摘 要：对莱钢转底炉配料自动控制系统和主抽布袋除尘自动控制系统优化，增强了转底炉的稳定性，节约成本，增加效益。

关键词：转底炉；自动控制；配料；布袋除尘器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.023

0 引言

莱钢20万吨转底炉是将铁精粉、煤粉、除尘灰等通过配料秤按一定的比例进行配料，通过强力混合机混匀并调整水分，通过压球机压制成型，经过烘干室干燥，转底炉本体焙烧，获得金属化球团矿，在冷却过后可作为高炉的原料使用。此外通过主抽布袋除尘系统将烟气中所含有的锌提炼出来，产生经济效益。自该项目投运以来，由于是新工艺，整个工艺线设备的自动控制系统设计不是很完善，经常出现一些制约生产以及影响成品矿的金属化率和锌的回收率的问题，因此对该工艺线设备自动控制技术进行创新改善和优化是十分必要的。

1 配料自控系统优化

配料部分按工艺要求，共分为两个系统分别控制，包括料仓上料控制和仓下混合配料控制两部分。在整个配混系统中一共有三条料线可供选择，一条是除尘灰配混料线，一条是除尘灰和混合料配混料线，另一条是干返料上料料线。

配料室一共有15个料仓，分为2排，一排有5个仓、另一排有10个仓，第一排5个仓是2个煤粉仓、2个选后精粉料仓、1个返料仓，仓下采用皮带秤配料；另外10个仓为除尘灰仓，通过叶轮给料机、电子皮带秤出料实现除尘灰按一定比例配比，转底炉除尘灰定量出料设备为叶轮给料机、螺旋秤；配好的混合料分别经刮板机、斗式提升机、粉尘加湿机及皮带机送入强力混合机，混合料经加湿机加水，强力混合机搅拌混匀，然后通过皮带机输送到压球室。

在实际生产中，现场的生产环境非常复杂、恶劣，物料经常掺杂大的结块，而且有一定的粘度使得物料下料波动很大，而且还受机械设备震动，传感器磨损，给料设备形变等因素的影响，皮带秤自动控制系统的控制准确度并不高，系统误差较大，动态特性也不理想，使得控制系統无法实现理想的控制效果。在这里我们采用累计流量修正瞬时流量的控制技术，结合大滞后闭环控制PID控制算法应用在配料自动控制系统中，可以有效解决上述问题。

在图1中可以看出，经过优化后的系统属于一个多闭环控制系统。在这个系统中有两个闭环，其中内环根据设定流量Fgi与皮带秤测得的给料机反馈流量Ffi，通过PID调节去控制给料机的下料频率，使其给料流量Fi控制在设定值Fgi附近，这个闭环控制通过PLC实现。在内环中PID控制器是个大滞后闭环控制器，它有这样几个特点，一是让系统的响应时间大于圆盘的机械响应时间与物料从下料口到称量段时间之和，这样可以避免系统超调，二是在PID程序运算输出之前加一限定值，当输出量的变化值超过这个限定值时，用限定值代替PID程序运算输出，这样可以避免输出量的变化对圆盘转动稳定性的影响，三是先设定好圆盘的转速初值，圆盘启动经过几个周期的运行，瞬时流量达到PID调节范围内时，程序自动切换到PID调节，这样可以实现无扰动投入，这样的控制方式灵敏度较高，理论上讲能做到无误差调节。外环是根据当前的累积值Pfi和计划产量Pei之差△P来修正内环的设定值，这个闭环控制通过上位机实现。

通过控制优化，有效的解决了控制系统误差大，超调量大，动态特性不理想的难题，大大的增加了系统的稳定性。

2 主抽布袋除尘自控系统优化

主抽布袋除尘系统主要是回收烟气中的锌，经过生产实际情况，由于该布袋除尘系统的反吹控制是离线阀、脉冲阀都是以相同的时间间隔来动作（该反吹系统共有16个离线阀分别对应16个箱室，每个箱室对应6个脉冲阀，共有96个脉冲阀），致使每个离线阀对应的箱室里的氧化锌粉无法全部落到灰仓，运行时间较长后，由于转底炉的烟气温度过高，造成氧化锌粉把布袋糊死了，使主抽布袋除尘无法正常工作，造成停产。因此经过多次的总结原因以及和厂家的交流，找到了根源，对该布袋除尘的反吹控制进行优化是十分必要的。在现有的自动化控制基础上，对反吹控制方式进行改进，当系统选择自动反吹，5秒钟后第一个箱室的离线阀关闭，30秒后第一个箱室的脉冲阀开始反吹工作，当6个脉冲阀工作完毕后，离线阀继续保持关闭30秒后，再打开，然后第二个箱室开始进行反吹工作，依次类推，直到16个箱室反吹工作结束，完成一个循环，再回到第一个箱室进行第二、三、四……次循环。通过控制优化后，每个箱室得到了充足的时间来将氧化锌粉落入灰仓，不会有残余氧化锌粉糊在布袋上，而造成主抽布袋除尘无法正常工作，甚至造成停产。通过控制优化大大增加了生产的连续性和稳定性，同时也增加了氧化锌粉的回收率，也增加了布袋的使用寿命，节约了成本，具有可观的效益。工艺画面如图2所示：

3 生产应用效果

经查阅运行以来的操作值班记录及维护记录，自动控制系统运行稳定，监控画面、历史趋势采集数据正常，转底炉生产情况得到改善，实现了生球抗压强度在10 N以上，0.5 m的落下强度不应低于3次，生球中的破球（小于5mm）不得高于5%，粉料（小于3mm）要少于1%，成品球TFe含量高于70%，金属化率不低于70%，硫不高于0.3%的目标，实现最佳温度和焙烧控制，降低能耗比在13%左右。改造后转底炉主要生产数据如表1所示。

4 结束语

通过对该工艺线设备自动控制技术进行创新改善和优化后，增强了转底炉生产的稳定性，节省了生产成本，提高了生产效率，对于同行有着很好的借鉴价值和指导意义。

参考文献：

[1]胡寿松.自动控制原理[M].北京：国防工业出版社，1999.

作者简介：车浩然（1986-），男，本科，工学学士，工程师，从事自动化控制。