转鼓自动调速技术在高炉渣处理系统中的应用

摘要：本文从高炉渣处理系统的工艺入手，介绍了INBA渣处理系统的基本特点，以及系统关键设备――脱水转鼓的自动调速技术在系统中的应用，对生产实践具有一定的指导意义。

关键词：INBA系统；脱水转鼓；自动调速技术

中图分类号：TF321.7 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01

Drum Automatic Speed Technology Usingin the Blast Furnace Slag Processing System

Cao Jian1,2,Zou Hengming1,Li Yuping2

(1.Shanghai Jiaotong University,Shanghai200300,China;2.Automation Division of Shandong Steel Laiwu Steel Group,Laiwu271104,China)

Abstract:In this paper,starting from the high slag treatment process,the basic characteristics of the INBA slag processing system, as well as system-critical equipment-dehydration automatic speed of the drum in the system,with some guiding significance on the production practices.

Keywords:INBA system;Dehydration drum;Automatic speed control technology

INBA渣处理是引进卢森堡PW公司的一种新型高炉熔渣处理工艺，该系统技术成熟，工艺设备布置紧凑、设备寿命长，是高炉炉渣处理的推广技术。其核心设备――脱水转鼓需要实现自动调节转速，才能充分分离水渣混合物，达到最大限度的利用率。INBA法具有占地面积小、节约用水、环保、高效等优点，并且技术指标好、安全性好、运行可靠、检修方便，具有当代世界先进技术水平。

一、INBA工艺及脱水转鼓简介

INBA法渣处理的基本工艺为：高炉炉渣经熔渣沟进入粒化塔，被粒化箱喷出的带压高速水流快速淬冷和粒化，形成颗粒状水渣。粒化产生的渣水混合物，从粒化塔流进能够自动调速的脱水转鼓进行渣水分离，水渣由通过转鼓中心的皮带运输至堆渣场装车外运。水和细渣则透过滤网进入下部的沉淀池，细渣沉淀后经再循环泵进入转鼓再次分离，而水则通过热水槽溢流进入热水池，经冷却泵提升至冷水塔进行冷却，再由粒化泵送至粒化箱继续冲渣，循环使用。

作为INBA系统的核心设备，脱水转鼓的作用是将粒化过的水渣脱水，使渣子的含水量低于20%。转鼓为一旋转的圆筒型设备，其外筒是由不锈钢丝编织的网格结构，即通常所说的转鼓滤网。渣水混合物进入转鼓后，渣和水很快就可以得到分离，水通过渣和滤网，从转鼓下部流出至热水池；渣子则随转鼓一起旋转，做圆周运动。当渣子被带到圆周上部时，由于重力作用落到转鼓中心的皮带上，由转鼓皮带输送出去，最终实现水和渣的分离。

二、脱水转鼓的自动控制

（一）控制思路。为满足渣处理工艺要求，保证水渣质量，转鼓速度应根据渣量大小即负载大小调节。但人为很难把握转鼓速度的设定，使速度与转矩和液位相匹配。若转鼓速度过高，会导致成品渣脱水不充分，含水率高，影响渣子质量；若转鼓速度过低，会导致成品渣堆积使转鼓过载，以致堵渣，而工作人员清理转鼓非常困难。

INBA系统的转鼓采用变频电机驱动，变频器输出转矩的变化直接反映转鼓内负载的变化，PLC根据变频器输出转矩及转鼓液位的变化，利用转速与转矩和转速与转鼓液位的函数曲线，计算出速度给定值，输出给变频器，变频器根据接收的速度信号大小来调节电机转速。

（二）自动控制的实现。在自动情况下，脱水转鼓以最小转速0.2 rpm启动。在系统正常运行期间，根据转鼓变频的转矩和转鼓液位共同控制转鼓转速：PLC根据储存在其内部的三条曲线计算出最佳的转鼓转速。

第一条曲线是转鼓转速与负荷转矩的关系，将测得的转矩值每0.25s采样一次，并且以相同的频率取转矩平均值M。

由于不同转鼓的情况不同，不能单一的利用脱水转鼓转速和转矩的曲线函数，我们通过程序处理，使特性曲线线性化，并根据现场转鼓的实际情况，增大转矩和转速的上限值，使转矩到达216Nm时，转鼓速度为1.2 rpm，在转矩达到180Nm时报警。其曲线如图1所示：

转鼓速度n（rpm）

图1转鼓转速与负荷转矩的关系 图2 转鼓转速与转鼓液位的关系

第二条曲线是与转鼓转速与转鼓液位的关系，程序中表示出转速与转鼓液位的分段函数，其曲线如图2所示：

由以上两条曲线叠加后，系统自动计算出新的转鼓转速，即液位参与速度控制后的转鼓转速n，该转速值由PLC输出给变频器，直接控制转鼓的实际转速。

第三条曲线是转鼓转速与空转矩的关系。通过上两条曲线求得的转速来求空转矩M0的值，每5秒钟记录一次，然后取平均值M0，如图1中M0所示。

通过以上计算，根据现场实际转矩和转鼓液位实现了脱水转鼓的自动调速，并且在渣量较大的情况下，有效利用转鼓，避免了由于速度设定不当而出现的堵转鼓现象，保证系统的顺利运行。

三、应用效果

INBA渣处理自动控制系统投入运行以来，自动化设备一直连续零故障运行，跟使用之前相比，高炉每天可节约近960吨水，每年可节约成本约170万元。转鼓的利用率由原来的不到60%提高到了90%以上，并且提高了INBA系统运行的稳定性与安全性，发挥了INBA系统可连续粒化和脱水、可自动调节脱水转速以及环保的优势，取得了良好的效果。

四、结束语

系统自2010年3月投产以来，其渣处理INBA 自动控制系统表现出良好的适用性、稳定性、安全性、可靠性。转鼓自动调速技术使用效果良好，转鼓的利用率和粒化作业率全面提高，达到了预期的目的。整个系统不但具有很高的自动化水平，而且能够方便、灵活地满足生产工艺要求，减轻了工人的劳动强度，保证了高炉正常生产，为高炉炉渣处理控制技术奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]王筱留,钢铁冶金学.北京:冶金工业出版社,2005

[2]文学铭,炼铁.兵器工业出版社,2001

[作者简介]曹建（1984，9-），女，汉族，工程师，上海交通大学在读硕士，研究方向为软件工程，现主要从事自动控制系统的研发与系统维护工作。