一种炉窑成品石灰温度控制方法与流程

本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于炉窑成品石灰的温度控制方法。

背景技术：

炉窑是用于生产冶金石灰的设备，主要可用来生产高质量的活性石灰，满足炼钢需要。

单斗提升机将石灰石运至窑顶，经料斗、密封闸门及旋转布料器进入窑内。窑内有上、下两层烧嘴并均匀错开布置，将窑分成两个煅烧带，上煅烧带为逆流，下煅烧带为并流。并流带下部为冷却带，石灰在冷却带的底部经外加空气冷却后通过出料装置排出，冷却带的空气经预热后汇集到冷却空气环管中，作为助燃空气送到各个烧嘴。整个炉窑生产流程中，成品石灰在冷却带的温度冷却控制至关重要。若石灰的冷却温度控制过低，会影响石灰的质量，浪费能源；并且，石灰的冷却温度控制过高，会直接损坏下游设备。

一般石灰进入冷却带需冷却至200度以下，再进入成品输送系统。

现有的传统控制方法处于手动控制(如图1中所示)，具体是调节冷风进气流量大小，若石灰温度过高(温度范围在200度以上)，则需不断调整变频器频率，改变电机转速，也就是改变供风流量。

由于现有的传统控制方法是手动作业，经验性太强，不同的人对参数的调整幅度及对参数的预判值不同，导致石灰温度稳定性差，调节过于频繁，不利于石灰正常生产。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种炉窑成品石灰温度控制方法，该技术方案以温度设定值SP为基准值，当石灰温度偏离温度设定值SP时，通过自动调节变频器电流给定值大小，也就是调节冷风流量大小，从而确保石灰温度恒定，避免设备受损。

本发明的技术方案是：提供一种炉窑成品石灰温度控制方法，包括采用可调风 门和变频风机对进入石灰冷却带的自然空气进行调节，以调节冷风进气流量大小，进而达到控制冷却石灰温度的目的；其特征是：

预先设定一个温度设定值SP，当位于炉窑冷却带内的石灰温度偏离设定值SP时，通过自动调节变频器电流给定值大小，来调节变频风机的速度，进而调节冷风流量大小，从而确保石灰温度恒定，避免设备受损；

所述的温度控制方法，通过在现有变频风机调温系统的基础上，增设一个温度信号采集单元和一个温度控制单元，来实现所述的炉窑成品石灰温度的自动/手动控制；

其中，所述的温度信号采集单元内的温度信号取样管部件，位于所述的炉窑冷却带内，温度信号采集单元检测出来的信号，经变送器转化成4-20MA电流信号输送至所述的温度控制器内，至PLC模拟量输入通道，经中央控制器CPU处理后转换成实际值，将这一实际值作为冷却石灰温度检测过程值PV；

所述的控制单元结合冷却石灰检测过程值PV值和设定值SP，利用PID调节，通过控制器PIC111的控制信号输出值OP输出，来控制所述变频器电流给定值，通过控制变频器的电流给定，最终达到控制变频风机的速度；

当变频风机的速度改变时，炉窑石灰带内温度同时改变；

当炉窑冷却带内部温度检测过程值PV高于温度设定值SP时，所述的控制单元增加变频器电流给定值，变频器输出频率上升，变频电机速度增加，同时风机转速也加快，冷风进气流量增加，此时炉窑冷却带内温度降低，直到来自温度信号采集单元的温度检测过程值PV达到SP值；

当炉窑冷却带内部温度检测过程值PV低于温度设定值SP时，所述的控制单元减少变频器电流给定值，变频器输出频率下降，变频电机速度减少，同时风机转速也减少，冷风进气流量减弱，此时炉窑冷却带内温度上升，直到来自温度信号采集单元的温度检测过程值PV达到SP值。

其中，所述的PID调节分为自动控制和手动控制两种控制方式。

具体的，在所述的自动控制控制方式中，PLC进行全自动控制，在温度设定值SP设定好后，控制器PIC111的输出值OP会自动调整输出值，不需要进行人工干预，最终，测温点的石灰检测过程值PV值和设定值SP达到或保持一致。

具体的，在所述的手动控制控制方式中，在上位机或控制单元上给定一个输出值，通过控制器PIC111的OP值，直接输出给所述的变频器进行控制，所述的冷却石灰温度检测过程值PV与温度设定值SP不进行比较。

具体的，所述的温度信号采集单元在炉窑冷却带内与出风管道连接处开一小孔，插入热电阻，通过热电阻检测所述的冷却石灰温度检测过程值PV。

进一步的，在所述的自动控制方式，在执行过程中，将温度控制器PID调节器的参数整定值如下：

比例系数P为0.001；

积分时间常数I为600S；

微分时间常数D为5S；

所述的炉窑成品石灰温度控制方法，将温度控制器PID调节器的上述参数整定值值送入PLC的数据寄存器中，将温度设定值SP设置为200度，温度控制器锁定该值，此时控制器PIC111的控制信号输出值OP会自动调整，通过控制和调节变频器电流给定值的大小，使得冷却石灰温度检测过程值PV自动跟随温度设定值SP上下移动，最终过程值PV接近温度设定值SP，也就是过程值PV在200度进行定量控制，以确保石灰进入炉窑冷却带内温度稳定受控。

本发明技术方案所述的炉窑成品石灰温度控制方法，以温度设定值SP为基准值，当石灰温度偏离温度设定值SP时，通过自动调节变频器电流给定值大小，也就是调节冷风流量大小，从而确保石灰温度恒定，避免设备受损。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.通过引入自动温度控制系统，自动调节变频器电流给定值大小，进而自动调节冷风流量大小，从而确保石灰温度恒定；

2.采用计算机控制系统，对炉窑冷却带内温度进行自动调节控制，石灰在冷却带内温度稳定受控，质量指标满足炼钢需要，可确保石灰温度恒定，避免设备受损。

附图说明

图1是原生产工艺图；

图2是本发明技术方案的生产工艺图；

图3是本发明自动控制流程方框图；

图4是本发明温度PID控制框图；

图5是本发明变频器控制原理图。

图中QL为空气开关，LI1为正向启动端，K1为常开触点，LI2为反向启动端，K2为常开触点，AI1A为模拟量输入端，AI2为模拟量输入端，COM为公共端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明目的在于提供一种冷却石灰温度控制方法，其以温度设定值SP(200度)为基准值，当石灰温度偏离温度设定值SP时，通过自动调节变频器电流给定值大小，也就是调节冷风流量大小，从而确保石灰温度恒定，避免设备受损。

图2中，本发明的技术方案，提供了一种炉窑成品石灰温度控制方法，包括采用可调风门和变频风机对进入石灰冷却带的自然空气进行调节，以调节冷风进气流量大小，进而达到控制冷却石灰温度的目的；其发明点在于：

所述的温度控制方法，通过在现有变频风机调温系统的基础上，增设一个温度信号采集单元和一个温度控制单元，来实现对所述炉窑成品石灰温度的自动/手动控制。

所述的温度控制方法，预先设定一个温度设定值SP，当位于炉窑冷却带内的石灰温度偏离设定值SP时，通过自动调节变频器电流给定值大小，来调节变频风机的速度，进而调节冷风流量大小，从而确保石灰温度恒定，避免设备受损。

本技术方案中所涉及的装置主要有二个单元(见图2)，一是温度信号采集单元，二是温度控制单元。

温度信号采集单元内温度信号取样管部件位于炉窑冷却带内，检测出来信号经变送器转化成4-20MA电流信号输入温度控制器内，至PLC模拟量输入通道，经中央控制器CPU处理后转换成实际值，将这一实际值作为冷却石灰温度检测过程值，用PV表示(见图4)。正常情况下冷却石灰温度PV值为200度。

控制单元主要是结合冷却石灰检测过程值PV值和设定值SP，利用PID调节，通过控制器PIC111OP值输出来控制变频器电流给定，现PIC111OP值为0％-100％对应变频器电流给定范围为4-20MA，此时对应变频器输出频率为0-50HZ，对应变频电机转速为0-1500转/分，因变频电机与风机直接相连，通过控制变频器的电流给定最终达到控制风机速度，也就是当风机速度改变时炉窑石灰带内温度同时改变，当炉窑冷却带内部温度检测过程值PV(图4)高于设定温度值200度(设定值SP)，控制单元则会增加变频器电流给定，变频器输出频率上升，变频电机速度增加，同时风机转速也加快，风量增加，此时炉窑冷却带内温度降低，直到PV值达到SP值。

同理，当冷却带内温度检测过程值PV(图4)低于设定温度200度(设定值SP)时，控制单元则会减少变频器电流给定，变频器输出频率下降，变频电机速度减少， 同时风机转速也减少，风量减弱，此时冷却带内温度缓慢上升，直到PV值达到SP值。

本技术方案中的PID温度控制分为自动控制和手动控制两种方式(见图3)。

自动控制即由PLC进行全自动控制，设定值(SP)设定好后，输出值(OP)会自动调整输出值，不需要进行人工干预，最终测温点过程值(PV)与设定值(SP)值一致。

很明显，在自动控制模式下，整个温控系统构成一个闭环温度自动调节/控制系统。

手动控制即在上位机上给定一个输出值，通过输出值(OP)直接输出控制，PV值与SP值不比较。在正常情况下都是自动方式下运行(见图3和4)。

很明显，在手动控制模式下，整个温控系统构成一个开环温度自动调节/控制系统。

在正常生产过程中，主要采用自动控制模式，而手动控制模式是作为自动控制模式故障或自动控制系统检修时的应急处理手段。

所述温度信号采集单元实施主要是通过监控温度点，具体是在炉窑冷却带内与出风管道连接处开一小孔插入热电阻，热电阻选用PT100型范围在0-300度(见图2中所示)，热电阻信号线用屏蔽电缆先送至隔离器输入端，隔离器输出端再送至PLC模拟量输入模块140ACI04000端子上，温度量程对应关系为0-300度对应4-20MA，也就是现场显示温度300度，PLC模拟量输入模块140ACI04000端子上为20MA，现场显示温度200度，PLC模拟量输入模块140ACI04000端子上应为14.7MA，这样就将现场温度信号转换为4-20ma电流信号送至PLC控制。

温度控制单元具体实施见图3—图5中所示，控制分为自动控制和手动控制两种方式。手动控制即在计算机上给定一个输出值OP(见图4)，如画面显示OP值50％(说明变频器AI2收到给定电流为12MA，此时电机转速750转/分，查看炉窑冷却带内温度控制器显示，如PV值大于SP值(见图4)，则要增大OP值开度，假设开至60％，这时外界空气进入冷却带内流量相应增大，温度会下降，最终PV过程值接近SP设定值200度。

在图5中，QL为空气开关，LI1为正向启动端，K1为常开触点，若K1闭合，LI1收到24V电源，主电机正向启动，LI2为反向启动端，K2为常开触点，若K2闭合，LI3收到24V电源，主电机反向启动，AI1A为模拟量输入端，电压范围0-10V，不同电压给定可调节变频器速度，AI2为模拟量输入端，电流范围4-20ma，不同电流给定可调节变频器速度，COM为公共端。

在正常情况下都是自动方式下运行，自动控制即由计算机进行全自动控制，不需要进行人工干预；程序在执行中将温度控制器PID调节器的参数整定值比例系数P为0.001、积分时间常数I为600S、微分时间常数D为5S的值送入PLC的数据寄存器中，现输入SP设定值为200度(根据工艺可调整)，系统锁定该值，此时温度控制器FIC111OP输出值会自动调整，对应过程值PV(图4)自动跟随SP设定值上下移动，最终PV值接近SP值也就是PV过程值在200度进行定量控制，确保石灰进入炉窑冷却带内温度稳定受控，质量指标满足炼钢需要，经济效益显著。

由于本技术方案针对现有的手动温控系统，是在现有手动温控系统上的改进，其基于现有的手动温控系统，仅仅增加了温度信号采集单元和温度控制单元，即使原有的手动温控系统具有了自动温度控制的功能，其改造成本低廉，控制可靠性高，易于实现，有助于现场生产设备的改造和升级，使现有设备发挥出更大的功能，降低生产成本，提高企业的经济效益。

由于本发明通过引入自动温度控制系统，自动调节变频器电流给定值大小，进而自动调节冷风流量大小，从而确保了成品石灰的温度恒定；其采用计算机控制系统，对炉窑冷却带内温度进行自动调节控制，石灰在冷却带内温度稳定受控，质量指标满足炼钢需要，可确保石灰温度恒定，避免设备受损。

本发明可广泛用于炉窑成品石灰的温度控制领域。