摘要：寶鋼股份煤調(diào)濕系統(tǒng)采用的是STD（蒸汽管式干燥機(jī)）＋I(xiàn)(I-Inertia，惰性)煤調(diào)濕技術(shù)，主要是在STD系統(tǒng)中加入惰性化設(shè)計(jì)，利用寶鋼現(xiàn)有管網(wǎng)中的低壓蒸汽作為熱載體，對(duì)裝爐煤料進(jìn)行干燥處理。寶鋼的煤調(diào)濕從工藝流程上可以劃分為五個(gè)小系統(tǒng)：煤輸送系統(tǒng)、干燥機(jī)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)，煤調(diào)濕控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路基本上按照工藝系統(tǒng)劃分來設(shè)計(jì)，包括煤料輸送控制、干燥機(jī)控制、除塵系統(tǒng)、電源系統(tǒng)監(jiān)視、機(jī)側(cè)非停和中央非停等功能。本文主要解決了干燥機(jī)系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理問題。
寶鋼的煤調(diào)濕從工藝流程上可以劃分為五個(gè)小系統(tǒng)：煤輸送系統(tǒng)、干燥機(jī)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、尾氣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)，因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)煤調(diào)濕工藝控制系統(tǒng)的時(shí)候，基本上也是按照工藝系統(tǒng)劃分情況來設(shè)計(jì)的。煤調(diào)濕控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)涵蓋了煤料輸送控制功能、干燥機(jī)控制功能（包含煙氣控制功能、尾氣控制功能）、除塵控制功能，此外煤調(diào)濕控制系統(tǒng)還包括電源系統(tǒng)監(jiān)視功能、機(jī)側(cè)非停和中央非停等功能。其中#關(guān)鍵、難度#高的是干燥機(jī)系統(tǒng)的控制，本文將對(duì)干燥機(jī)系統(tǒng)的控制原理進(jìn)行闡述。寶鋼煤調(diào)濕干燥機(jī)控制系統(tǒng)包括干燥機(jī)本體控制系統(tǒng)、閃蒸罐控制系統(tǒng)等。
1干燥機(jī)本體控制系統(tǒng)
1.1干燥機(jī)出口物料濕度的控制
干燥機(jī)出口物料濕度的控制可以采用以下兩種控制方式（根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的效果進(jìn)行選擇）。
（1）采用公式法。直接求出干燥機(jī)所需蒸汽量Fset，K1、K2、K3為計(jì)算系數(shù)，初始值為1，當(dāng)干燥機(jī)出口粉煤濕度有誤差時(shí)，可修改此參數(shù)。Fset作為流量PID控制回路FIQ（蒸汽）的流量給定值，蒸汽流量PID控制回路由蒸汽流量測(cè)量變送器FT（蒸汽）、控制器FIC（蒸汽）和蒸汽管道上的調(diào)節(jié)閥FCV（蒸汽）組成,計(jì)算公式如下：
其中，F(xiàn)set為干燥所需蒸汽量（kg/h）；K1、K2、K3為計(jì)算系數(shù)；F1為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量（Kg/h）；A1為進(jìn)口煤粉水含量；T1為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉溫度（℃）。
（2）采用前饋加反饋的方式進(jìn)行控制。如果干燥機(jī)出口粉煤濕度的控制采用前饋加反饋的方式進(jìn)行控制，那么前饋控制量為根據(jù)公式計(jì)算出的蒸汽前饋量Fff與PID控制回路AIC（蒸汽）的輸出蒸汽量相加后，作為蒸汽流量PID控制回路FIQ（蒸汽）的流量給定值，蒸汽流量PID控制回路由蒸汽流量測(cè)量變送器FT（蒸汽）、控制器FIC（蒸汽）和蒸汽管道上的調(diào)節(jié)閥FCV（蒸汽）組成。
FIC（蒸汽）調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置：設(shè)置FIC（蒸汽）調(diào)節(jié)回路給定值SP為18000kg/h、比例度設(shè)置為60%、積分時(shí)間為30s；斷開FIC（蒸汽）調(diào)節(jié)回路，將閥門FCV（蒸汽）設(shè)置到手動(dòng)輸出狀態(tài)，并設(shè)定閥門開度為0%。
兩種控制方式要求根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況可以方便切換，所以在程序中，必須添加兩種控制方式的切換程序，#終在HMI上只用一個(gè)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)控制方式的切換。
1.2干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量的計(jì)算
干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量數(shù)據(jù)直接來自于現(xiàn)場(chǎng)定量切出裝置的輸出�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置把通過傳感器測(cè)量送來的皮帶負(fù)荷率、皮帶速度等相關(guān)參數(shù)加以計(jì)算，得到皮帶的流量，并把它輸入到PLC中。現(xiàn)場(chǎng)總共有兩套定量切出單元，可以同時(shí)使用，也可以單好使用。如果只用其中一套，就以這一套輸入的流量作為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量的輸入數(shù)據(jù)。如果兩套單元同時(shí)使用，那么就以兩個(gè)測(cè)量單元的流量之和作為干燥機(jī)進(jìn)口煤粉量輸入。由于干燥機(jī)本身處理的限制,同時(shí)進(jìn)入干燥機(jī)的濕煤量不能大于400t/h,當(dāng)大于380t/h時(shí),系統(tǒng)進(jìn)行高報(bào)警；大于400t/h時(shí),系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警并立即停止CFW的切出。
1.3干燥機(jī)進(jìn)口煤粉溫度的測(cè)量
干燥機(jī)進(jìn)口煤粉溫度的值通過現(xiàn)場(chǎng)安裝的紅外式輻射溫度計(jì)直接測(cè)量得到。溫度正常（傳感器正常）時(shí),參與蒸汽流量的連鎖控制；異常（傳感器故障）時(shí)，禁止蒸汽流量公式法的使用。
1.4干燥機(jī)進(jìn)口壓力的控制
干燥機(jī)進(jìn)口壓力的控制主要是為了保證干燥機(jī)在一定的負(fù)壓下工作，從而防止干燥機(jī)內(nèi)粉煤爆炸，設(shè)置壓力PIC（進(jìn)口）控制回路，由壓力變送器PT（進(jìn)口）、控制器PIC（進(jìn)口）、引風(fēng)機(jī)C（進(jìn)口）的變頻調(diào)速器組成，控制方式為PID控制。
引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，會(huì)加速干燥機(jī)內(nèi)氣體的排出，從而使干燥機(jī)內(nèi)部的負(fù)壓變大。引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，會(huì)減緩干燥機(jī)內(nèi)部氣體的排出，從而使干燥機(jī)內(nèi)部的負(fù)壓減小。因此，當(dāng)壓力變送器PT（進(jìn)口）測(cè)出的干燥機(jī)內(nèi)部壓力小于設(shè)定值時(shí)，PID調(diào)節(jié)模塊輸出給引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速器的電流就會(huì)減小，從而減緩引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)壓力變送器測(cè)出的干燥機(jī)內(nèi)部壓力大于設(shè)定值時(shí)，PID調(diào)節(jié)模塊輸出給引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速器的電流就會(huì)增大，從而加速引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而到達(dá)控制的目的。PIC（進(jìn)口）調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置：設(shè)置PIC（進(jìn)口）調(diào)節(jié)回路給定值SP設(shè)置為-100Pa，比例度設(shè)置為40%；積分時(shí)間設(shè)置為60s；斷開PIC（進(jìn)口）調(diào)節(jié)回路，將閥門PIC（進(jìn)口）設(shè)置到手動(dòng)輸出狀態(tài)，并設(shè)定閥門開度為50%，即C（進(jìn)口）風(fēng)機(jī)電機(jī)控制變頻調(diào)速器輸入為25Hz。
1.5干燥機(jī)出口物料溫度的控制
干燥機(jī)出口物料溫度的控制,為防止干燥機(jī)出口物料溫度TE（出口）過高，引起下游皮帶的損壞，設(shè)置了控制回路TIC（出口）。此回路由干燥機(jī)出口設(shè)置的熱電阻TE（出口）、控制器TIC（出口）、控制閥TCV（出口）組成。當(dāng)測(cè)量溫度高報(bào)警時(shí)，控制回路由手動(dòng)切換到自動(dòng)，按照操作人員設(shè)置的溫度給定值進(jìn)行自動(dòng)控制，控制閥TCV（出口）打開，給干燥機(jī)出口物料端噴水，降低物料溫度。當(dāng)高報(bào)警結(jié)束并延時(shí)判斷后，調(diào)節(jié)回路由自動(dòng)切換到手動(dòng)，輸出設(shè)置為0。當(dāng)測(cè)量溫度高高報(bào)警時(shí)，干燥機(jī)停止加熱。
1.6干燥機(jī)內(nèi)氧含量的控制
為了防止干燥機(jī)內(nèi)氧氣含量過高，引起粉煤爆炸，在干燥機(jī)載氣出口管道上設(shè)置含氧量分析儀AI（氧氣），當(dāng)含氧量大于高報(bào)警設(shè)定值時(shí)，打開控制閥給干燥機(jī)補(bǔ)充氮?dú)�，�?dāng)含氧量大于高高報(bào)警設(shè)定值時(shí)，同時(shí)打開切斷閥和氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥給干燥機(jī)內(nèi)部以及布袋除塵器補(bǔ)充氮?dú)�。另外�?dāng)系統(tǒng)開車和停車時(shí)，為防止粉煤爆炸，也應(yīng)對(duì)干燥機(jī)填充氮?dú)狻?/div>
2閃蒸罐的控制
閃蒸罐在煤調(diào)濕系統(tǒng)中的作用主要是把來自于冷凝罐的高溫高壓水瞬間變成蒸汽，形成的蒸汽一部分通入到空氣換熱器中與氮?dú)膺M(jìn)行換熱，另一部分通入到主排風(fēng)機(jī)后以便進(jìn)行罐內(nèi)壓力調(diào)節(jié)。閃蒸罐的控制主要有閃蒸罐液位的控制和閃蒸罐壓力的控制兩部分。
2.1閃蒸罐的液位控制
閃蒸罐的液位控制,為了保證閃蒸罐的液位保持在設(shè)定值下工作。設(shè)置液位LIC（閃蒸罐）控制回路，由液位變送器LT（閃蒸罐）、控制器LIC（閃蒸罐）、控制閥LCV（閃蒸罐）組成，控制方式為PID方式。
閃蒸罐的液位控制原理是：液位變送器LT（閃蒸罐）把實(shí)時(shí)的閃蒸罐的液位測(cè)量值輸入到PLC中，PLC把閃蒸罐的液位輸入值與閃蒸罐液位的設(shè)定值進(jìn)行比較，通過PID模塊處理后輸出一個(gè)調(diào)節(jié)量，由這個(gè)量來控制控制閥LCV（閃蒸罐）的開大或者關(guān)小，控制閥的開大或者關(guān)小決定了閃蒸罐液位的升高還是降低。
LIC（閃蒸罐）調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置：設(shè)置LIC（閃蒸罐）調(diào)節(jié)回路給定值SP設(shè)置為600mm，比例度設(shè)置為40%；將回路設(shè)定到自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)；此外,為了防止閃蒸罐中的水不能及時(shí)排出，在閃蒸罐前面的管道上設(shè)置了一連接蓄水槽的旁路管道，管道上設(shè)置了切斷閥。當(dāng)閃蒸罐液位高高報(bào)警時(shí)，直接打開此切斷閥，把本應(yīng)該進(jìn)入閃蒸罐的水直接排入到蓄水槽中，等到閃蒸罐液位恢復(fù)正常后關(guān)閉切斷閥。
2.2閃蒸罐的蒸汽壓力控制
閃蒸罐的蒸汽壓力控制,為了保證閃蒸罐的壓力保持在設(shè)定值下工作。設(shè)置壓力PIC（閃蒸罐）控制回路，由
壓力變送器PT（閃蒸罐）、控制器PIC（閃蒸罐）、控制閥PCV（閃蒸罐）組成，控制方式為PID控制。
閃蒸罐的蒸汽壓力的控制原理是：把壓力變送器PT（閃蒸罐）測(cè)量的實(shí)時(shí)壓力值輸入到PLC中，PLC再把閃蒸罐的壓力輸入值與閃蒸罐壓力的設(shè)定值進(jìn)行比較，然后再通過PID模塊后處理后輸出一個(gè)調(diào)節(jié)量，由這個(gè)量來控制控制閥PCV（閃蒸罐）的開大或者關(guān)小，控制閥的開大或者關(guān)小決定了閃蒸罐壓力的升高還是降低。
PIC（閃蒸罐）調(diào)節(jié)回路初始參數(shù)設(shè)置：設(shè)置PIC（閃蒸罐）調(diào)節(jié)回路給定值SP設(shè)置為200kPa，比例度設(shè)置為40%；積分時(shí)間設(shè)置為60s；將回路設(shè)定到自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。
3結(jié)束語
寶鋼股份的煤調(diào)濕控制系統(tǒng)是由負(fù)責(zé)電氣、儀表設(shè)備的人員自主集成的。控制系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)都是經(jīng)過自主討論、摸索、設(shè)計(jì)而成，在投產(chǎn)后續(xù)的維護(hù)過程中不斷進(jìn)行了完善，使整個(gè)煤調(diào)濕控制系統(tǒng)穩(wěn)定順行。
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