唐钢320m2烧结配料控制系统设计

摘要:介绍了唐钢炼铁厂南区320m2烧结机配料控制系统的设计、组成和实施。

关键词:烧结 自动控制 PLC 配比

1 前言

烧结配料过程是烧结生产工艺的一个重要工序。配料将含铁原料、熔剂、燃料等多种物质按一定的比例配制,经混合加水造球后,才可以至烧结机中进行烧结生产。

2 烧结生产工艺流程

烧结工艺过程,其主要是由燃料准备、配料、一次混合、二次混合、烧结、冷却、成品筛分、成品矿运输及除尘系统组成。在生产中混匀矿、生石灰、燃料、除尘灰等按照一定配比进行混合,并加入返矿来提高透气率,配好的原料经过一次、二次混合加污泥和水后,与铺底料一同送到烧结机,经点火炉后燃料在混合料表层燃烧,燃烧产生的烟气自上而下被抽风机抽走,烧结矿经烧结机尾端的单辊破碎机后,送往筛分室,筛上物即成品烧结矿送往高炉使用,筛下物作为返矿或者铺底料重新烧结。

3 烧结配料系统的组成

唐钢320m2烧结机配料系统属于二次配料。配料仓共计十四个仓其中:六个混匀矿仓、一个除尘灰仓、两个冷返矿仓、两个生石灰仓和三个焦粉仓。灰尘仓和生石灰仓下直接安装拖拉称,通过调节称的转速控制下料量;其他仓安装圆盘给料机和皮带秤,用皮带称量值控制圆盘转速的形式来控制下料量。所有被选定的仓按照顺序、料线跟踪方式,依次下料到同一条皮带上,经胶带机运输、一混加水混合、二混混合制粒到达烧结机混合料槽。

配料系统主要是由顺控和仪控两部分组成。顺控部分主要是由配料仓、仓属振器、圆盘给料机、皮带、皮带秤、以及一次混合机、二次混合机、混合料仓构成。其主要实现了料仓设备的启停控制、检测各个皮带的胶保信号以及设备间的连锁关系。仪控部分负责生产工艺参数的采集和控制,主要包括各仓料位及其下料量、一混前水分、二混后水分的测量等生产参数。

4配料系统的设备选型及程序画面的编制

配料控制系统硬件采用美国AB公司 ControlLogix5000系列产品。采用先进的RSLogix5000组态工具进行组态配置和程序的编制,程序设计采用梯形图,功能块和结构化文本三种编程语言结合的编程方法,使程序逻辑更加清晰,可读性强。利用RSview32软件实现过程与设备状态的监控与报警,生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面,历史数据存储及趋势图,报表等监控功能。控制网络采用冗余ControlNet网,通讯介质为同轴电缆,速率为1.54M,冗余通讯网络能避免冗余CPU之一发生故障或单缆线断线造成的影响。PLC和上位机控制站通过ControlNet网连接在一起。

5配料控制系统功能

⑴ 烧结配料系统监控画面上对于该系统的操作共有启动、顺停、急停、故障解除、报警解除、急停解除、顺停解除、暂停启动、状态监视9个按钮。

启动:正常顺序启动,程序检查流程无误,则允许发出启动命令,在流程选择不正确情况下发启动命令,应发出警告信号。启动命令发出后,立即清除各种停止命令,并预警1分钟之后逆料流方向按料头到达时间依次启动设备至各仓下给料设备改为按顺料流方向启动,保证料头对齐。

顺停:发出系统顺停命令后,按顺料流方向依次停止给料设备,保证料尾对齐给料设备顺停完毕后,顺停其它设备并保证设备上无料。

急停:在紧急情况下使用,属非正常停止系统。急停命令发出后全系统设备立即带料停止运行。

故障解除:流程中设备故障处理完毕后,解除该设备故障自锁后方可再次启动流程。报警解除:流程中设备报警后,解除该设备报警状态。

急停解除:在发出急停指令后,重新启动系统前,需要先将急停解除。

顺停解除:在发出顺停指令后,需要停止到某一设备并保持其下游设备仍运行。

暂停启动:在启动过程中需要暂时停止启动,即启动到某一设备并保持其上游设备不启动。

状态监控:能够打开该流程内所有设备的状态表。

⑵ 每个设备都有联动和机旁手动2种工作状态。当处于联动状态时,设备只能通过中控操作人员进行启停;当处于机旁手动时,设备无连锁,中控人员无法对其进行操作并无法启动设备所在的流程,该设备只能由现场岗位人员进行启停操作。

⑶ 设备在正常运行状态下画面称红色,停止为绿色,发生故障时背景颜色变为黄闪。用三种不同的颜色区分设备的状态,中控操作人员就能很好的区分设备状态。

⑷ 配料各仓、混合料仓和铺底料仓在低料量或高料量时画面均在其仓位有黄色报警条显示。

6配料控制的实现

配料时各仓下料是一个动态的过程。在操作画面上,可以进行选仓,但是要求在配料时混匀矿仓至少有三个,焦粉仓和生石灰仓至少一仓下料,不能缺料种配混。系统运行状态下,操作人员可根据需要换仓使用。

设置料种配比有2种配比方法:

⑴ 中控人员手动配比:每隔一段时间,采集料仓的一些物料化验出所需成分以后,操作人员根据经验手动计算各种物料的配比,在画面上设定混匀矿、生石灰、焦粉用量并分配给各仓。系统运行时,程序依据皮带称量值,通过PID功能块进行单仓动态调节,使下料量与设定值基本一致。各仓PID是一个单独调解回路,与其他仓的调节没有联系。当各仓下料正常,没有出现堵料、断料等异常,PID的调节稳定了各仓的料量,总量波动很小。

操作员根据以往经验输入配料总量、各物料百分比人为保证相加是百分之百,经确认后系统将得到的各种物料总量,然后平均分配给各仓进行下料。此时要用一种我们实践应用的新动态调节方法:系统启动后,前五秒选择的仓为手动方式,根据手动设定速度快速进行启动,五秒稳定后各仓给料机切换到自动模式,根据程序设定的平均值进行PID调节,原理图如上图,但是同一种物料下料仓号最大为保证总量不变进行补偿调节,设定值SP为此物料总量,反馈值PV为同一物料所有仓当前下料总量。这样可保证一种物料总下料量基本保持平稳。

出现一个仓少料时,由最后一个仓进行补偿;当一个仓缺料或悬料时,系统将给与报警并同时重新分配设定平均下料量,最后一个仓仍旧进行补偿调节,其它仓按照新的设定值进行PID调节。

7 结语

通过深入研究工艺流程,与工艺操作人员共同探讨实施的配料系统,自投产以来运行稳定,减少原料配比的波动,为提高烧结矿的质量做到了基础保障。可以满足高炉冶炼不断提高的质量和产量的要求,为唐钢创造了可观的经济效益。