CN116224890B - 炼钢炉除尘控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了炼钢炉除尘控制电路及控制方法，属于炼钢设备技术领域，包括第一输入端、第一输出端、第一继电器、第一电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一光电三极管、第二发光二极管、第三发光二极管、第四光电三极管，所述第一输入端和第一运算放大器同相端、第一电阻一端连接。本发明对在高炉工作区域进行除尘时，解决负压真空除尘设备的运行功率无法适时满足高炉炼制除尘需求带来的多余功耗以及处理的不彻底导致车间积尘的问题。

Description

炼钢炉除尘控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及炼钢设备技术领域，特别涉及炼钢炉除尘控制电路。

背景技术

对于钢铁厂高炉工作区域除尘措施，在清理不彻底时易造成二次污染，增加企业后期除尘的难度，为了解决二次污染问题，现有精炼厂会采用负压除尘的方式，较于传统的布袋除尘以及鼓风机除尘的方式，具备在高炉废气未飘散期间进行负压吸除，但是由于负压真空除尘会受到高炉工艺因素的影响，高炉区域在工作期间产生大量的粉尘受到热量以及空气对流的影响，会向车间各个地方飘散，其原因是因为真空除尘口的布置在高炉上方的高度是具有一定限制性，而设备运行的功率无法适时满足高炉炼制的除尘需求，处理的不彻底导致车间积尘，公开号：CN106406148A公开了一种除尘器风机联动控制电路，可以根据过滤件内外两侧的气压差和储气罐内压缩空气的气压控制风机及时停止运转，但该电路无法控制除尘设备与高炉运行功率联动，以及高炉产生的粉尘浓度和除尘设备进行联动。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供炼钢炉除尘控制电路，包括控制模块，所述控制模块包括第一输入端IN1、第一输出端OUT1、第一继电器K1、第一电容C1、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一光电三极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第四光电三极管D4，所述第一输入端IN1和第一运算放大器U1同相端、第一电阻R1一端连接，第一运算放大器U1输出端和第一继电器K1线圈连接，第一光电三极管D1和第三发光二极管D3耦合封装，第一光电三极管D1集电极和第一电阻R1另一端连接，第一光电三极管D1发射极和第一继电器K1常开触点一端连接，第一继电器K1常开触点另一端和第二电阻R2一端、第一电容C1一端、第三运算放大器U3反相端、第二运算放大器U2同相端连接，第二电阻R2另一端、第一电容C1另一端和接地端连接，第二运算放大器U2输出端和第二发光二极管D2阳极连接，第二发光二极管D2和第四光电三极管D4耦合封装，第四光电三极管D4集电极和电源连接，第四光电三极管D4发射极和第一输出端OUT1连接，第三运算放大器U3输出端和第三发光二极管D3阳极连接，第二发光二极管D2阴极、第三发光二极管D3阴极和接地端连接，第一输入端用于获取所述炼钢炉的粉尘浓度信号，第一运算放大器的反相端用于设置除尘阈值信号，第一输出端输出除尘设备运行频率的脉冲信号。

进一步的，所述控制模块还包括第三电阻R3、第四电位器R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第五NMOS管D5、第六NMOS管D6、第七三极管D7、第八三极管D8，所述第三电阻R3一端、第四电位器R4一端和电源连接，第三电阻R3另一端和第六NMOS管D6源极、第七三极管D7集电极连接，第六NMOS管D6漏极和第五NMOS管D5漏极连接，第六NMOS管D6栅极和第三运算放大器U3输出端连接，第五NMOS管D5栅极和第二运算放大器U2输出端连接，第五NMOS管D5源极和第二发光二极管D2、第五电阻R5一端、第八三极管D8集电极连接，第五电阻R5另一端和第七三极管D7基极连接，第八三极管D8基极和第六电阻R6一端连接，第六电阻R6另一端和第六NMOS管D6源极连接，第七三极管D7发射极、第八三极管D8发射极和接地端连接。

进一步的，所述控制模块还包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九三极管D9、第十PMOS管D10、第二电容C2，所述第七电阻R7一端和第八电阻R8一端、第九三极管D9发射极连接，第九三极管D9基极和第一运算放大器U1输出端连接，第九三极管D9集电极和电源连接，第八电阻R8另一端和第二电容C2一端、第十PMOS管D10栅极连接，第十PMOS管D10漏极和第一继电器K1线圈连接，第十PMOS管D10源极和电源连接，第七电阻R7另一端、第二电容C2另一端和接地端连接。

进一步的，所述控制模块还包括第九电阻R9、第十电阻R10，所述第九电阻R9一端和电源连接，第九电阻R9另一端和第一运算放大器U1反相端、第十电阻R10一端连接，第十电阻R10另一端、第十电阻R10抽头端和接地端连接。

进一步的，所述控制模块还包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13，所述第十一电阻R11一端和电源连接，第十一电阻R11另一端和第二运算放大器U2反相端、第十二电阻R12一端连接，第十二电阻R12另一端和第三运算放大器U3同相端、第十三电阻R13一端连接，第十三电阻R13另一端和接地端连接。

进一步的，所述控制模块还包括第十四电阻R14、第十五电阻R15，所述第十四电阻R14一端和第五NMOS管D5栅极连接，第十五电阻R15一端和第六NMOS管D6栅极连接，第十四电阻R14另一端、第十五电阻R15另一端和接地端连接。

进一步的，所述控制模块还包括第十六电阻R16、第十七电阻R17，所述第十六电阻R16一端和电源连接，第十六电阻R16另一端和第十七电阻R17一端、第五NMOS管D5漏极、第六NMOS管D6漏极连接，第十七电阻R17另一端和接地端连接。

进一步的，所述控制模块还包括第十八电阻R18、第十九电阻R19，所述第十八电阻R18一端和电源连接，第十八电阻R18另一端和第十PMOS管D10源极、第十九电阻R19一端连接，第十九电阻R19另一端和接地端连接。

进一步的，具备炼钢炉除尘控制电路的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据精炼炉最大负载设置相符合的负压除尘设备；

步骤2：设置粉尘浓度除尘阈值以及搭建梯级调速数据库；

步骤3：对精炼炉电机设置采样电阻；

步骤4：基于对电阻采样的电流数据对除尘设备进行功率调级。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

具备根据高炉运行功率匹配除尘运行功率的功能，有效降低负压真空电机的脉冲信号的输出损耗，防止在采用红外粉尘传感器获取浓度信号时，因散射加热不均匀导致空气中的颗粒散光使浓度测量出现偏差所导致的启动灵敏度过高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明提供的控制模块结构示意图的第一部分，图2为本发明提供的控制模块结构示意图第二部分，图3为本发明提供的控制模块结构示意图第三部分。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明，应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

参阅附图，本发明是炼钢炉除尘控制电路，包括控制模块，所述控制模块包括第一输入端IN1、第一输出端OUT1、第一继电器K1、第一电容C1、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一光电三极管D1、第二发光二极管D2、第三发光二极管D3、第四光电三极管D4，所述第一输入端IN1和第一运算放大器U1同相端、第一电阻R1一端连接，第一运算放大器U1输出端和第一继电器K1线圈连接，第一光电三极管D1和第三发光二极管D3耦合封装，第一光电三极管D1集电极和第一电阻R1另一端连接，第一光电三极管D1发射极和第一继电器K1常开触点一端连接，第一继电器K1常开触点另一端和第二电阻R2一端、第一电容C1一端、第三运算放大器U3反相端、第二运算放大器U2同相端连接，第二电阻R2另一端、第一电容C1另一端和接地端连接，第二运算放大器U2输出端和第二发光二极管D2阳极连接，第二发光二极管D2和第四光电三极管D4耦合封装，第四光电三极管D4集电极和电源连接，第四光电三极管D4发射极和第一输出端OUT1连接，第三运算放大器U3输出端和第三发光二极管D3阳极连接，第二发光二极管D2阴极、第三发光二极管D3阴极和接地端连接，第一输入端用于获取所述炼钢炉的粉尘浓度信号，第一运算放大器的反相端用于设置除尘阈值信号，第一输出端输出除尘设备运行频率的脉冲信号。

具体地，所述控制模块还包括第三电阻R3、第四电位器R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第五NMOS管D5、第六NMOS管D6、第七三极管D7、第八三极管D8，所述第三电阻R3一端、第四电位器R4一端和电源连接，第三电阻R3另一端和第六NMOS管D6源极、第七三极管D7集电极连接，第六NMOS管D6漏极和第五NMOS管D5漏极连接，第六NMOS管D6栅极和第三运算放大器U3输出端连接，第五NMOS管D5栅极和第二运算放大器U2输出端连接，第五NMOS管D5源极和第二发光二极管D2、第五电阻R5一端、第八三极管D8集电极连接，第五电阻R5另一端和第七三极管D7基极连接，第八三极管D8基极和第六电阻R6一端连接，第六电阻R6另一端和第六NMOS管D6源极连接，第七三极管D7发射极、第八三极管D8发射极和接地端连接。

具体地，所述控制模块还包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九三极管D9、第十PMOS管D10、第二电容C2，所述第七电阻R7一端和第八电阻R8一端、第九三极管D9发射极连接，第九三极管D9基极和第一运算放大器U1输出端连接，第九三极管D9集电极和电源连接，第八电阻R8另一端和第二电容C2一端、第十PMOS管D10栅极连接，第十PMOS管D10漏极和第一继电器K1线圈连接，第十PMOS管D10源极和电源连接，第七电阻R7另一端、第二电容C2另一端和接地端连接。

具体地，所述控制模块还包括第九电阻R9、第十电阻R10，所述第九电阻R9一端和电源连接，第九电阻R9另一端和第一运算放大器U1反相端、第十电阻R10一端连接，第十电阻R10另一端、第十电阻R10抽头端和接地端连接。

具体地，所述控制模块还包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13，所述第十一电阻R11一端和电源连接，第十一电阻R11另一端和第二运算放大器U2反相端、第十二电阻R12一端连接，第十二电阻R12另一端和第三运算放大器U3同相端、第十三电阻R13一端连接，第十三电阻R13另一端和接地端连接。

具体地，所述控制模块还包括第十四电阻R14、第十五电阻R15，所述第十四电阻R14一端和第五NMOS管D5栅极连接，第十五电阻R15一端和第六NMOS管D6栅极连接，第十四电阻R14另一端、第十五电阻R15另一端和接地端连接；

具体地，所述控制模块还包括第十六电阻R16、第十七电阻R17，所述第十六电阻R16一端和电源连接，第十六电阻R16另一端和第十七电阻R17一端、第五NMOS管D5漏极、第六NMOS管D6漏极连接，第十七电阻R17另一端和接地端连接；

具体地，所述控制模块还包括第十八电阻R18、第十九电阻R19，所述第十八电阻R18一端和电源连接，第十八电阻R18另一端和第十PMOS管D10源极、第十九电阻R19一端连接，第十九电阻R19另一端和接地端连接。

具体地，具备炼钢炉除尘控制电路的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据精炼炉最大负载设置相符合的负压除尘设备；

步骤2：设置粉尘浓度除尘阈值以及搭建梯级调速数据库；

步骤3：对精炼炉电机设置采样电阻；

步骤4：基于对电阻采样的电流数据对除尘设备进行功率调级。

本发明工作原理；第一输入端IN1为粉尘浓度信号，第一运算放大器U1反相端用于设置除尘阈值信号，第一运算放大器U1同相端接收第一输入端IN1反馈的电压信号，第一电阻R1用于采样第一输入端IN1反馈的电流信号，第一继电器K1在超出第一运算放大器U1阈值信号后进行吸合，第一电阻R1反馈的采样信号经第一继电器K1常闭触点至第一电容C1，第二运算放大器U2和第三运算放大器U3基于第一电容C1接收的电流信号调节第二运算放大器U2和第三运算放大器U3输出的信号频率，第二发光二极管D2和第四光电三极管D4进行耦合以及信号隔离，第一输出端OUT1为除尘设备运行频率的脉冲信号，第一光电三极管D1和第三发光二极管D3进行耦合以及信号隔离，并反馈信号回第一光电三极管D1进行循环，在高炉运行功率改变时，第一输入端IN1浓度变化，第一电阻R1采样的电流参数变化使第一电容C1改变充放间隔，进而让第一输出端OUT1输出不同频率脉冲信号，实现根据高炉运行功率匹配除尘运行功率；第一运算放大器U1反相端和参考电压连接，参考电压用于设置第一运算放大器U1的阈值信号，第一运算放大器U1同相端接收第一输入端IN1反馈的电压信号，粉尘浓度高于预设值时，第一运算放大器U1输出端信号使第一继电器K1线圈吸合，第一继电器K1常开触点闭合，第一输入端IN1信号经第一电阻R1、第一光电三极管D1、第一继电器K1常开触点到达第一电容C1，第一电容C1端和第二运算放大器U2同相端、第三运算放大器U3反相端连接，在第一电容C1电位上升时，第二运算放大器U2和第三运算放大器U3输出反转，第三运算放大器U3无信号经第三发光二极管D3，因第三发光二极管D3和第一光电三极管D1耦合输出，第一光电三极管D1断开第一电容C1释放，而第二运算放大器U2输出的信号会经第二发光二极管D2，第二发光二极管D2和第四光电三极管D4耦合，第一输出端OUT1输出高电平信号，反之第一输出端OUT1输出低电平信号，根据第一电阻R1采样参数的大小使第一输出端OUT1输出不同除尘设备运行频率的脉冲信号，需要说明的是，此时第一继电器K1辅助触点的静态工作状态需要设置成常开触点，即与第一继电器K1辅助触点连接的电路需连接在第一继电器K1常开辅助触点上。

为防止控制模块的功率因数损耗过大，第二运算放大器U2输出端的信号到达第五NMOS管D5栅极使第五NMOS管D5导通后，第五NMOS管D5漏极端的电源信号经第二发光二极管D2的同时，经第五电阻R5到达第七三极管D7基极，第七三极管D7导通使第三电阻R3端的电源信号由原回路第三电阻R3、第六电阻R6、第八电阻R8基极、第八电阻R8发射极、接地端的回路变为第三电阻R3、第七三极管D7集电极、第七三极管D7发射极、接地端，当第二运算放大器U2输出端无信号输出时，第二发光二极管D2导通的阳极电位，低于由第四电位器R4端电源信号经第四电位器R4、第五电阻R5到达第七三极管D7基极的电位，第四电位器的抽头端作用是对电源进行电流采样，也可直接采用附图中的普通电阻，第二发光二极管D2和第四光电三极管D4持续耦合，第一输出端OUT1输出高电平信号，当第三运算放大器U3输出端输出信号时，信号到达第六NMOS管D6栅极，第六NMOS管D6导通后，第六NMOS管D6漏极端电源信号经第三发光二极管D3的同时，经第六电阻R6到达第八三极管D8基极，第八三极管D8导通，此时第二发光二极管D2导通的电位低于由第八三极管D8集电极、第八三极管D8发射极到接地端的电位，此时第四电位器R4端电源信号的回路为第四电位器R4端电源信号、第四电位器R4、第八三极管D8集电极、第八三极管D8发射极、接地端，第二发光二极管D2进行截止，第一输出端OUT1输出低电平信号，而第三发光二极管D3和第一光电三极管D1的耦合使第一电阻R1端采样的电流信号继续由第一继电器K1常开触点到达第一电容C1端，进行循环，第二电阻R2用于第一光电三极管D1截止时进行释放，因第二运算放大器U2和第三运算放大器U3输出端的信号无输出期间由第七三极管D7和第八三极管D8交替进行输出，降低第一输出端OUT1脉冲信号的输出损耗。

考虑到第一输入端IN1在采用红外粉尘传感器获取浓度信号时，其散射因加热不均匀会导致浓度测量偏差，除尘设备误导通，设置第八电阻R8和第二电容C2对第二运算放大器U2输出的信号进行延时，当偏差时长大于第二电容C2容量时，使第十PMOS管D10截止，第一继电器K1常闭触点闭合，需要说明的是，此时第一继电器K1辅助触点的静态工作状态需要设置成常闭触点，既与第一继电器K1辅助触点连接的电路需连接在第一继电器K1常闭辅助触点上；第七电阻R7用于对第九三极管D9发射极输出的信号进行上拉，第一输入端IN1获取的信号出现偏差时，第一运算放大器U1输出端输出信号使第九三极管D9导通，第九三极管D9集电极的电源信号经第九三极管D9发射极、第八电阻R8到达第二电容C2和第十PMOS管D10栅极，第二电容C2和第九三极管D9进行延时，当第一运算放大器U1持续输出后，第十PMOS管D10栅极到源极电位处于截止的正压差，或达不到导通的负压差时，第十PMOS管D10截止，第一继电器K1常闭触点闭合，第一电阻R1采样第一输入端IN1的电流信号后反馈到后级电路，反之第一输入端IN1处于测量偏差不进行除尘时，第十PMOS管D10因第二电容C2通过第八电阻R8、第七电阻R7、接地端进行回流，使第十PMOS管D10处于导通状态，第一继电器K1线圈吸合，第一继电器K1常闭触点断开。

调节第十电阻R10旋钮可改变第一运算放大器U1反相端的阈值信号电压幅值。

第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13用于为第二运算放大器U2和第三运算放大器U3提供参考电位，改变第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13的阻值比例可改变第二运算放大器U2和第三运算放大器U3跳变区间的幅值，需要说明的是，也可为第二运算放大器U2和第三运算放大器U3设置不同的电源提供参考电位。

第十四电阻R14和第十五电阻R15用于为第五NMOS管D5和第六NMOS管D6的寄生电容进行放电，防止寄生振荡使后级电路出现损坏。

第十六电阻R16和第十七电阻R17进行串联分压为第五NMOS管D5和第六NMOS管D6漏极进行供电，防止第二运算放大器U2和第三运算放大器U3输出端电位低于第五NMOS管D5和第六NMOS管D6漏极时无法导通。

Claims (8)

1.炼钢炉除尘控制电路，包括控制模块，其特征在于，所述控制模块包括第一输入端、第一输出端、第一继电器、第一电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一光电三极管、第二发光二极管、第三发光二极管、第四光电三极管，所述第一输入端和第一运算放大器同相端、第一电阻一端连接，第一运算放大器输出端和第一继电器线圈连接，第一光电三极管和第三发光二极管耦合封装，第一光电三极管集电极和第一电阻另一端连接，第一光电三极管发射极和第一继电器常开触点一端连接，第一继电器常开触点另一端和第二电阻一端、第一电容一端、第三运算放大器反相端、第二运算放大器同相端连接，第二电阻另一端、第一电容另一端和接地端连接，第二运算放大器输出端和第二发光二极管阳极连接，第二发光二极管和第四光电三极管耦合封装，第四光电三极管集电极和电源连接，第四光电三极管发射极和第一输出端连接，第三运算放大器输出端和第三发光二极管阳极连接，第二发光二极管阴极、第三发光二极管阴极和接地端连接，第一输入端用于获取所述炼钢炉的粉尘浓度信号，第一运算放大器的反相端用于设置除尘阈值信号，第一输出端输出除尘设备运行频率的脉冲信号；

所述控制模块还包括第三电阻、第四电位器、第五电阻、第六电阻、第五NMOS管、第六NMOS管、第七三极管、第八三极管，所述第三电阻一端、第四电位器一端和电源连接，第三电阻另一端和第六NMOS管源极、第七三极管集电极连接，第六NMOS管漏极和第五NMOS管漏极连接，第六NMOS管栅极和第三运算放大器输出端连接，第五NMOS管栅极和第二运算放大器输出端连接，第五NMOS管源极和第二发光二极管阳极、第五电阻一端、第八三极管集电极连接，第五电阻另一端和第七三极管基极连接，第八三极管基极和第六电阻一端连接，第六电阻另一端和第六NMOS管源极连接，第七三极管发射极、第八三极管发射极和接地端连接。

2.根据权利要求1所述的炼钢炉除尘控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括第七电阻、第八电阻、第九三极管、第十PMOS管、第二电容，所述第七电阻一端和第八电阻一端、第九三极管发射极连接，第九三极管基极和第一运算放大器输出端连接，第九三极管集电极和电源连接，第八电阻另一端和第二电容一端、第十PMOS管栅极连接，第十PMOS管漏极和第一继电器线圈连接，第七电阻另一端、第二电容另一端和接地端连接。

3.根据权利要求1所述的炼钢炉除尘控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括第九电阻、第十电阻，所述第九电阻一端和电源连接，第九电阻另一端和第一运算放大器反相端、第十电阻一端连接，第十电阻另一端、第十电阻抽头端和接地端连接。

4.根据权利要求1所述的炼钢炉除尘控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻，所述第十一电阻一端和电源连接，第十一电阻另一端和第二运算放大器反相端、第十二电阻一端连接，第十二电阻另一端和第三运算放大器同相端、第十三电阻一端连接，第十三电阻另一端和接地端连接。

5.根据权利要求1所述的炼钢炉除尘控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括第十四电阻、第十五电阻，所述第十四电阻一端和第五NMOS管栅极连接，第十五电阻一端和第六NMOS管栅极连接，第十四电阻另一端、第十五电阻另一端和接地端连接。

6.根据权利要求1所述的炼钢炉除尘控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括第十六电阻、第十七电阻，所述第十六电阻一端和电源连接，第十六电阻另一端和第十七电阻一端、第五NMOS管漏极、第六NMOS管漏极连接，第十七电阻另一端和接地端连接。

7.根据权利要求2所述的炼钢炉除尘控制电路，其特征在于，所述控制模块还包括第十八电阻、第十九电阻，所述第十八电阻一端和电源连接，第十八电阻另一端和第十PMOS管源极、第十九电阻一端连接，第十九电阻另一端和接地端连接。

8.控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1-7中任意一项所述的炼钢炉除尘控制电路：

步骤1：根据精炼炉最大负载设置相符合的负压除尘设备；

步骤2：设置粉尘浓度除尘阈值以及搭建梯级调速数据库；

步骤3：对精炼炉电机设置采样电阻；

步骤4：基于对电阻采样的电流数据对除尘设备进行功率调级。

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