本發(fā)明涉及一種精確調(diào)整轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，屬于金除塵系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，在冶金行業(yè)中，轉(zhuǎn)爐二次除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)采用高壓變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)壓和流量。以下述參數(shù)為例：離心鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)AII15000-1.033/0.9772 全壓6000Pa、額定轉(zhuǎn)速730r/min，數(shù)量2臺(tái)。電機(jī)型號(hào)VSK800-8，額定功率2500KW、電壓10KV/50HZ、額定轉(zhuǎn)速745r/min，數(shù)量2臺(tái)；構(gòu)成轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，二次除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)匹配兩座轉(zhuǎn)爐（1#轉(zhuǎn)爐、2#轉(zhuǎn)爐）和一座精煉爐（1#精煉爐）；在變頻器投入時(shí)，一般分為高速（45HZ）、中速（３５ＨＺ）和低速（２５ＨＺ）三擋，三個(gè)擋位速度運(yùn)行選擇的設(shè)計(jì)條件為：1#、2#轉(zhuǎn)爐和1#精煉爐全部處于冶煉狀態(tài)下時(shí)，為高速（45HZ）運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)兩座轉(zhuǎn)爐和1#精煉中有兩個(gè)處于正常冶煉時(shí)，為中速（35HZ）運(yùn)行；當(dāng)兩座轉(zhuǎn)爐和1#精煉中有一座冶煉時(shí)，低速（25ＨＺ）運(yùn)行；當(dāng)然還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的煙塵的具體情況調(diào)節(jié)變頻器頻率運(yùn)行頻率的選擇。

背景技術(shù)存在如下技術(shù)問題：1、有時(shí)會(huì)出現(xiàn)使用高速擋浪費(fèi)電能，中速擋不能滿足除塵要求的情況；2、由于采用人為調(diào)節(jié)，不能夠及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)頻率，很有可能出現(xiàn)調(diào)整不及時(shí)，這樣就會(huì)造成電能損失，或者調(diào)整不合適導(dǎo)致環(huán)保事故等狀況發(fā)生；3、由于現(xiàn)場(chǎng)除塵閥門多且較為分散，均處于人為控制，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)閥門關(guān)閉不及時(shí)等情況，風(fēng)機(jī)雖然是變頻控制，但是不能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種精確調(diào)整轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量的變化，無極調(diào)速方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過利用profibus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)連接PLC與變頻器之間的通訊，自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，核心是在保證風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量滿足除塵要求的情況下，降低轉(zhuǎn)速，節(jié)能降耗，解決背景技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種精確調(diào)整轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，包含如下工藝步驟：

①轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)匹配轉(zhuǎn)爐和精煉爐，轉(zhuǎn)爐和精煉爐配備多個(gè)除塵閥門，將現(xiàn)場(chǎng)的除塵閥門進(jìn)行自動(dòng)控制；在鋼包車或鋼水包的停止位置之前，安裝兩個(gè)行程開關(guān)；兩個(gè)行程開關(guān)之間的距離為２-3ｍ；鋼包車或鋼水包運(yùn)行，觸及第一個(gè)行程開關(guān)閉合，表明有鋼包車或鋼水包正在向停止位置運(yùn)行，第一個(gè)行程開關(guān)控制打開除塵閥門，等待鋼包車或鋼水包的到來；為了控制鋼包煙塵，必須提前打開除塵閥門，提前做好除塵準(zhǔn)備；隨后，鋼包車或鋼水包觸及第二個(gè)行程開關(guān)閉合，第一個(gè)行程開關(guān)打開，第二個(gè)行程開關(guān)控制轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；

②將轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)的變頻器、ＰＬＣ和上位機(jī)軟件ＷＩＮＣＣ，利用profibus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)通訊連接，PLC根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量的變化，控制變頻器實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；

③采集轉(zhuǎn)爐和精煉爐各除塵點(diǎn)的風(fēng)壓和流量數(shù)據(jù)，通過手動(dòng)調(diào)整各除塵點(diǎn)的除塵閥門，改變除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和流量，同時(shí)調(diào)整除塵電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在保證風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量滿足除塵要求的情況下，降低轉(zhuǎn)速；通過各個(gè)除塵點(diǎn)數(shù)據(jù)，確定除塵閥門、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量與變頻器、除塵電機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型；

④將除塵閥門、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量作為PLC輸入信號(hào)，風(fēng)機(jī)額定的風(fēng)壓和流量為ＰＬＣ的給定信號(hào)，變頻器、除塵電機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)為ＰＬＣ的反饋信號(hào)，通過輸入信號(hào)、給定信號(hào)和反饋信號(hào)結(jié)合數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析出所需要的頻率，作為變頻器的輸入頻率，從而控制除塵電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；并設(shè)定：當(dāng)除塵閥門全部打開，除塵電機(jī)和風(fēng)機(jī)恢復(fù)為額定轉(zhuǎn)速。

各個(gè)除塵點(diǎn)收集數(shù)據(jù)的具體步驟：

⒈除塵閥門自動(dòng)關(guān)機(jī)；

⒉觀察風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和流量是否有明顯變化；如果沒有，不能降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，記錄數(shù)據(jù)；

⒊如果有明顯變化，記錄數(shù)據(jù)，記錄關(guān)閉的除塵點(diǎn)閥門位置；

⒋觀察明顯變化的風(fēng)壓壓差是否大于3800Pa，同時(shí)流量是否大于該除塵點(diǎn)設(shè)定的流量；如果是，繼續(xù)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；

⒌如果不是，停止降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并記錄數(shù)據(jù)；

最后，確定除塵閥門、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量與變頻器、除塵電機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型。

本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量的變化，無極調(diào)速方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過利用profibus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)連接PLC與變頻器之間的通訊，自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，核心是在保證風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量滿足除塵要求的情況下，降低轉(zhuǎn)速，節(jié)能降耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例除塵點(diǎn)收集數(shù)據(jù)流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例控制流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)機(jī)的流量、壓力與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系圖；

圖中：除塵閥門1、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量2、PLC3、變頻器4、除塵電機(jī)5、除塵風(fēng)機(jī)6。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種精確調(diào)整轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，包含如下工藝步驟：

轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)匹配轉(zhuǎn)爐和精煉爐，轉(zhuǎn)爐和精煉爐配備多個(gè)除塵閥門，將現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)爐除塵閥門進(jìn)行自動(dòng)控制；為了防止除塵閥門誤動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)安裝兩個(gè)行程開關(guān)，轉(zhuǎn)爐爐后在鋼包車或鋼水包停止位置之前３ｍ的距離，開始安裝第一個(gè)行程開關(guān)，兩個(gè)行程開關(guān)之間的距離為２ｍ，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)行程開關(guān)先有信號(hào)時(shí)，然后經(jīng)過１ｓ后第二個(gè)行程開關(guān)也接到信號(hào)，最后，第一個(gè)行程開關(guān)信號(hào)消失，表明有鋼包車或鋼水包正在向停止位置運(yùn)行，則打開除塵閥門，等待鋼包車或鋼水包的到來，為了控制鋼包煙塵，這步必須提前打開除塵閥門，提前做好除塵準(zhǔn)備；

②將轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)的變頻器、ＰＬＣ和上位機(jī)軟件ＷＩＮＣＣ，利用profibus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)通訊連接，PLC根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量的變化，控制變頻器實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；

③采集轉(zhuǎn)爐和精煉爐各除塵點(diǎn)的風(fēng)壓和流量數(shù)據(jù)，通過手動(dòng)調(diào)整各除塵點(diǎn)的除塵閥門，改變除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和流量，同時(shí)調(diào)整除塵電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在保證風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和流量滿足除塵要求的情況下，降低轉(zhuǎn)速；通過各個(gè)除塵點(diǎn)數(shù)據(jù)，確定除塵閥門、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量與變頻器、除塵電機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型；

④將除塵閥門、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量作為PLC輸入信號(hào)，風(fēng)機(jī)額定的風(fēng)壓和流量為ＰＬＣ的給定信號(hào)，變頻器、除塵電機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)為ＰＬＣ的反饋信號(hào)，通過輸入信號(hào)、給定信號(hào)和反饋信號(hào)結(jié)合數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析出所需要的頻率，作為變頻器的輸入頻率，從而控制除塵電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；并設(shè)定：當(dāng)除塵閥門全部打開，除塵電機(jī)和風(fēng)機(jī)恢復(fù)為額定轉(zhuǎn)速。

參照附圖1，各個(gè)除塵點(diǎn)收集數(shù)據(jù)的具體步驟：

⒈除塵閥門自動(dòng)關(guān)機(jī)；

⒉觀察風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和流量是否有明顯變化；如果沒有，不能降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，記錄數(shù)據(jù)；

⒊如果有明顯變化，記錄數(shù)據(jù)，記錄關(guān)閉的除塵點(diǎn)閥門位置；

⒋觀察明顯變化的風(fēng)壓壓差是否大于3800Pa，同時(shí)流量是否大于該除塵點(diǎn)設(shè)定的流量；如果是，繼續(xù)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；

⒌如果不是，停止降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并記錄數(shù)據(jù)；

最后，確定除塵閥門、風(fēng)機(jī)入口壓力和流量與變頻器、除塵電機(jī)、除塵風(fēng)機(jī)之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型。

本實(shí)施例用于某公司轉(zhuǎn)爐二次除塵系統(tǒng)，未實(shí)施本發(fā)明前，二次除塵系統(tǒng)基本技術(shù)參數(shù)現(xiàn)狀如下：離心鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)AII15000-1.033/0.9772，全壓6000Pa、額定轉(zhuǎn)速730r/min，數(shù)量2臺(tái)。電機(jī)型號(hào)VSK800-8，額定功率2500KW、電壓10KV/50HZ、額定轉(zhuǎn)速745r/min，數(shù)量2臺(tái)。

管道閥門：

上述設(shè)備構(gòu)成轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，二次除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)匹配兩座轉(zhuǎn)爐（1#轉(zhuǎn)爐、2#轉(zhuǎn)爐）和一座精煉爐（1#精煉爐）；在變頻器投入時(shí)，一般分為高速（45HZ）、中速（３５ＨＺ）和低速（２５ＨＺ）三擋，三個(gè)擋位速度運(yùn)行選擇的設(shè)計(jì)條件為：1#、2#轉(zhuǎn)爐和1#精煉爐全部處于冶煉狀態(tài)下時(shí)，為高速（45HZ）運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)兩座轉(zhuǎn)爐和1#精煉中有兩個(gè)處于正常冶煉時(shí)，為中速（35HZ）運(yùn)行；當(dāng)兩座轉(zhuǎn)爐和1#精煉中有一座冶煉時(shí)，低速（25ＨＺ）運(yùn)行；當(dāng)然還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的煙塵的具體情況調(diào)節(jié)變頻器頻率運(yùn)行頻率的選擇。

采用本發(fā)明：現(xiàn)場(chǎng)閥門多粗略控制改為分散精確控制，將現(xiàn)場(chǎng)除塵閥門的開關(guān)改為自動(dòng)控制，為了防止除塵閥門誤動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)安裝兩個(gè)行程開關(guān)，轉(zhuǎn)爐爐后在鋼包車停止位置之前３ｍ的距離，開始安裝第一個(gè)行程開關(guān)，兩個(gè)行程開關(guān)之間的距離為２ｍ，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)行程開關(guān)先有信號(hào)時(shí)，然后經(jīng)過１ｓ后第二個(gè)行程開關(guān)也接到信號(hào)，最后，第一個(gè)行程開關(guān)信號(hào)消失，表明有鋼包車正在向停止位置運(yùn)行，則打開除塵閥門，等待鋼包車的到來，為了控制鋼包煙塵，這步必須提前打開除塵閥門，提前做好除塵準(zhǔn)備。１＃精煉爐精煉爐共有3個(gè)除塵閥門，分別為1個(gè)加熱工位和2個(gè)處理工位（喂線、攪拌），加熱工位除塵閥門為手動(dòng)控制，加熱工位除塵閥門在每個(gè)澆次的第一包鋼水進(jìn)站時(shí)手動(dòng)打開，在每個(gè)澆次最后一包鋼水冶煉完畢后手動(dòng)關(guān)閉。正常每個(gè)澆次19小時(shí)，澆次間隔1小時(shí)。全天加熱工位除塵閥門打開使用時(shí)間22（24小時(shí)內(nèi)2次停澆）-23（24小時(shí)內(nèi)1次停澆）小時(shí)。由于全天閥門打開時(shí)間在９０％以上，就繼續(xù)選用人為控制模式，處理工位2個(gè)除塵閥門為自動(dòng)控制，原理與轉(zhuǎn)爐利用行程開關(guān)控制的方式相同，在鋼水包進(jìn)入處理工位前自動(dòng)打開，離開處理工位后自動(dòng)關(guān)閉。每包鋼水在處理工位正常停留時(shí)間約5分鐘左右，正常每班冶煉鋼水13-14包，每天39-42包。全天除塵閥門打開使用時(shí)間約為195-210分鐘（3.5小時(shí)左右），關(guān)閉時(shí)間約為20.5-21小時(shí)。板坯傾翻除塵閥門的自動(dòng)控制方式也與轉(zhuǎn)爐除塵閥門利用行程開關(guān)的控制方式相同。

將現(xiàn)場(chǎng)的變頻器、西門子３００ＰＬＣ和上位機(jī)軟件ＷＩＮＣＣ，利用profibus網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)通訊連接，根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量的變化，在保證風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量滿足除塵要求的情況下，以實(shí)現(xiàn)將原三擋速度改為無極調(diào)速模式。

通過手動(dòng)降轉(zhuǎn)，搜集可用的除塵點(diǎn)和編寫程序所需的數(shù)據(jù)，具體操作流程為：通過現(xiàn)場(chǎng)的除塵點(diǎn)除塵閥門的調(diào)整，改變除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量，在保證風(fēng)壓和風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，合理降轉(zhuǎn)（參照附圖1）。根據(jù)電機(jī)原理，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、軸功率有以下關(guān)系：參照附圖3：

（1）ｆ２/ｆ1 ＝ n2/n1 ；

（２）Q2/Q1 ＝ n2/n1 ；

（３）H2/H1 ＝（n2/n1）2；

（４）P2/P1 ＝（n2/n1）3 ；

圖3中，曲線①為風(fēng)機(jī)阻力特性，曲線②為工頻速度下的風(fēng)量與風(fēng)壓關(guān)系曲線，此時(shí)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)時(shí)，軸功率P1與Q1 、H1乘積，即圖中面積AQ1·0·H1A成正比。若要將風(fēng)量從Q1降到Q2，如風(fēng)門（擋板），則工作點(diǎn)由A移到C，風(fēng)量下降，壓力上升，軸功率減少不多，減少的能量被擋板消耗；若采用變頻調(diào)速，則工作點(diǎn)由A移到B，在滿足同樣流量Q2的情況下，壓力也下降，軸功率大大降低，且沒有擋板損耗。根據(jù)基本常識(shí)，同時(shí)運(yùn)行頻率與轉(zhuǎn)速成正比。

結(jié)論：板坯傾翻和精煉加熱工位的除塵閥門開關(guān)對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的壓力和流量沒有顯著的影響，當(dāng)只關(guān)閉１＃轉(zhuǎn)爐爐前的２個(gè)除塵閥門風(fēng)機(jī)壓力由３８００ｐａ升到４０００ｐａ，變頻器可以降低２ＨＺ運(yùn)行；當(dāng)只關(guān)閉１＃轉(zhuǎn)爐爐后２個(gè)除塵閥門，風(fēng)機(jī)壓力由３８００ｐａ升到４０００ｐａ，變頻器可以降低２ＨＺ運(yùn)行；同樣分別關(guān)閉２＃轉(zhuǎn)爐的爐前和爐后的除塵閥門，變頻器均可降低２ＨＺ運(yùn)行；當(dāng)關(guān)閉１＃精煉爐處理位的除塵閥門，風(fēng)機(jī)壓力由３８００ｐａ升到４４００ｐａ，變頻器可以降低４ＨＺ運(yùn)行。數(shù)學(xué)建模目的是去掉對(duì)除塵風(fēng)機(jī)壓力和流量影響小的除塵閥門，并且初步確定各處重要除塵閥門對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和流量的影響程度。

PLC程序編寫說明，除塵點(diǎn)不需要除塵信號(hào)發(fā)生時(shí)，關(guān)閉該處除塵閥門，除塵閥門1開關(guān)狀態(tài)和此時(shí)風(fēng)機(jī)入口風(fēng)壓和流量2為輸入信號(hào)，除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量（額定流量）和風(fēng)壓為PLC3的給定信號(hào)，變頻器4的運(yùn)行頻率，除塵電機(jī)5和除塵風(fēng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速作為反饋信號(hào)，PLC經(jīng)過對(duì)輸入信號(hào)，反饋信號(hào)和給定信號(hào)分析計(jì)算出所需的頻率，作為變頻器的輸入頻率，從而改變電機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（參照附圖2），當(dāng)除塵閥門全部打開則恢復(fù)原轉(zhuǎn)速。