旋转套筒竖炉工艺控制系统的制作方法

本发明涉及一种旋转套筒竖炉工艺控制系统。涉及专利分类号f27炉；窑；烘烤炉；蒸馏炉f27d一种以上的炉通用的炉、窑、烘烤炉或蒸馏炉的零部件或附件f27d3/00装料；卸料；炉料控制。

背景技术：

目前国内铁合金球团竖炉普遍采用烧制铁矿球团的竖炉经过简单改造，提高煅烧温度等方法来实现铁合金球团生产，技术水平相对较低，控制系统单一，技术过于简单，产品质量差，不能满足现代化生产的要求。因其技术落后，能源消耗高、环境污染严重、劳动环境恶劣、劳动强度高、生产效率低，所以不能与国际市场先进产能和有原料优势的产能相竞争。提高铁合金生产装备水平，开发一种以低价的粉矿为原料的工艺控制系统，以较低的能源消耗和较高的金属收得率参与市场竞争是铁合金生产行业目前的主要课题，也是国内众多服务于铁合金行业装备制造业的当务之急。

国内的炉窑工艺控制系统，电气控制类装置配置过于简单，生产过程很大程度上要依靠人工手动调节，操作人员依个人对设备生产的理解不同会有不同的调节方法，导致产品质量不尽相同，有人工导致的差异性不可确定，对生产产品的质量造成不可预估的损失，对生产具有极大的隐患。

技术实现要素：

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种旋转套筒竖炉工艺控制系统，包括：

焙烧室料面控制单元，该单元包括：

监测竖炉焙烧室料面高度的雷达料位仪，该雷达料位仪的监测数据传输至plc控制器；以及

与该plc控制器连接的变频器、给料驱动电机；

工作时，所述的plc控制器根据料位高度进行pid运算，通过所述变频器控制所述给料驱动电机转速，控制下料速度；

所述plc控制器的pid运算规则如下：

ul(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)el(s)

其中：ul(s)是经过plc控制器处理并输出到驱动机构变频器的控制量，el(s)为设定目标高度和实际料面高度的偏差量，比例增益kp(2.2～4.5)、积分时间ti(240～500s)、微分时间td(0s)。

作为优选的实施方式，还包括恒定炉压控制单元，该单元包括：

分别获取燃烧室压力和温度的燃烧室压力监测模块和燃烧室温度监测模块、plc控制器以及由plc控制器输出量控制的电油控制模块和冷却风机出口调节阀；

工作时，所述的plc控制器根据压力和温度数据，进行pid运算，根据运算结果控制电油控制模块调节冷却风机出口调节阀开启幅度，调节冷却风的进风量，控制炉内压力；

所述plc控制器的pid运算规则如下：

up(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)ep(s)，

其中：up(s)是经过plc控制器处理并输出到电油控制模块的控制量，ep(s)为设定目标压力和实际燃烧室压力的偏差量，比例增益kp(1.7～2.6)、积分时间ti(80～150s)、微分时间td(0s)。

更进一步的，还具有燃烧室恒温控制单元，该单元包括：

基于热电偶采集燃烧室温度的燃烧室温度监测模块和plc控制器以及由plc控制器控制的混合空气风机出口调节阀和煤气调节阀；

工作时，plc控制器根据传输的燃烧室温度以及固定燃料的空燃比数值，按照1.03～1.06燃烧空气过剩系数，进行pid运算，计算所需空气配风量，根据该配风量调节调节所述的混合空气风机出口调节阀和煤气调节阀的开启量，进而控制燃烧室温度；

所述plc控制器的pid运算规则如下：

ut(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)et(s)，

其中：ut(s)是经过plc处理并输出到调节阀控制机构的控制量，et(s)为设定目标温度和实际燃烧室温度的偏差量，比例增益kp(1.8～4.5)、积分时间ti(300～500s)、微分时间td(0s)。

更进一步的，还在于炉内料面控制单元：

该单元包括重锤型钢钎料位计，所述的所述的plc控制器根据料位高度控制调解炉下振动给料机，进而控制炉内料堆料面高度控制。

作为优选的实施方式，还具有尾气稳压控制单元，该单元包括：

尾气压力监测模块，plc控制器以及由plc控制器控制的主排风机前端调节阀；

工作时，plc控制器根据尾气压力参数进行pid运算，根据结果控制所述主排风机前端调节阀开启幅度，控制尾气压力；

所述的plc控制器计算过程如下：

uw(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)ew(s)，

其中：uw(s)是经过plc处理并输出到主排风机前端调节阀控制机构的控制量，ew(s)为设定目标尾气压力和实际检测尾气压力的偏差量，比例增益kp(1.8～4.5)、积分时间ti(300～500s)、微分时间td(0s)。

本发明公开的旋转套筒式竖炉控制系统，充分利用现场检测采集到的实时数据，实现对竖炉设备的焙烧室料面控制、恒定炉压控制、尾气稳压控制、燃烧室恒温控制、炉内料面控制，用以确保球团的焙烧品质。此技术的控制理念可推广到类似的炉窑产品中使用，经济实用、通用适用性强。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明旋转套筒式竖炉工艺控制图

图2是本发明焙烧室料面控制流程图

图3是本发明恒定炉压控制流程图

图4是本发明尾气稳压控制流程图

图5是本发明燃烧室恒温控制流程图

图6是本发明炉内料面控制流程图

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1-6所示：旋转套筒竖炉工艺控制系统，主要包括：烧室料面控制单元，目标值2.3±0.5m，如图1，使用雷达料位仪对竖炉焙烧室料面高度进行检测，料位检测变送器5信号接至plc控制器4。

plc控制器4使用pid控制器进行闭环控制如图2所示，根据料位设定值对焙烧室料面高度进行恒位控制，plc控制器4信号输出至变频器7，plc控制器4通过调节变频器7的给定速度来控制驱动系统驱动电机3的旋转速度，驱动电机不同的旋转速度使下料速度改变，达到控制实际料面恒位的目的。同时对上级给料系统中的给料皮带机1和叶轮给料机2进行工艺联锁，保证设备运行的安全。水除尘密封8用于旋转部分的烟气过滤。同时对竖炉炉内温度进行检测，燃烧室温度检测变送器10信号采集至plc控制器4，环形通道温度检测变送器6、燃烧室温度检测变送器10采集到的温度信号参与驱动机构速度的变频控制，确保入炉球团的焙烧时间充足，保证出炉产品的质量。pid控制器控

制规律数学表达式为ul(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)el(s)

其中：ul(s)是经过plc控制器(4)处理并输出到驱动机构变频器(7)的控制量，el(s)为设定目标高度和实际料面高度的偏差量，比例增益kp(2.2～4.5)、积分时间ti(240～500s)、微分时间td(0s)。

恒定炉压控制单元，目标值0.4±0.1kpa，如图1，通过压力变送器采集炉内压力，燃烧室压力检测变送器9信号接至plc控制器4。同时采集到的燃烧室温度检测变送器10信号用于辅助参与调解炉内压力。如图3所示，由plc控制器4传送至电油控制器11，以调节冷却风机出口调节阀13的开度，实现冷却风的进风量控制，达到控制炉压恒定的目的。

冷却风机12为定速风机，用于为炉膛提供冷却风，冷却风经过球团冷却梁14进入炉内。pid控制器控制规律数学表达式为up(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)ep(s)，其中：up(s)是经过plc控制器(4)处理并输出到电油控制模块(11)的控制量，ep(s)为设定目标压力和实际燃烧室压力的偏差量，比例增益kp(1.7～2.6)、积分时间ti(80～150s)、微分时间td(0s)。

尾气稳压控制单元，目标值－0.4±0.1kpa，如图1，使用压力变送器采集出炉尾气压力，尾气压力检测变送器17信号传送至plc控制器4，如图4所示，使用pid控制，plc控制器4输出信号传送至主排风机前端调节阀20，控制阀门的开度，实现尾气稳压控制。

排风机19使焙烧室形成负压，使气流经过炉气除尘器18对生产尾气进行过滤，保证球团的焙烧效果。炉体上端冷却气外排烟囱26用于排放炉体上端的冷却气，与炉膛内不连通，不用于炉内热气外排。plc控制器的pid运算规则如下：

ut(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)et(s)，

其中：ut(s)是经过plc处理并输出到调节阀控制机构的控制量，et(s)为设定目标温度和实际燃烧室温度的偏差量，比例增益kp(1.8～4.5)、积分时间ti(300～500s)、微分时间td(0s)。

燃烧室恒温控制单元，目标值1100±100℃，如图1，通过热电偶采集炉内温度，燃烧室温度检测变送器10信号接至plc控制器4。同时采集炉内压力，燃烧室压力检测变送器9信号用于辅助参与调解燃烧室温度。根据炉况，plc控制器4可以自动调节变频器的速度来控制混合空气风机21的转速，如图5所示，采用pid控制方式进行调节，用以适应不同的生产炉况。plc控制器4对炉况进行分析处理，参照固定燃料的空燃比数值，按照1.03～1.06燃烧空气过剩系数计算所需空气配风量，据此对混合空气风机出口调节阀22、煤气调节阀24进行开度调节自动控制，燃气混合空气进过烧嘴25进入炉膛内进行燃烧，达到控制燃烧室恒温的目的。pid控制器控制规律数学表达式为：ut(s)＝kp(1+1/ti*s+td*s)et(s)，其中：ut(s)是经过plc处理并输出到调节阀控制机构的控制量，et(s)为设定目标温度和实际燃烧室温度的偏差量，比例增益kp(1.8～4.5)、积分时间ti(300～500s)、微分时间td(0s)。

炉内料面控制单元，目标值0.9±0.4m，如图1，通过重锤型钢钎料位计15对炉内料面实行间断性检测，得到炉内料面情况，如图6所示，料位信号传送至plc控制器4进行处理，进而调解炉下振动给料机16，实现对炉内料堆料面的控制。

以上所述的控制单元，分为自动/手动/就地三种给定控制模式，自动模式下根据来自于plc主机的设定值进行被控对象的自动调节，手动/就地模式下对执行机构直接调节用以应对现场紧急情况，我们开发的控制技术在三种模式之间可以实现给定无扰动切换，保证被控对象的稳定运行，进而确保竖炉炉况的稳定生产，确保产品焙烧质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。