煉鐵廠生石灰倉(cāng)頂除塵器及給料設(shè)備電控系統(tǒng)

胡 希（上海西重所重型機(jī)械成套有限公司，上海，201900）

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煉鐵廠生石灰倉(cāng)頂除塵器及給料設(shè)備電控系統(tǒng)

胡 希
（上海西重所重型機(jī)械成套有限公司，上海，201900）

摘要：煉鐵廠生石灰料倉(cāng)除塵器和給料設(shè)備是重要的工藝設(shè)備。除塵效果不好會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，給料設(shè)備的運(yùn)行是否順暢影響著生產(chǎn)效率和質(zhì)量。本文以除塵器和生石灰給料設(shè)備的電控性能為著眼點(diǎn)，從電氣的角度看問(wèn)題，較詳細(xì)地介紹了電氣控制方案，希望能提供應(yīng)用參考，和同行交流。

關(guān)鍵詞：生石灰；除塵器；控制系統(tǒng)

1 原倉(cāng)頂除塵器及給料設(shè)備的缺點(diǎn)

某煉鐵廠一、二期生石灰料倉(cāng)于1989年投入使用，由于倉(cāng)頂除塵器的過(guò)濾面積設(shè)計(jì)小于實(shí)際使用要求，導(dǎo)致除塵能力不足，且清灰方式為振打清灰，清灰效果差，繼而造成氣力輸送到石灰槽內(nèi)的壓力超過(guò)槽頂布袋的泄壓壓力，引起泄壓閥打開，造成二次揚(yáng)塵；當(dāng)安裝在泄壓閥上的二次除塵發(fā)生灌腸現(xiàn)象時(shí)，槽體壓力升高，存在使料倉(cāng)可能變?yōu)閴毫θ萜鞯奈ｋU(xiǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作維護(hù)人員的安全構(gòu)成很大的危害。為完善除塵器性能，改善操作維護(hù)人員的工作環(huán)境及工作的安全性，某煉鐵廠決定對(duì)一、二期6臺(tái)倉(cāng)頂除塵器進(jìn)行改造。

以C1、C2、C3、C4、C5分別作為6臺(tái)倉(cāng)頂除塵器所在工位的代號(hào)，除C1有2個(gè)料倉(cāng)、2臺(tái)除塵器外，其它都是1個(gè)料倉(cāng)、1臺(tái)除塵器，共6臺(tái)除塵器。

C4給料系統(tǒng)原設(shè)備是星型卸料閥用變頻電機(jī)，螺旋輸送機(jī)用工頻電機(jī)，皮帶稱（機(jī)）用變頻控制，實(shí)踐中螺旋給料和皮帶稱量系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)噴料現(xiàn)象，而且皮帶秤到加濕機(jī)頭部沒有完全密封，生產(chǎn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵嚴(yán)重。因此也需要對(duì)該部分進(jìn)行改造。

2 電氣方案

2.1 電動(dòng)蝶閥。在C1料倉(cāng)進(jìn)氣管尾部裝氣力輸送電動(dòng)蝶閥，C1有2個(gè)料倉(cāng)，故有2個(gè)蝶閥，并且對(duì)應(yīng)每個(gè)電動(dòng)蝶閥增加旁通手動(dòng)閥門便于檢修。C2一分為二，相應(yīng)地也變成有2個(gè)料倉(cāng)，也各安裝1個(gè)電動(dòng)蝶閥和手動(dòng)閥門。C3、C4料倉(cāng)各自進(jìn)氣管道尾部也裝1個(gè)電動(dòng)蝶閥和旁通手動(dòng)閥門。

2.2 料位計(jì)。每個(gè)料倉(cāng)都安裝高料位計(jì)、高高料位計(jì)，采用非接觸式的雷達(dá)波料位計(jì)。

2.3 除塵器有脈沖噴吹清灰功能。2.4 在C3、C4和C5每個(gè)倉(cāng)設(shè)置2臺(tái)空氣炮（氣源壓力0.3～0.7MPa），并且保留原有的料倉(cāng)振動(dòng)器，以此改善落料效果，滿足生產(chǎn)需要。

2.5 螺旋秤重裝置。螺旋輸送機(jī)的密封性較好，能更好地解決揚(yáng)塵問(wèn)題。拆除C4原有預(yù)給料螺旋機(jī)和皮帶秤，采用預(yù)給料螺旋機(jī)+螺旋秤形式。原輸送系統(tǒng)中，星型卸料閥用變頻電機(jī)，預(yù)給料螺旋輸送機(jī)用工頻電機(jī)，皮帶稱（機(jī)）用變頻控制。當(dāng)星型卸料閥給料增多時(shí)，由于螺旋輸送機(jī)是恒速，容易發(fā)生堵塞噴料。同時(shí)，計(jì)量秤皮帶機(jī)的速度對(duì)輸料量的影響也較復(fù)雜。皮帶機(jī)的前級(jí)是恒速螺旋機(jī)，如果皮帶機(jī)變慢，也容易噴料。為了解決原系統(tǒng)噴料問(wèn)題，改造后設(shè)備卸料閥和螺旋機(jī)用變頻電機(jī)（可變速），螺旋秤用工頻電機(jī)（恒速）。見下圖。

3 電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

（1）C1有大、小2個(gè)料倉(cāng)，每個(gè)料倉(cāng)各有進(jìn)氣蝶閥（電控），即共有2個(gè)電動(dòng)蝶閥（每個(gè)功率0.05KW，電流0.45A， AC380V）。當(dāng)料位低于高料位時(shí)開電控蝶閥，到達(dá)高高料位關(guān)蝶閥。到達(dá)高高料位設(shè)聲光報(bào)警，報(bào)警裝置安裝于控制柜上。

每個(gè)料倉(cāng)的高料位、高高料位信號(hào)、蝶閥開到位、關(guān)到位信號(hào)、過(guò)流報(bào)警信號(hào)送中控室DCS系統(tǒng)，再由中控室給出相應(yīng)的蝶閥控制信號(hào)到控制柜實(shí)現(xiàn)蝶閥控制。

每個(gè)倉(cāng)的高料位、高高料位信號(hào)，蝶閥開到位、關(guān)到位信號(hào)同時(shí)在控制柜上指示燈顯示。

倉(cāng)頂除塵器有脈沖噴吹清灰功能，由脈沖控制儀實(shí)現(xiàn)控制。小料倉(cāng)的倉(cāng)頂除塵器有7只脈沖閥，大料倉(cāng)的倉(cāng)頂除塵器有11只脈沖閥。

控制柜安裝在現(xiàn)場(chǎng)，在控制柜上可以手動(dòng)控制蝶閥、也可以根據(jù)料位信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制蝶閥，并可以切換到遠(yuǎn)程控制，由中控室來(lái)控制蝶閥。

（2）C2和C1類似，有大、小2個(gè)料倉(cāng)，每個(gè)料倉(cāng)各有進(jìn)氣蝶閥（電控），即共有2個(gè)電動(dòng)蝶閥（每個(gè)功率0.05KW，電流0.45A，AC380V），其電氣控制和C1相同。

脈沖噴吹清灰的控制和C1相同。

（3）C3是1個(gè)料倉(cāng)。其控制類似于C1。有脈沖噴吹清灰功能，9只脈沖閥，由脈沖控制儀實(shí)現(xiàn)控制。

C3增加2個(gè)空氣炮（每個(gè)空氣炮裝1個(gè)脈沖閥，手動(dòng)操作），操作箱裝在料倉(cāng)旁。空氣炮電源DC24V來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)控制柜。

（4）C4料倉(cāng)的電氣控制與和C3料倉(cāng)的電氣控制相同。

（5）C5的控制對(duì)象是2個(gè)空氣炮（每個(gè)空氣炮裝1個(gè)脈沖閥，手動(dòng)操作），控制箱裝在料倉(cāng)旁，在控制箱上操作。

除塵器有脈沖噴吹清灰功能，由脈沖控制儀實(shí)現(xiàn)控制。除塵器有12只脈沖閥。

（6）噴吹清灰控制要求：從第一個(gè)脈沖閥開始噴吹，按順序一直噴吹到最后一個(gè)脈沖閥完成，這樣為一個(gè)清灰周期。脈沖閥打開時(shí)間為0.1s（可調(diào)），脈沖閥之間的間隔時(shí)間為10s（可調(diào)），一個(gè)噴吹清灰循環(huán)周期時(shí)間間隔是1～120min（可調(diào)）。當(dāng)清灰間隔時(shí)間達(dá)到時(shí)，再進(jìn)行下一次清灰，清灰過(guò)程和上一次一樣。

根據(jù)上述對(duì)脈沖控制的要求，選用了上海袋式除塵配件有限公司的脈沖控制儀（DMK-6CSD-12-AC220V）實(shí)現(xiàn)脈沖控制。該脈沖控制儀的部分主要參數(shù)如下表。

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除了滿足脈沖時(shí)間和循環(huán)間隔要求外。本項(xiàng)目每個(gè)除塵器中所使用的清灰脈沖閥數(shù)量是7～12個(gè)，DMK-6CSD-12能滿足要求。

（7）螺旋稱重裝置和給料控制

螺旋秤的瞬時(shí)流量Qt為：

式中：k——修正系數(shù)（通稱稱重系數(shù)）由系統(tǒng)調(diào)試時(shí)確定的常數(shù)；

式中K0為綜合修正系數(shù)或稱綜合稱重系數(shù)。如果恒定，k0就為常數(shù) 。那么t0到t1時(shí)間段中螺旋秤的累計(jì)流量為：

由于螺旋旋轉(zhuǎn)每一圈輸出的體積是相同的，如果不考慮物料粒度、黏附性、流動(dòng)狀態(tài)等物理特性的影響，螺旋轉(zhuǎn)速n就能表征料流線速度（流量）。

計(jì)量螺旋秤的稱重傳感器（在稱重現(xiàn)場(chǎng)）給出瞬時(shí)重量信號(hào)（4～20mA），速度傳感器（在稱重現(xiàn)場(chǎng)）給出速度脈沖信號(hào)，這些信號(hào)送到稱重控制儀表（在電氣控制柜）中，經(jīng)過(guò)與設(shè)定流量值的比較運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，送出3個(gè)信號(hào)給中控室DCS（負(fù)荷率4～20mA/0～100%、輸送量/0～45t/h、馬達(dá)控制輸送4～20mA），由中控室DCS發(fā)出電機(jī)控制信號(hào)（電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指令、速度給定信號(hào)4～20mA）給變頻調(diào)速器，自動(dòng)調(diào)節(jié)星型閥和預(yù)給料螺旋機(jī)的速度，控制給料量。

由于計(jì)量螺旋中的物料流速無(wú)法直接測(cè)量，只能以螺旋轉(zhuǎn)速為代表。但是，螺旋轉(zhuǎn)速會(huì)隨著物料負(fù)荷、電網(wǎng)頻率和電壓等條件的波動(dòng)而變化。物料流速隨之變化，便產(chǎn)生計(jì)量誤差。通過(guò)設(shè)置測(cè)速系統(tǒng)，在計(jì)算料量時(shí)可以進(jìn)行速度補(bǔ)償。

控制柜和變頻器送出電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（電源準(zhǔn)備完畢信號(hào)、電機(jī)運(yùn)行中信號(hào)、電機(jī)故障信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速4～20mA）到中控室的DCS。

現(xiàn)場(chǎng)有螺旋秤操作箱。螺旋秤現(xiàn)場(chǎng)操作箱上有啟動(dòng)按鈕，停止按鈕，緊急停止鈕，故障指示燈，運(yùn)行燈，停止燈，試燈按鈕。

（8）中控室內(nèi)的DCS/PLC控制器十分重要，連接著工廠內(nèi)各生產(chǎn)部位，一旦損壞后果嚴(yán)重，所以螺旋秤、變頻器柜和中控室聯(lián)系的模擬量輸入輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離（本柜裝有信號(hào)隔離模塊）再送DCS/PLC，以分隔故障點(diǎn)，保護(hù)中控室控制器。

4 電動(dòng)蝶閥的控制形式和要求

圖4-1 單相電動(dòng)蝶閥的控制電路

圖4-2 計(jì)算機(jī)控制蝶閥的控制電路

電動(dòng)蝶閥自帶控制電路有多種形式，各有其應(yīng)用范圍。有些是適用于單相220V電機(jī)，如圖4-1，有些是適用于計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信號(hào)控制，如圖4-2，等等。形式差異很大，不能通用。所以有必要對(duì)蝶閥的控制要求作出說(shuō)明，以正確選用相應(yīng)的蝶閥自帶控制電路。

本次改造中所用電動(dòng)蝶閥自帶控制電路應(yīng)該符合下列條件：

（1）電動(dòng)蝶閥電源是3相、AC380V。

（2）電動(dòng)蝶閥必須有開啟到位信號(hào)和關(guān)閉到位信號(hào)，如上圖。

（3）電動(dòng)蝶閥可以不自帶過(guò)載保護(hù)。因?yàn)樵谄鋺?yīng)用的外圍電路已經(jīng)設(shè)計(jì)有過(guò)載保護(hù)。

圖4-3是符合條件的蝶閥自帶控制電路（框內(nèi)是自帶控制電路）。

圖4-3 三相電動(dòng)蝶閥的控制電路

參考文獻(xiàn)

孫秉禮 候貴斌.螺旋秤的發(fā)展和應(yīng)用.《四川水泥》，2014-11.

Dust collector and feeding equipment control system for the top of the iron making plant

Hu Xi
（Shanghai Heavy Machinery Co.， Ltd.，Shanghai，201900）

Abstract：Quicklime silo dust remover and quicklime feeding equipment are important technical equipment in ironmaking plant.Dust removal effect is not good will cause serious environmental pollution.The running states of feeding equipment affect production efficiency and quality.In this paper，focusing on the electrical performance of the dust collector and the quicklime feeding equipment，the electrical control solutions are introduced in detail.And I am glad to share experience with counterparts through this project.

Keywords：lime；dust collector；control system