曲阜中聯(lián)分解爐溫度和一段篦下壓力自控系統(tǒng)效果顯著
摘要:為穩(wěn)定熟料質(zhì)量、降低能源消耗和減輕中控操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度,公司多次提出能否利用現(xiàn)有條件,實(shí)現(xiàn)分解爐溫度的自動(dòng)控制;實(shí)現(xiàn)一段篦冷機(jī)壓力的自動(dòng)控制,以穩(wěn)定料層厚度提高二次風(fēng)溫。為此,公司結(jié)合Plant Scape R500 DCS系統(tǒng),自行開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
1 改前控制現(xiàn)狀和改造基本思路
山東魯城水泥有限公司1#、2#旋窯分解爐溫度原是通過(guò)中控員來(lái)進(jìn)行人工頻繁調(diào)節(jié)的,即當(dāng)溫度低時(shí),需要加大喂煤量;當(dāng)溫度高時(shí),需要減小喂煤量。一二段篦冷機(jī)料層厚度是由中控員通過(guò)手動(dòng)控制一、二室壓力和篦速調(diào)節(jié)的,因此存在料層厚度難以穩(wěn)定、二次風(fēng)溫波動(dòng)幅度大等問(wèn)題。此外,整個(gè)燒成系統(tǒng)相應(yīng)溫度、壓力、電流等諸多方面也是全憑經(jīng)驗(yàn)操控,因此系統(tǒng)熱工制度波動(dòng)大,常出現(xiàn)工藝設(shè)備故障,熟料質(zhì)量不穩(wěn)定、能耗高等問(wèn)題。
為穩(wěn)定熟料質(zhì)量、降低能源消耗和減輕中控操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度,公司多次提出能否利用現(xiàn)有條件,實(shí)現(xiàn)分解爐溫度的自動(dòng)控制;實(shí)現(xiàn)一段篦冷機(jī)壓力的自動(dòng)控制,以穩(wěn)定料層厚度提高二次風(fēng)溫。為此,公司于2012年7月與有關(guān)的高校進(jìn)行了技術(shù)交流,了解到要實(shí)現(xiàn)這二方面的自動(dòng)控制,其核心是PID控制。因此決定結(jié)合Plant Scape R500 DCS系統(tǒng),開(kāi)發(fā)我們魯城公司自己的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
2 控制系統(tǒng)改造方案
2.1 分解爐爐溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
中控系統(tǒng)采用了Honney well公司的PlantScape R500 DCS系統(tǒng)。針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀,為進(jìn)一步提高穩(wěn)態(tài)精度,縮短調(diào)節(jié)時(shí)間,研究采用基于控制組態(tài)軟件Control Builder的PID復(fù)合模塊,依據(jù)分解爐出口氣體溫度(FTTl8)的變化,通過(guò)PID控制程序?qū)ξ姑毫窟M(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié),來(lái)實(shí)現(xiàn)爐溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
(1)分解爐溫度數(shù)據(jù)的預(yù)處理。因現(xiàn)場(chǎng)采集的爐溫曲線有很多“毛刺”,不能真實(shí)反映分解爐的出口溫度,“毛刺”的存在會(huì)使PID系統(tǒng)因微分作用而難以穩(wěn)定,因此增加LEADLAG模塊用平均值濾波法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理,預(yù)處理后的數(shù)據(jù)曲線平滑。
(2)設(shè)置超溫報(bào)警。當(dāng)爐溫低于設(shè)定值時(shí),操作員站畫(huà)面發(fā)出紅色報(bào)警,提示中控員依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行“切除自動(dòng)”或“繼續(xù)自動(dòng)”的選擇。
(3)限幅操作。為防止?fàn)t溫自動(dòng)控制失穩(wěn)時(shí)對(duì)窯系統(tǒng)造成傷害,對(duì)OP輸出值進(jìn)行了限幅操作。
2.2 篦床壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
篦床壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)依據(jù)一段壓力(GPT07)的變化,通過(guò)PID控制程序?qū)骼錂C(jī)篦速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié),以此穩(wěn)定料層厚度。其他設(shè)置與分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)類(lèi)似。
3 自動(dòng)控制系統(tǒng)效果及其分析
3.1 l#、2#線分解爐溫度自動(dòng)控制運(yùn)行效果
2012年7月25日,13:50,1#線分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)投入試運(yùn)行,2012年8月初,2#線分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)投入試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一系列的整定工作后均取得了較好的使用效果,具體如下:
(1)分解爐溫度曲線波幅基本控制在±4℃以內(nèi),其中1#線80%、2#線90%的時(shí)間穩(wěn)定在±3℃以內(nèi),取得了較好的控制水平;
(2)PID OP輸出曲線較平滑,響應(yīng)快速、滯后較?。?
(3)溫度回調(diào)快且無(wú)振蕩、無(wú)階躍現(xiàn)象出現(xiàn);
(4)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性極佳,動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較好,抗干擾能力強(qiáng);
(5)自動(dòng)控制投運(yùn)率均達(dá)到90%以上。使用效果對(duì)比見(jiàn)圖l~2,顯然,溫度波幅1#線分解爐由改前±7℃下降至±3℃;。2線由改前±8℃下降至≤±3 ℃;且能長(zhǎng)期穩(wěn)定控制。
3.2 1#、2#線篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行效果
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2012年8月41線和”2線的篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)均投入了試運(yùn)行,并取得了較好效果(見(jiàn)圖3~4):
(1)篦床壓力曲線波幅基本控制在±3.5%。(1#線)和±2%(2#線)以內(nèi),且能長(zhǎng)期穩(wěn)定控制,達(dá)較好的控制水平;
(2)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性極佳,動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較好,抗干擾能力強(qiáng);
(3)穩(wěn)定了料層厚度,提高了二次風(fēng)溫,改善了煤粉的燃燒,提高了燒成帶溫度,有利于節(jié)能、降煤;
(4)自動(dòng)投運(yùn)率近100%。顯然,篦床壓力曲線波幅。1線由改前±12%下降至±3.5%;2線由改前±l l%下降至≤±2%,且能長(zhǎng)期穩(wěn)定控制。
經(jīng)過(guò)筆者公司技術(shù)人員的努力和配合,分解爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)和篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)得以成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,且系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定、效果良好,見(jiàn)表1。
4 結(jié) 語(yǔ)
實(shí)踐證明,(1)筆者自主開(kāi)發(fā)的分解爐溫度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)比較好的溫度控制精度,80%的時(shí)間溫度波幅穩(wěn)定在±3℃以內(nèi);由此又有利于降低煤耗,穩(wěn)定了窯熱工制度,提高了熟料質(zhì)量。(2)筆者自主開(kāi)發(fā)的篦床壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)使篦床壓力曲線波幅基本控制在±2%以內(nèi),穩(wěn)定了料層厚度,提高了二次風(fēng)溫,改善了煤粉的燃燒,提高了燒成帶溫度。(3)這二個(gè)自控系統(tǒng)的投用,使二次風(fēng)溫約可提高50℃左右,煤耗(標(biāo)煤)約可降低0.5 kg/t左右,有利于節(jié)能、降本和增效生產(chǎn);而且降低了中控操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度,從而有效避免了人工誤操作引起的工藝故障機(jī)率。
編輯:王欣欣
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