CN107797512A - 一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统及控制方法，包括气动控制器、气动阀门定位器、烟气闸板、炉压传感器、排烟吸力传感器、变频器、变频风机及PLC系统。气动控制器接收PLC的模拟量输出模块AO给气动阀门定位器输出压力，控制烟气闸板开闭；炉压传感器将瞬时炉压转换成模拟量输入模块AI给PLC系统；排烟吸力传感器将烟道内瞬时排烟吸力转换成模拟量输入模块AI给PLC系统；变频器接收来自PLC系统的AO的输出电流作为控制量，控制变频风机转速达到控制排烟吸力作用。其有益效果是：可解决小停时炉内负压氧化和明火段负荷大范围调节时炉内压力的波动问题，减少炉内耐火材料的损耗，提高汽车钢产品的生产质量。

Description

一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及冶金炉窑技术领域的炉压控制技术，尤其是涉及一种明火式连退炉高级别汽车钢生产的炉压控制模型。

背景技术

生产高级别镀锌汽车钢，目前主要应用全辐射管退火炉。而将有明火段退火炉改造成全辐射管退火炉则需较大的费用。若不改造，生产线临时停车(小停)时对炉内非氧化气氛的破坏将影响高级别汽车钢产品的生产。

明火退火炉炉压的保持，除一部分氮气、氢气的工艺保护气外，炉膛内压力建立的方式主要为：明火段退火炉的明火烧嘴在炉膛内燃烧，其欠氧燃烧的废气直接喷到炉膛内，形成气流建立压力。控制炉膛压力的唯一手段是调节连接炉膛与烟道之间的翻版墙的开度。因此，明火烧嘴燃烧负荷的变化直接影响其燃烧产生尾气量的变化，是对炉膛内压力变化冲击的主要影响来源。当烧嘴负荷变化时，会造成明火段压力极具变化并影响其后部的辐射管等段。同时，当机组因维护和工艺准备等原因临时停车(小停)时，明火段的主烧嘴关闭，此时明火段无保压气源，因此，不可避免的造成炉区负压、炉内氧化气氛，在机组恢复起车生产后，对产品质量构成较大影响。

因此，如何保证明火段炉膛内的压力平衡，保证或最大可能的减少炉内负压持续的时间，关乎着炉内耐火材料的损耗和汽车钢的质量。目前，现有的明火炉内压力控制方法尚不能精确控制炉内压力和炉内各段压力的平衡，不能较好的阻止氧化气氛和污染气氛的进入，严重制约并影响着高级别汽车钢的生产。

发明内容

本发明提供了一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统及控制方法，可解决生产线临时停车(小停)时炉内负压氧化问题和明火段负荷大范围调节时炉内压力的波动问题，保持明火段炉膛内的压力平衡，保证或最大可能的减少炉内负压持续的时间，有效阻止氧化气氛和污染气氛的进入，减少炉内耐火材料的损耗，提高汽车钢产品的生产质量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统，包括气动控制器、气动阀门定位器、烟气闸板、炉压传感器、排烟吸力传感器、变频器、变频风机及PLC系统，其特征在于，所述气动控制器接收气动控制空气IA作为气源，同时接收PLC的模拟量输出模块AO的输出电流作为控制量，给气动阀门定位器输出压力作为控制气，气动阀门定位器连接着烟气闸板；炉压传感器设置在炉膛内，将瞬时炉压转换成模拟量输入模块AI的输入电流通过屏蔽线传输给PLC系统；所述排烟吸力传感器设置在烟道内，将烟道内瞬时排烟吸力转换成模拟量输入模块AI的输入电流通过屏蔽线传输给PLC系统；所述变频器接收来自PLC系统的模拟量输出模块AO的输出电流作为控制量，变频器通过屏蔽线与变频风机连接。

所述PLC系统优选ROCKWELL AB-1756系列PLC，其中的PID控制模块根据来自炉压传感器、排烟吸力传感器的模拟量输入模块AI的输入电流和SP给出的设定值，给出控制输出值给模拟量输出模块AO来分别控制烟气闸板的开闭及变频风机转速的大小。

所述气动控制空气IA优选某冷轧厂气动管网的20PSI N2；气动控制器优选SIEMENS的77-16IP变送器；气动阀门定位器优选SIEMENS的74SG；炉压传感器、排烟吸力传感器优选honeywell STD110系列差压传感器；变频器优选ROCKWELL_AB-Powerflex 700系列变频器。

一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制方法，在生产线临时停车(小停)时，其炉压控制原理是：

在炉区停炉后，首先由PLC系统判断判断起始条件：即明火段所有主烧嘴均匀已经关闭、调节炉压的烟气闸板在非手动状态、操作计算机画面上的按键处于烧嘴STOP状态；然后再利用炉压传感器判断压力降低，设定在实际值低于原设定值Xmm水柱压力时，认为是压力过低；经过设定延时Xs后，关闭原压力控制系统，直接将明火段烟气闸板关为0即可。

一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制方法，当明火段负荷大范围调节时，炉内压力波动的控制原理是：

首先由PLC系统判断起始条件：即根据采集的炉压传感器信息判断PLC控制输出模块AO的输出量是否达到100％、来自炉压传感器信息判断炉膛内压力是否达到预设值、来自排烟吸力控制器信息判断变频风机的实际排烟吸力是否达到预设的可允许的最大值，然后经过设定的系统稳定时间后，引入排烟吸力进行调节，调节方式为通过变频器调整变频风机转速，从而调节排烟吸力，每次增加排烟吸力1mm水柱，再进入下一个连续判断，循环控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)可解决生产线临时停车(小停)时炉内负压氧化问题，在炉区停炉后，由PLC系统判断判断明火段所有主烧嘴均匀已经关闭、调节炉压的烟气闸板在非手动状态、操作计算机画面上的按键处于烧嘴STOP状态；然后再利用炉压传感器判断压力降低，设定在实际值低于原设定值2mm水柱压力时，认为是压力过低；经过设定延时2S后，关闭原压力控制系统，直接将明火段烟气闸板关为0即可。原来自明火段烧嘴关闭时起，炉内负压持续时间约3分钟，现在仅为10秒左右，极大减少炉内负压时氧化气氛进入炉内。

2)可解决明火段负荷大范围调节时炉内压力的波动问题，由PLC系统判断炉压是否饱和、炉膛内压力是否达到预设值(19mm水柱)、变频风机的实际排烟吸力是否达到预设的可允许的最大值(11mm水柱)，然后经过2min系统稳定后，通过变频器调整变频风机转速，从而调节排烟吸力，每次增加排烟吸力1mm水柱，再进入下一个连续判断、循环控制，如此往复，即可有效减小明火段过大的炉膛内压力，保证明火段炉膛压力稳定，平衡。

3)减少炉内耐火材料的损耗，提高汽车钢产品的生产质量。

附图说明

图1是本发明的系统流程原理示意图；

图2是本发明之当机组临时停车(小停)时的炉压控制系统原理流程图；

图3是本发明之当明火段负荷大范围调节时炉内压力波动的控制原理流程图。

图中：1-气动控制气IA 2-气动控制器 3-气动阀门定位器 4-烟气闸板 5-变频风机 6-炉压传感器 7-模拟量输入模块AI 8-模拟量输出模块AO 9-PID控制模块 10-PLC控制程序中给PID模块的设定值SP 11-排烟吸力传感器 12-变频器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述的一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统，包括气动控制器2、气动阀门定位器3、烟气闸板4、炉压传感器6、排烟吸力传感器11、变频器12、变频风机5及PLC系统，所述气动控制器2接收气动控制空气IA1作为气源，同时接收PLC的模拟量输出模块AO8的输出电流作为控制量，给气动阀门定位器3输出压力作为控制气，气动阀门定位器3连接着烟气闸板4，以控制烟气闸板4的开闭程度，从而达到控制烟气量的大小；炉压传感器6设置在炉膛内，将瞬时炉压转换成模拟量输入模块AI7的输入电流通过屏蔽线传输给PLC系统；所述排烟吸力传感器11设置在烟道内，将烟道内瞬时排烟吸力转换成模拟量输入模块AI7的输入电流通过屏蔽线传输给PLC系统；所述变频器12接收来自PLC系统的模拟量输出模块AO8的输出电流作为控制量，变频器12通过屏蔽线与变频风机5连接，从而控制变频风机5的转速，达到调节烟气吸力的大小。

所述PLC系统优选ROCKWELL AB-1756系列PLC，其中的PID9控制模块根据来自炉压传感器6、排烟吸力传感器11的模拟量输入模块AI7的输入电流和SP10给出的设定值，给出控制输出值给模拟量输出模块AO8来分别控制烟气闸板4的开闭程度及变频风机5转速的大小，以控制排烟量及排烟吸力的大小。

所述气动控制空气IA1优选某冷轧厂气动管网的20PSI N2；气动控制器2优选SIEMENS的77-16IP变送器；气动阀门定位器3优选SIEMENS的74SG；炉压传感器6(1FPT)、排烟吸力传感器11(1EPT)优选honeywell STD110系列差压传感器；变频器12优选ROCKWELL_AB-Powerflex 700系列变频器。

一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制方法，在生产线临时停车(小停)时，其炉压控制原理是(见图2)：

在炉区停炉后，首先由PLC系统判断判断起始条件：即明火段所有主烧嘴均匀已经关闭、调节炉压的烟气闸板4在非手动状态、操作计算机画面上的按键处于烧嘴STOP状态；然后再利用炉压传感器6判断压力降低，设定在实际值低于原设定值2mm水柱压力时，认为是压力过低；经过设定延时2S后，关闭原压力控制系统，直接将明火段烟气闸板关为0即可。

一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制方法，当明火段负荷大范围调节时，炉内压力波动的控制原理是(见图3)：

首先由PLC系统判断起始条件：即根据采集的炉压传感器6信息判断PLC控制输出模块AO8的输出量是否达到100％、来自炉压传感器6信息判断炉膛内压力是否达到预设值(19mm水柱)、来自排烟吸力控制器11信息判断变频风机5的实际排烟吸力是否达到预设的可允许的最大值(11mm水柱)，然后经过设定的2min系统稳定后，引入排烟吸力进行调节，调节方式为通过变频器12调整变频风机5转速，从而调节排烟吸力，每次增加排烟吸力1mm水柱，再进入下一个连续判断，循环控制，如此往复，可有效减小明火段过大的炉膛内压力，保证明火段炉膛压力稳定，平衡。

Claims (5)

1.一种明火式连退炉汽车钢生产的炉压控制系统，包括气动控制器、气动阀门定位器、烟气闸板、炉压传感器、排烟吸力传感器、变频器、变频风机及PLC系统，其特征在于，所述气动控制器接收气动控制空气IA作为气源，同时接收PLC的模拟量输出模块AO的输出电流作为控制量，给气动阀门定位器输出压力作为控制气，气动阀门定位器连接着烟气闸板；炉压传感器设置在炉膛内，将瞬时炉压转换成模拟量输入模块AI的输入电流通过屏蔽线传输给PLC系统；所述排烟吸力传感器设置在烟道内，将烟道内瞬时排烟吸力转换成模拟量输入模块AI的输入电流通过屏蔽线传输给PLC系统；所述变频器接收来自PLC系统的模拟量输出模块AO的输出电流作为控制量，变频器通过屏蔽线与变频风机连接。

2.根据权利要求1所述的一种明火式连退炉高级别汽车钢生产的炉压控制系统，其特征在于，其中的PID控制模块根据来自炉压传感器、排烟吸力传感器的模拟量输入模块AI的输入电流和SP给出的设定值，给出控制输出值给模拟量输出模块AO来分别控制烟气闸板的开闭及变频风机转速的大小。

3.根据权利要求1所述的一种明火式连退炉高级别汽车钢生产的炉压控制系统，其特征在于，所述气动控制空气IA优选某冷轧厂气动管网的20PSI N2；气动控制器优选SIEMENS的77-16IP变送器；气动阀门定位器优选SIEMENS的74SG；炉压传感器、排烟吸力传感器优选honeywell STD110系列差压传感器；变频器优选ROCKWELL_AB-Powerflex 700系列变频器。

4.根据权利要求1所述一种明火式连退炉高级别汽车钢生产的炉压控制方法，其特征在于，在生产线临时停车(小停)时，其炉压控制原理是：

在炉区停炉后，首先由PLC系统判断起始条件：即明火段所有主烧嘴均匀已经关闭、调节炉压的烟气闸板在非手动状态、操作计算机画面上的按键处于烧嘴STOP状态；然后再利用炉压传感器判断压力降低，设定在实际值低于原设定值Xmm水柱压力时，认为是压力过低；经过设定延时XS后，关闭原压力控制系统，直接将明火段烟气闸板关为0即可。

5.根据权利要求1所述一种明火式连退炉高级别汽车钢生产的炉压控制方法，其特征在于，当明火段负荷大范围调节时，炉内压力波动的控制原理是：

首先由PLC系统判断起始条件：即根据采集的炉压传感器信息判断PLC控制输出模块AO的输出量是否达到100％、来自炉压传感器信息判断炉膛内压力是否达到预设值、来自排烟吸力控制器信息判断变频风机的实际排烟吸力是否达到预设的可允许的最大值，然后经过设定的系统稳定时间后，引入排烟吸力进行调节，调节方式为通过变频器调整变频风机转速，从而调节排烟吸力，每次增加排烟吸力1mm水柱，再进入下一个连续判断，循环控制。