CN106194808A - 一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法 - Google Patents

一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，属于金除尘***技术领域。技术方案是：将除尘阀门、风机入口压力和流量作为PLC输入信号，风机额定的风压和流量为ＰＬＣ的给定信号，变频器、除尘电机、除尘风机为ＰＬＣ的反馈信号，通过输入信号、给定信号和反馈信号结合数学模型计算分析出所需要的频率，作为变频器的输入频率，从而控制除尘电机和风机的转速。本发明根据风机风压和流量的变化，无极调速方式进行调节，通过利用profibus网络和工业以太网连接PLC与变频器之间的通讯，自动调整变频器频率，从而改变电机转速和风机转速，核心是在保证风机风压和流量满足除尘要求的情况下，降低转速，节能降耗。

Description

一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法
技术领域
本发明涉及一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，属于金除尘***技术领域。
背景技术
目前，在冶金行业中，转炉二次除尘***的风机采用高压变频器控制电机转速，从而控制风机转速，改变风压和流量。以下述参数为例：离心鼓风机型号AII15000-1.033/0.9772 全压6000Pa、额定转速730r/min，数量2台。电机型号VSK800-8，额定功率2500KW、电压10KV/50HZ、额定转速745r/min，数量2台；构成转炉二次除尘风机***，二次除尘***的风机匹配两座转炉（1#转炉、2#转炉）和一座精炼炉（1#精炼炉）；在变频器投入时，一般分为高速（45HZ）、中速（３５ＨＺ）和低速（２５ＨＺ）三挡，三个挡位速度运行选择的设计条件为：1#、2#转炉和1#精炼炉全部处于冶炼状态下时，为高速（45HZ）运转；当两座转炉和1#精炼中有两个处于正常冶炼时，为中速（35HZ）运行；当两座转炉和1#精炼中有一座冶炼时，低速（25ＨＺ）运行；当然还要根据现场的烟尘的具体情况调节变频器频率运行频率的选择。
背景技术存在如下技术问题：1、有时会出现使用高速挡浪费电能，中速挡不能满足除尘要求的情况；2、由于采用人为调节，不能够及时准确地调节频率，很有可能出现调整不及时，这样就会造成电能损失，或者调整不合适导致环保事故等状况发生；3、由于现场除尘阀门多且较为分散，均处于人为控制，有时会出现阀门关闭不及时等情况，风机虽然是变频控制，但是不能根据现场的实际情况进行有效的调节。
发明内容
本发明目的是提供一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，根据风机风压和流量的变化，无极调速方式进行调节，通过利用profibus网络和工业以太网连接PLC与变频器之间的通讯，自动调整变频器频率，从而改变电机转速和风机转速，核心是在保证风机风压和流量满足除尘要求的情况下，降低转速，节能降耗，解决背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，包含如下工艺步骤：
①转炉二次除尘风机匹配转炉和精炼炉，转炉和精炼炉配备多个除尘阀门，将现场的除尘阀门进行自动控制；在钢包车或钢水包的停止位置之前，安装两个行程开关；两个行程开关之间的距离为２-3ｍ；钢包车或钢水包运行，触及第一个行程开关闭合，表明有钢包车或钢水包正在向停止位置运行，第一个行程开关控制打开除尘阀门，等待钢包车或钢水包的到来；为了控制钢包烟尘，必须提前打开除尘阀门，提前做好除尘准备；随后，钢包车或钢水包触及第二个行程开关闭合，第一个行程开关打开，第二个行程开关控制转炉二次除尘风机启动；
②将转炉二次除尘风机的变频器、ＰＬＣ和上位机软件ＷＩＮＣＣ，利用profibus网络和工业以太网通讯连接，PLC根据风机风压和流量的变化，控制变频器实现无极调速；
③采集转炉和精炼炉各除尘点的风压和流量数据，通过手动调整各除尘点的除尘阀门，改变除尘风机的风压和流量，同时调整除尘电机和风机的转速，在保证风机风压和流量满足除尘要求的情况下，降低转速；通过各个除尘点数据，确定除尘阀门、风机入口压力和流量与变频器、除尘电机、除尘风机之间的关系，建立数学模型；
④将除尘阀门、风机入口压力和流量作为PLC输入信号，风机额定的风压和流量为ＰＬＣ的给定信号，变频器、除尘电机、除尘风机为ＰＬＣ的反馈信号，通过输入信号、给定信号和反馈信号结合数学模型计算分析出所需要的频率，作为变频器的输入频率，从而控制除尘电机和风机的转速；并设定：当除尘阀门全部打开，除尘电机和风机恢复为额定转速。
各个除尘点收集数据的具体步骤：
⒈除尘阀门自动关机；
⒉观察风机的风压和流量是否有明显变化；如果没有，不能降低风机转速，记录数据；
⒊如果有明显变化，记录数据，记录关闭的除尘点阀门位置；
⒋观察明显变化的风压压差是否大于3800Pa，同时流量是否大于该除尘点设定的流量；如果是，继续降低风机转速；
⒌如果不是，停止降低风机转速，并记录数据；
最后，确定除尘阀门、风机入口压力和流量与变频器、除尘电机、除尘风机之间的关系，建立数学模型。
本发明的有益效果是：根据风机风压和流量的变化，无极调速方式进行调节，通过利用profibus网络和工业以太网连接PLC与变频器之间的通讯，自动调整变频器频率，从而改变电机转速和风机转速，核心是在保证风机风压和流量满足除尘要求的情况下，降低转速，节能降耗。
附图说明
图1为本发明实施例除尘点收集数据流程图；
图2为本发明实施例控制流程图；
图3为本发明实施例风机的流量、压力与转速之间的关系图；
图中：除尘阀门1、风机入口压力和流量2、PLC3、变频器4、除尘电机5、除尘风机6。
具体实施方式
以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。
一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，包含如下工艺步骤：
转炉二次除尘风机匹配转炉和精炼炉，转炉和精炼炉配备多个除尘阀门，将现场的转炉除尘阀门进行自动控制；为了防止除尘阀门误动作，现场安装两个行程开关，转炉炉后在钢包车或钢水包停止位置之前３ｍ的距离，开始安装第一个行程开关，两个行程开关之间的距离为２ｍ，当第一个行程开关先有信号时，然后经过１ｓ后第二个行程开关也接到信号，最后，第一个行程开关信号消失，表明有钢包车或钢水包正在向停止位置运行，则打开除尘阀门，等待钢包车或钢水包的到来，为了控制钢包烟尘，这步必须提前打开除尘阀门，提前做好除尘准备；
②将转炉二次除尘风机的变频器、ＰＬＣ和上位机软件ＷＩＮＣＣ，利用profibus网络和工业以太网通讯连接，PLC根据风机风压和流量的变化，控制变频器实现无极调速；
③采集转炉和精炼炉各除尘点的风压和流量数据，通过手动调整各除尘点的除尘阀门，改变除尘风机的风压和流量，同时调整除尘电机和风机的转速，在保证风机风压和流量满足除尘要求的情况下，降低转速；通过各个除尘点数据，确定除尘阀门、风机入口压力和流量与变频器、除尘电机、除尘风机之间的关系，建立数学模型；
④将除尘阀门、风机入口压力和流量作为PLC输入信号，风机额定的风压和流量为ＰＬＣ的给定信号，变频器、除尘电机、除尘风机为ＰＬＣ的反馈信号，通过输入信号、给定信号和反馈信号结合数学模型计算分析出所需要的频率，作为变频器的输入频率，从而控制除尘电机和风机的转速；并设定：当除尘阀门全部打开，除尘电机和风机恢复为额定转速。
参照附图1，各个除尘点收集数据的具体步骤：
⒈除尘阀门自动关机；
⒉观察风机的风压和流量是否有明显变化；如果没有，不能降低风机转速，记录数据；
⒊如果有明显变化，记录数据，记录关闭的除尘点阀门位置；
⒋观察明显变化的风压压差是否大于3800Pa，同时流量是否大于该除尘点设定的流量；如果是，继续降低风机转速；
⒌如果不是，停止降低风机转速，并记录数据；
最后，确定除尘阀门、风机入口压力和流量与变频器、除尘电机、除尘风机之间的关系，建立数学模型。
本实施例用于某公司转炉二次除尘***，未实施本发明前，二次除尘***基本技术参数现状如下：离心鼓风机型号AII15000-1.033/0.9772，全压6000Pa、额定转速730r/min，数量2台。电机型号VSK800-8，额定功率2500KW、电压10KV/50HZ、额定转速745r/min，数量2台。
管道阀门：
上述设备构成转炉二次除尘风机***，二次除尘***的风机匹配两座转炉（1#转炉、2#转炉）和一座精炼炉（1#精炼炉）；在变频器投入时，一般分为高速（45HZ）、中速（３５ＨＺ）和低速（２５ＨＺ）三挡，三个挡位速度运行选择的设计条件为：1#、2#转炉和1#精炼炉全部处于冶炼状态下时，为高速（45HZ）运转；当两座转炉和1#精炼中有两个处于正常冶炼时，为中速（35HZ）运行；当两座转炉和1#精炼中有一座冶炼时，低速（25ＨＺ）运行；当然还要根据现场的烟尘的具体情况调节变频器频率运行频率的选择。
采用本发明：现场阀门多粗略控制改为分散精确控制，将现场除尘阀门的开关改为自动控制，为了防止除尘阀门误动作，现场安装两个行程开关，转炉炉后在钢包车停止位置之前３ｍ的距离，开始安装第一个行程开关，两个行程开关之间的距离为２ｍ，当第一个行程开关先有信号时，然后经过１ｓ后第二个行程开关也接到信号，最后，第一个行程开关信号消失，表明有钢包车正在向停止位置运行，则打开除尘阀门，等待钢包车的到来，为了控制钢包烟尘，这步必须提前打开除尘阀门，提前做好除尘准备。１＃精炼炉精炼炉共有3个除尘阀门，分别为1个加热工位和2个处理工位（喂线、搅拌），加热工位除尘阀门为手动控制，加热工位除尘阀门在每个浇次的第一包钢水进站时手动打开，在每个浇次最后一包钢水冶炼完毕后手动关闭。正常每个浇次19小时，浇次间隔1小时。全天加热工位除尘阀门打开使用时间22（24小时内2次停浇）-23（24小时内1次停浇）小时。由于全天阀门打开时间在９０％以上，就继续选用人为控制模式，处理工位2个除尘阀门为自动控制，原理与转炉利用行程开关控制的方式相同，在钢水包进入处理工位前自动打开，离开处理工位后自动关闭。每包钢水在处理工位正常停留时间约5分钟左右，正常每班冶炼钢水13-14包，每天39-42包。全天除尘阀门打开使用时间约为195-210分钟（3.5小时左右），关闭时间约为20.5-21小时。板坯倾翻除尘阀门的自动控制方式也与转炉除尘阀门利用行程开关的控制方式相同。
将现场的变频器、西门子３００ＰＬＣ和上位机软件ＷＩＮＣＣ，利用profibus网络和工业以太网通讯连接，根据风机风压和风量的变化，在保证风机风压和风量满足除尘要求的情况下，以实现将原三挡速度改为无极调速模式。
通过手动降转，搜集可用的除尘点和编写程序所需的数据，具体操作流程为：通过现场的除尘点除尘阀门的调整，改变除尘风机的风压和风量，在保证风压和风量满足设计要求时，合理降转（参照附图1）。根据电机原理，风机的风量、转速、轴功率有以下关系：参照附图3：
（1）ｆ２/ｆ1 ＝ n2/n1 ；
（２）Q2/Q1 ＝ n2/n1 ；
（３）H2/H1 ＝（n2/n1）2；
（４）P2/P1 ＝（n2/n1）3 ；
图3中，曲线①为风机阻力特性，曲线②为工频速度下的风量与风压关系曲线，此时风机工作在A点时，轴功率P1与Q1 、H1乘积，即图中面积AQ1·0·H1A成正比。若要将风量从Q1降到Q2，如风门（挡板），则工作点由A移到C，风量下降，压力上升，轴功率减少不多，减少的能量被挡板消耗；若采用变频调速，则工作点由A移到B，在满足同样流量Q2的情况下，压力也下降，轴功率大大降低，且没有挡板损耗。根据基本常识，同时运行频率与转速成正比。
结论：板坯倾翻和精炼加热工位的除尘阀门开关对除尘风机的压力和流量没有显著的影响，当只关闭１＃转炉炉前的２个除尘阀门风机压力由３８００ｐａ升到４０００ｐａ，变频器可以降低２ＨＺ运行；当只关闭１＃转炉炉后２个除尘阀门，风机压力由３８００ｐａ升到４０００ｐａ，变频器可以降低２ＨＺ运行；同样分别关闭２＃转炉的炉前和炉后的除尘阀门，变频器均可降低２ＨＺ运行；当关闭１＃精炼炉处理位的除尘阀门，风机压力由３８００ｐａ升到４４００ｐａ，变频器可以降低４ＨＺ运行。数学建模目的是去掉对除尘风机压力和流量影响小的除尘阀门，并且初步确定各处重要除尘阀门对除尘风机的风压和流量的影响程度。
PLC程序编写说明，除尘点不需要除尘信号发生时，关闭该处除尘阀门，除尘阀门1开关状态和此时风机入口风压和流量2为输入信号，除尘风机设计流量（额定流量）和风压为PLC3的给定信号，变频器4的运行频率，除尘电机5和除尘风机6的转速作为反馈信号，PLC经过对输入信号，反馈信号和给定信号分析计算出所需的频率，作为变频器的输入频率，从而改变电机和风机的转速（参照附图2），当除尘阀门全部打开则恢复原转速。

Claims (2)

1.一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，其特征在于包含如下工艺步骤：
①转炉二次除尘风机匹配转炉和精炼炉，转炉和精炼炉配备多个除尘阀门，将现场的除尘阀门进行自动控制；在钢包车或钢水包的停止位置之前，安装两个行程开关；两个行程开关之间的距离为２-3ｍ；钢包车或钢水包运行，触及第一个行程开关闭合，表明有钢包车或钢水包正在向停止位置运行，第一个行程开关控制打开除尘阀门，等待钢包车或钢水包的到来；随后，钢包车或钢水包触及第二个行程开关闭合，第一个行程开关打开，第二个行程开关控制转炉二次除尘风机启动；
②将转炉二次除尘风机的变频器、ＰＬＣ和上位机软件ＷＩＮＣＣ，利用profibus网络和工业以太网通讯连接，PLC根据风机风压和流量的变化，控制变频器实现无极调速；
③采集转炉和精炼炉各除尘点的风压和流量数据，通过手动调整各除尘点的除尘阀门，改变除尘风机的风压和流量，同时调整除尘电机和风机的转速，在保证风机风压和流量满足除尘要求的情况下，降低转速；通过各个除尘点数据，确定除尘阀门、风机入口压力和流量与变频器、除尘电机、除尘风机之间的关系，建立数学模型；
④将除尘阀门、风机入口压力和流量作为PLC输入信号，风机额定的风压和流量为ＰＬＣ的给定信号，变频器、除尘电机、除尘风机为ＰＬＣ的反馈信号，通过输入信号、给定信号和反馈信号结合数学模型计算分析出所需要的频率，作为变频器的输入频率，从而控制除尘电机和风机的转速；并设定：当除尘阀门全部打开，除尘电机和风机恢复为额定转速。
2.根据权利要求1所述的一种精确调整转炉二次除尘风机转速的方法，其特征在于各个除尘点收集数据的具体步骤：
①除尘阀门自动关机；
②观察风机的风压和流量是否有明显变化；如果没有，不能降低风机转速，记录数据；
③如果有明显变化，记录数据，记录关闭的除尘点阀门位置；
④观察明显变化的风压压差是否大于3800Pa，同时流量是否大于该除尘点设定的流量；如果是，继续降低风机转速；
⑤如果不是，停止降低风机转速，并记录数据。
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