专利名称：高炉粒化脱水转鼓速度控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及高炉渣处理技木，尤其涉及高炉粒化脱水转鼓速度控制系统及方法。
背景技术：
粒化脱水转鼓是广泛应用于高炉渣处理系统的水渣分离设备，转鼓要满足控制要求，即转鼓的速度必须跟高炉出渣量相匹配。若速度响应过快，炉渣的含水量较多，会影响水渣产品质量；速度响应过慢，则会导致留在转鼓内的炉渣量过多，造成转鼓堵转停机，影响闻炉生广。现有的脱水转鼓速度控制方法，主要有如下两种
I)采取固定速度的方法，根据生产人员的经验手动改变转鼓的速度，转鼓速度不能根据渣量大小自动调节，不仅对产品质量及整个渣处理控制系统的可靠稳定运行会造成影响，也不符合节能环保要求。2)采用速度自动调节的方法，但采取的是开环控制，系统稳定性差，对系统机械设备、电气设备的性能要求更高，对于那些透水性差及出铁后期渣量大的高炉渣，往往控制效果不好。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供ー种高炉粒化脱水转鼓速度控制系统及方法，以提高转速控制系统的稳定性及自适应能力，保证水渣的产品质量及控制系统的持续稳定运行。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
ー种高炉粒化脱水转鼓速度控制装置，其主要包括
可编程控制器PLC，用于转鼓电机的启动及速度调节控制；上位机，用于画面监控以实现对转鼓运行状态、运行速度进行监控以及下达转鼓控制指令；所述PLC和上位机通过以太网相连接；
液位检测装置，用于测量转鼓液位，并将其转换为模拟信号输入所述PLC ;
速度检测装置，用于测量转鼓速度，并将所述转鼓速度转换成模拟信号输入所述PLC ；变频器，分别与所述PLC和转鼓电机相连，用于实现变频器与所述PLC之间的信号交接，以及根据所述PLC计算出的给定速度值调节转鼓电机的转速。其中，所述系统进ー步包括与变频器相连的就地操作箱，供检修、应急时对转鼓速度进行控制。所述变频器与所述PLC之间的信号交接的方式为向所述PLC传送所述变频器的运行、故障、电流、转矩信号，并接收所述PLC下达的指令；或，将PLC作为主站，变频器作为从站，通过现场总线方式实现所述PLC与变频器之间的信号交接。所述液位检测装置为液位计，其将转鼓液位转换成4 20mA的模拟量信号经控制电缆传入所述PLC。
所述速度检测装置为速度传感器，其将转鼓速度转换成4 20mA的模拟量信号经控制电缆传入PLC。
ー种高炉粒化脱水转鼓速度控制方法，包括如下步骤
A、对PLC采集到的转鼓水位、转矩及速度信号进行滤波的步骤；
B、确定转鼓速度的给定值的步骤；
C、确定反馈偏差e的值的步骤；
D、计算PID控制器输出给变频器调节转鼓速度值的步骤；
E、将所述速度偏差e作为PID控制器的输入，PID控制器经过比例、积分、微分计算，将输出值送入变频器，从而实现转鼓速度的自动调节
其中，步骤B所述确定转鼓速度的给定值的过程为根据转矩-速度曲线给出的速度与负荷转矩的关系7 =ブ(乃函数，以及液位-速度曲线给出的速度与液位的关系「= ■/“)函数，将上述两条曲线叠加，得到转鼓所需的给定值な=プの+/(ム)。步骤C中确定反馈偏差e的值的过程具体为所述给定值な与PLC采集的转鼓实际速度げ之间的偏差〃=げ。步骤D所述计算PID控制器输出给变频器调节转鼓速度值的步骤，包括
Dl :根据具体情况，设定一阈值ど>0 ；
D2 :当偏差值I e I大于此阈值即N丨> ど，采用H)控制避免过大的超调；
D3 :当偏差值kl小于等于此阈值,采用PID控制；
D4 :采用积分分离PID控制算法，得出PID输出至变频器调节转鼓速度值
权利要求
1.一种高炉粒化脱水转鼓速度控制系统，其特征在于，其主要包括 可编程控制器PLC，用于转鼓电机的启动及速度调节控制；上位机，用于画面监控以实现对转鼓运行状态、运行速度进行监控以及下达转鼓控制指令；所述PLC和上位机通过以太网相连接； 液位检测装置，用于测量转鼓液位，并将其转换为模拟信号输入所述PLC ; 速度检测装置，用于测量转鼓速度，并将所述转鼓速度转换成模拟信号输入所述PLC ； 变频器，分别与所述PLC和转鼓电机相连，用于实现变频器与所述PLC之间的信号交接，以及根据所述PLC计算出的给定速度值调节转鼓电机的转速。
2.根据权利要求I所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制系统，其特征在于，所述系统进一步包括与变频器相连的就地操作箱，供检修、应急时对转鼓速度进行控制。
3.根据权利要求I所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制系统，其特征在于，所述变频器与所述PLC之间的信号交接的方式为向所述PLC传送所述变频器的运行、故障、电流、转矩信号，并接收所述PLC下达的指令；或，将PLC作为主站，变频器作为从站，通过现场总线方式实现所述PLC与变频器之间的信号交接。
4.根据权利要求I所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制系统，其特征在于，所述液位检测装置为液位计，其将转鼓液位转换成4 20mA的模拟量信号经控制电缆传入所述PLC。
5.根据权利要求I所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制系统，其特征在于，所述速度检测装置为速度传感器，其将转鼓速度转换成4 20mA的模拟量信号经控制电缆传入PLC。
6.一种高炉粒化脱水转鼓速度控制方法，其特征在于，包括如下步骤 A、对PLC采集到的转鼓水位、转矩及速度信号进行滤波的步骤； B、确定转鼓速度的给定值的步骤； C、确定反馈偏差 的值的步骤； D、计算PID控制器输出给变频器调节转鼓速度值的步骤； E、将所述速度偏差e作为PID控制器的输入，PID控制器经过比例、积分、微分计算，将输出值送入变频器，从而实现转鼓速度的自动调节 根据权利要求6所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制方法，其特征在于，步骤B所述确定转鼓速度的给定值的过程为根据转矩-速度曲线给出的速度与负荷转矩的关系F =函数，以及液位-速度曲线给出的速度与液位的关系矿=/( 函数，将上述两条曲线叠加，得到转鼓所需的给定值咋=/(乃+/(幻。
7.根据权利要求6所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制方法，其特征在于，步骤C中确定反馈偏差e的值的过程具体为所述给定值吃与PLC采集的转鼓实际速度疗之间的偏差s = Vg — P。
8.根据权利要求6所述的高炉粒化脱水转鼓速度控制方法，其特征在于，步骤D所述计算PID控制器输出给变频器调节转鼓速度值的步骤，包括 Dl :根据具体情况，设定一阈值e >0 ； D2 :当偏差值NI大于此阈值即卜丨>〖，采用ro控制避免过大的超调； D3 :当偏差值NI小于等于此阈值Ie，采用PID控制；D4 :采用积分分离PID控制算法，得出PID输出至变频器调节转鼓速度值
全文摘要
本发明公开了一种高炉粒化脱水转鼓速度控制系统及方法，通过液位传感器、速度传感器、变频器将控制转鼓所需的转鼓液位、转鼓速度、负载转矩信号采集到PLC中，在所述PLC中通过递推平均滤波法对所述采集信号进行滤波处理，以保证信号的可靠性；再根据速度-液位函数模型及速度-转矩函数模型，计算出转鼓所需的速度；最后采用闭环控制方法对转鼓速度进行控制。采用本发明的速度控制系统及方法，能够根据高炉出渣量的大小，自动调节转鼓速度，保证水渣的产品质量及整个控制系统的持续稳定运行。
文档编号C21B3/08GK102660656SQ20121011552
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者时文飞, 苏瑞淼 申请人:中冶南方工程技术有限公司