CN110500310A - 主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法 - Google Patents

主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于工艺自动化控制技术领域，尤其是涉及一种主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法,包括主轴风机，增压风机，脱硫吸附塔，其特征在于主轴风机与增压风机串联同步运行，在主轴风机入口设有温度传感器TE1和压力传感器PT1，在主轴风机的出口设有压力传感器PT2，在增压风机入口设有温度传感器TE2和压力传感器PT3，在增压风机的电机上设有电机速度传感器SE1，与各个传感器相连接的综合控制箱。本发明通过对主抽风机的功率与增压风机的转速及进出口的温度、压力信号的检测，再经过PLC处理器分析运算，可以计算出主抽风机实时处理风量，可获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速，实质性解决二者的匹配问题。

Description

主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法
技术领域
本发明属于工艺自动化控制技术领域，尤其是涉及一种主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法。
背景技术
目前，随着环保要求日趋严格，烧结厂的活性焦烟气净化工程已经成为钢铁厂的常见工程。在烧结烟气净化工程中，烟气经过主抽风机和增压风机送至烟气净化***。由于工艺及实际生产的需要，主抽风机启动或者生产过程调整时，增压风机也要随之进行调整，使两者相匹配。以传统方式人工依靠经验进行调整，经常出现调整过大或操作略有不及时，就会造成两台风机不匹配，结果轻则多耗能、损伤风机电机及烟气管道***，重则造成直接停机停产，更甚者造成烟道开裂停产检修，造成严重的经济损失。在实际生产过程中，主抽风机是为烧结生产服务的，主抽风机的工作状态完全取决于烧结机生产的需求，而增压风机是要把主抽风机排出烟气增压后送至脱硫(或者脱硫脱硝)吸附塔，因此要使主抽风机与增压风机匹配，只能是增压风机的工作状态随主抽风机工作状态变化而变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种实时性好，低成本的主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的主抽风机与增压风机匹配自动控制装置，包括主轴风机，与此主轴风机相连接的增压风机，与此增压风机相连接的脱硫吸附塔，其特征在于所述的主轴风机与增压风机串联同步运行，在所述的主轴风机入口设有温度传感器TE1和压力传感器PT1，在所述的主轴风机的出口设有压力传感器PT2，在所述的增压风机入口设有温度传感器 TE2和压力传感器PT3，在所述的增压风机的电机上设有电机速度传感器SE1，与各个传感器相连接的综合控制箱，设置在此综合控制箱内的内置PLC、电源和I/O模块。
所述的主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量相同。
所述的主抽风机进、出口烟道和增压风机进、出口烟道直径一致。
一种利用主抽风机与增压风机匹配自动控制装置的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)主轴风机与增压风机串联同步运行，通过温度传感器、压力传感器对主抽风机与增压风机的进出口的温度、压力信号进行检测，通过变频器及编码器对主抽风机的功率及增压风机的转速进行检测；
(2)将各种温度传感器、压力传感器变频器输出的功率和电机速度传感器检测到的信号输送到PLC处理器进行分析运算，计算出主抽风机实时处理风量，即增压风机需要同步处理的处理的风量；
(3)利用风机变频特性，获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速；
(4)获得的满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速作为增压风机转速PID控制的设定值；
(5)增压风机的实际转速作为增压风机转速PID控制的反馈值；
(6)利用主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量是相同的特点，实质性解决了主抽风机与增压风机相匹配的问题。
本发明的优点：
本发明的主抽风机与增压风机匹配自动控制装置及方法，是利用主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量是相同的特点，通过对主抽风机的功率与增压风机的转速及进出口的温度、压力信号的检测，再经过PLC处理器分析运算，可以计算出主抽风机实时处理风量，即：增压风机需要同步处理的处理的风量，再利用风机变频特性，可获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速，该转速作为增压风机转速PID控制的设定值，增压风机的实际转速作为增压风机转速PID控制的反馈值，实质性解决二者的匹配问题。
附图说明
图1为本发明的过程控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的主抽风机与增压风机匹配自动控制装置，包括主轴风机，与此主轴风机相连接的增压风机，与此增压风机相连接的脱硫吸附塔，其特征在于所述的主轴风机与增压风机串联同步运行，在所述的主轴风机入口设有温度传感器TE1和压力传感器PT1，在所述的主轴风机的出口设有压力传感器PT2，在所述的增压风机入口设有温度传感器TE2和压力传感器PT3，在所述的增压风机的电机上设有电机速度传感器SE1，与各个传感器相连接的综合控制箱，设置在此综合控制箱内的内置PLC、电源和I/O模块。
所述的主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量相同。
所述的主抽风机进、出口烟道和增压风机进、出口烟道直径一致。
一种利用主抽风机与增压风机匹配自动控制装置的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)主轴风机与增压风机串联同步运行，通过温度传感器、压力传感器对主抽风机与增压风机的进出口的温度、压力信号进行检测，通过变频器及编码器对主抽风机的功率及增压风机的转速进行检测；
(2)将各种温度传感器、压力传感器变频器输出的功率和电机速度传感器检测到的信号输送到PLC处理器进行分析运算，计算出主抽风机实时处理风量，即增压风机需要同步处理的处理的风量；
(3)利用风机变频特性，获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速；
(4)获得的满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速作为增压风机转速PID控制的设定值；
(5)增压风机的实际转速作为增压风机转速PID控制的反馈值；
(6)利用主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量是相同的特点，实质性解决了主抽风机与增压风机相匹配的问题。
如图1所示，为本发明的过程控制流程图。图中TR/n，(n＝1或 n＝2)，表示温度检测值送入PLC，并记录；PR/n，(n＝1、n＝2或n＝3)，表示压力检测值送入PLC，并记录；HIC/1，表示变频器在PLC转速显示与控制；JRA/1，表示变频器运行实时功率送入PLC，并记录及报警；QR/1，表示在PLC中，依据主抽风机功率、进出口压力及入口温度来计算当前风机处理风量；QR/2，表示在PLC中，计算出增压风机当前应处理风量；SIC/1和SR/1,表示在PLC中，依据增压风机当前应该处理风量来计算出当前对应的风机合理转速。
来***结的烟气经大烟道进入变频主抽风机，由主抽风机出口排出后经烟道进入变频控制的增压风机，从增压风机出口送出后送至脱硫吸附塔。主抽风机进出口烟道和增压风机进出口烟道直径一致(为5500X12)。主抽风机入口设置温度传感器TE1，压力传感器PT1；主抽风机出口设压力传感器PT2；增压风机入口设置温度传感器TE2，压力传感器PT3；增压风机电机速度传感器SE1；设置一综合控制箱，内置PLC,电源、I/O模块。详见下表1。
表一
因此要使主抽风机和增压风机匹配，就得保证主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量是相同的，即：
Q主标＝Q增标 (1-1)
Q主标——主抽风机处理标况下的烟气量；
Q增标——增压风机处理标况下的烟气量；
因为两台风机是同时在运行，结合(1-1)，可得相同时间内两台风机处理的标况下气体体积是相同的。
V主标＝V增标 (1-2)
V主标——主抽风机单位时间处理标况下的烟气体积；
V增标——增压风机单位时间处理标况下的烟气体积；
在测得主抽风机入口的压力和温度的条件下，依据理想气体定律可有：
标况通常指温度为0℃(273.15K)和压强为101.325kPa的情况，因此由(1-3)，则有：
或：
将(1-5)带入(1-2)中，则有：
由(1-6)化简可有：
依据风机电机功率计算公式：
N——风机电机功率(KW)；
Q——风机处理工况下烟气量，即：风机单位时间处理的烟气体积(m3/h)；
P——风机全压(Pa)；
γ——风机效率(一般取0.75～0.85)；
η——机械效率(本方案应用联轴器接取，一般取0.95～0.98)；
K——电机效率(一般取0.75～0.92)；
由公式(2-1)可以推导出主抽风机运行风量：
N主——主抽风机运行电机功率(KW)，实时检测参数(见附图 1)；
Q主工——主抽风机处理工况下烟气量，即：风机单位时间处理的烟气体积(m3/h)；
P主——主抽风机运行全压，全压等于风机出口与进口总压之差，风机进口总压等于风机进口静压加上进口动压，同样，风机出口总压等于风机出口静压加上出口动压，因为风机进口管道和出口管道管径相同(均为5500X12)，风机进口与出口的动压近似相等，所以主抽风机的运行全压为
实时检测参数，即：P主＝P2-P1(图1)(Pa)；
γ主——主抽风机效率(0.82)；
η主——主抽风机机械效率(0.96)；
K主——主抽风机电机效率(0.85)；
依据理想气体定律公式(1-7)，结合公式(2-2)及图一中主抽风机前的在线温度和压力检测值，可获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机单位时间处理的工况烟气量：
T1——主抽风机进口烟气温度；
T2——增压风机进口烟气温度；
P1——主抽风机进口烟气压力；
P2——主抽风机出口烟气压力；
P3——增压风机进口烟气压力；
依据风机变频控制原理公式：
Q增工——增压风机工况运行风量；
Q增工额——增压风机工况额定风量；
n增工——增压风机运行转速；
n增工额——增压风机额定转速；
由于Q增工依据公式(3-1)可以实时计算获得，Q增工额和n增工额为增压风机的设备参数，即固定值，因而可以直接通过计算获得能与主抽风机匹配的当前风机转速n增工，即：
依据公式(3-3)可获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速n增工，该转速n增工作为增压风机转速PID控制的设定值，增压风机的实际转速SR2作为增压风机转速PID控制的反馈值，形成闭环控制。真正实现增压风机的工作状态随主抽风机工作状态变化而作出匹配变化的自动控制。

Claims (4)

1.一种主抽风机与增压风机匹配自动控制装置，包括主轴风机，与此主轴风机相连接的增压风机，与此增压风机相连接的脱硫吸附塔，其特征在于所述的主轴风机与增压风机串联同步运行，在所述的主轴风机入口设有温度传感器TE1和压力传感器PT1，在所述的主轴风机的出口设有压力传感器PT2，在所述的增压风机入口设有温度传感器TE2和压力传感器PT3，在所述的增压风机的电机上设有电机速度传感器SE1，与各个传感器相连接的综合控制箱，设置在此综合控制箱内的内置PLC、电源和I/O模块。
2.根据权利要求1所述的主抽风机与增压风机匹配自动控制装置，其特征在于所述的主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量相同。
3.根据权利要求1所述的主抽风机与增压风机匹配自动控制装置，其特征在于所述的主抽风机进、出口烟道和增压风机进、出口烟道直径一致。
4.一种利用主抽风机与增压风机匹配自动控制装置的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)主轴风机与增压风机串联同步运行，通过温度传感器、压力传感器对主抽风机与增压风机的进出口的温度、压力信号进行检测，通过变频器及编码器对主抽风机的功率及增压风机的转速进行检测；
(2)将各种温度传感器、压力传感器变频器输出的功率和电机速度传感器检测到的信号输送到PLC处理器进行分析运算，计算出主抽风机实时处理风量，即增压风机需要同步处理的处理的风量；
(3)利用风机变频特性，获得满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速；
(4)获得的满足增压风机与主抽风机匹配的增压风机转速作为增压风机转速PID控制的设定值；
(5)增压风机的实际转速作为增压风机转速PID控制的反馈值；
(6)利用主抽风机与增压风机在同一时间处理标况下的风量是相同的特点，实质性解决了主抽风机与增压风机相匹配的问题。
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