉混风温度控制的工艺情况(见图4),单座热风炉阶段时间送风后,会造成热风 温度下降,此时,第二座热风炉转换为送风,第一座热风炉转换为燃烧,依次循环从而保证不间断送风. 2.4.4混风温度控制要求依据控制上的需要,利用SFC很容易实现热风炉燃烧和混风温度的各种控制方式,将PID功能 块与逻辑控制相结合,可适应各种控制回路. 3高炉热风炉智能控制方面的软件设计