1、技術交底書1、名稱一種爐窯燃燒室負壓壓力控制2、所屬技術領域儀控3、現有技術爐窯通過單斗卷揚提升機或膠帶機將石灰石運至窯頂，經料斗、密封閘門及旋轉布料器進入環形套筒內。在窯頂入料口處設置密封閘門，以避免外界空氣進入而影響套筒豎窯的負壓操作。環形套筒是由窯鋼外殼、內部耐火墻和與其同心布置的上、下內筒組成。爐窯有上、下兩層燒嘴并均勻錯開布置，每層燒嘴有六個圓柱形燃燒室，每個燃燒室都有一個用耐火材料砌筑的從窯外殼到下內筒的拱橋，高溫氣體從燃燒室內出來，經過拱橋下面形成的空間進入料層。兩層燒嘴將套筒豎窯分成兩個煅燒帶，上煅燒帶為逆流，下煅燒帶為并流。并流帶下部為冷卻帶，在冷卻帶石灰將自身熱量傳遞給冷卻

2、的空氣，此處仍為逆流。冷卻石灰的空氣由于廢氣風機作用向上抽，而石灰則在冷卻帶的底部通過出料裝置及出料臺排出，排出的石灰進入到位于套筒豎窯底部的石灰倉內，石灰倉內的石灰通過振動給料機，經一定的時間間隔被排出。爐窯燃燒室在負壓下運行，負壓由廢氣風機產生，正常生產石灰時負壓壓力一般不能低于負0.5kpa，且需恒定。如負壓壓力低于負0.5kpa，爐窯上、下兩層燒嘴會熄火；反之負壓壓力大于負0.5kpa，則會改變燃燒室內循環氣體氣流平衡，影響石灰產質量，傳統控制方法處于手動控制，具體是通過改變變頻器的給定頻率來改變變頻器輸出頻率，由于變頻器連接變頻電機，變頻電機連接風機，變頻器輸出頻率改變最終導致風機速

3、度改變，對應爐窯燃燒室負壓壓力大小也改變，如爐窯燃燒室負壓壓力小，則需增加變頻器的給定頻率；如爐窯燃燒室負壓壓力大，則需減少變頻器的給定頻率；由于手動作業，不同的人對參數的調整幅度及對參數的預判值不同，導致爐窯燃燒室負壓穩定性差，調節過于頻繁，不利于生產。4、發明目的本發明目的在于提供一種爐窯燃燒室負壓壓力控制方法，現以負壓0.5KPA為基準值，當爐窯燃燒室內采樣壓力偏離基準值時，會自動調整變頻器頻率輸出，也就是調節風機速度從而改變風量，確保爐窯燃燒室內負壓恒定。5、技術方案 本裝置主要有二部分組成（見圖3），一是壓力檢測單元，二是壓力控制單元。壓力檢測單元內壓力信號取樣管部件位于爐窯燃燒室內

4、，檢測出來信號經變送器轉化成4-20MA電流信號輸入至PLC 模擬量輸入通道，經中央控制器CPU處理后轉換成實際值，現將這一實際值作為爐窯負壓壓力檢測過程值用PV表示。正常情況爐窯負壓壓力PV值為負0.5KPa。控制單元主要是接合爐窯負壓壓力檢測過程值PV值和設定值SP,利用PID調節,通過控制器PIC611 OP值輸出來控制變頻器電流給定，現PIC611 OP值為0%-100% 對應變頻器電流給定范圍為4-20MA,此時對應變頻器輸出頻率0-50HZ,對應變頻電機轉速為0-1000轉/分，因變頻電機與風機直接相連，風門在爐窯工作時處于全開位置，在爐窯停止工作時切換至全關位置（主要是確保電機安

5、全啟動），通過最初控制變頻器的電流給定最終達到控制風機速度，也就是當風機速度改變時爐窯燃燒室內部負壓壓力同時改變，當爐窯燃燒室內部負壓壓力檢測過程值PV（圖2）低于設定負壓壓力負0.5KPA(設定值SP)，控制單元則會增加變頻器電流給定，變頻器輸出頻率上升，變頻電機速度增加，同時風機轉速也加快，風機抽出爐窯燃燒室內部風量增加，此時爐窯燃燒室內部負壓壓力相應增大，直到pv壓力值達到SP值。同理，當爐窯燃燒室內部負壓壓力檢測過程值PV（圖2）高于設定負壓壓力負0.5KPA(設定值SP)時，控制單元則會減少變頻器電流給定，變頻器輸出頻率下降，變頻電機速度減少，同時風機轉速也減少，風機抽出爐窯燃燒室內

6、部風量減弱，此時爐窯燃燒室內部負壓壓力相應減少，直到pv壓力值達到SP值。設定值SP可根據需要修改，在變頻器給定頻率上升和下降過程中，上升和下降的過程是漸進式的，即每隔一段時間打開或關閉某一幅度，間隔時間打開/關閉的幅度都可以在控制單元中設定。整個壓力控制原理見圖3，采用了PID控制回路，通過plc軟件實現，該PID功能塊采樣周期為80ms。PID控制分為自動控制和手動控制兩種方式（見圖2）。自動控制即由PLC進行全自動控制，設定值(SP)設定好后，輸出值（op）會自動調整輸出值，不需要進行人工干預，最終測溫點過程值(PV)與設定值(SP)值一致。手動控制即在上位機上給定一個輸出值，通過輸出值

7、（op）直接輸出控制變頻器給定頻率，pv值與sp值不比較。在正常情況下都是自動方式下運行（見圖1和2）。6、有益效果采用計算機控制系統，對爐窯燃燒室內負壓壓力進行自動調節控制，經過長時間運行，窯內的熱工制度穩定受控，生產石灰的質量指標完全滿足煉鋼需要，經濟效益顯著。7、圖面說明 圖一：原有爐窯燃燒室負壓控制框圖 圖二：現有爐窯燃燒室負壓控制框圖 圖三： PID壓力控制框圖 圖四： 變頻器接線圖8、實施例將爐窯燃燒室負壓壓力信號取樣管部件插入爐窯燃燒室內，檢測出來信號用屏蔽電纜先送至隔離器輸入端，隔離器輸出端再送至plc模擬量輸入模塊140ACI04000端子上，經CPU處理后，轉化成實際壓力值

8、也就是過程PV值，壓力量程對應關系為0-負1kpa對應4-20MA,也就是現場顯示壓力pv值為負1KPA,模擬量輸入模塊140ACI04000端子上為20MA, 現場顯示壓力pv值為負0.5KPA，plc 模擬量輸入模塊140ACI04000端子上應為12MA,這樣就將現場壓力信號轉換為4-20ma電流信號送至PLC控制。壓力控制單元具體實施見圖2至圖4，控制分為自動控制和手動控制兩種方式。手動控制即人為給定一個變頻器4-20MA電流信號，控制變頻器輸出頻率，同時控制變頻電機轉速和風機轉速，此時查看爐窯燃燒室負壓壓力PV值，如pv值大于sp值（見圖2），則要減少給定變頻器頻率；如pv值小于sp

9、值（見圖2），則要增大給定變頻器頻率，最終pv過程值接近負sp設定值。在正常情況下都是自動方式下運行，自動控制即由計算機進行全自動控制，不需要進行人工干預，考慮到風機特性、壓力負荷變化、主要擾動和系統控制要求等具體情況，同時還考慮到系統的經濟性以及系統投入方便等，決定采用PI調節。PI調節就是綜合P、I兩種調節的優點，利用P調節快速抵消干擾的影響，同時利用I調節消除殘差。當系統安裝好以后，系統能否在最佳狀態下工作，主要取決于PID控制器內調節器各參數的設置是否得當。PID控制器參數整定的任務，就是對已選定的控制系統，求得最好的控制質量時PID控制器的參數值，即所謂求取PID控制器的最佳值，具體

10、講就是確定最合適的比例度、積分時間和微分時間。現PID參數的整定方法有多種，本爐窯燃燒室負壓壓力控制采用目前國內應用最為廣泛的經驗試湊法，整定步驟：如下a確定比例增益系數確定比例增益系數時，首先去掉積分項和微分項，使PID為純比例調節。此時將pic611控制器OP值先輸出60%-70%，對應變頻器給定頻率為30hz-35hz，變頻電機轉速600轉/分-700轉/分，風機轉速與變頻電機轉速同步，將比例增益系數由0逐漸加大，觀察爐窯燃燒室負壓壓力過程PV值和pic611控制器OP值的變化，在比例增益系數增加到0.001以上時，PV值和OP值出現振蕩，從此時的比例增益系數逐漸減小，直至系統振蕩消失，

11、可確認本PID調節器比例增益系數為0.001。 b.確定積分時間常數 比例增益系數確定后，設定一個30秒積分時間常數的初值，然后逐漸減小積分時間至10秒以下時，PIC611 PV值和OP值系統出現振蕩，之后在此積分時間逐漸加大，直至系統振蕩消失。可確認本PID調節器積分時間常數為10秒。c.確定微分時間常數本爐窯燃燒室負壓壓力PID調節無需微分項調節，現確認微分時間常數為0 爐窯燃燒室負壓壓力PID其傳遞函數如下：Gc（S）=0.001（1+） 式中：0.001PID調節器的增益系數；10PID調節器的積分時間常數，單位：秒。其中， sp設定值為負0.5KPA程序在執行中將壓力控制器PID調節器的增益系數0.001、積分時間常數10、微分時間常數0的值送入P