李阿楠（天津天鐵冶金集團(tuán)動(dòng)力廠，河北涉縣 056404）

JGC-30型稱重給煤機(jī)在混噴輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

李阿楠（天津天鐵冶金集團(tuán)動(dòng)力廠，河北涉縣 056404）

天鐵動(dòng)力廠在高爐送煤粉混噴改造工程中，輸煤系統(tǒng)新裝3臺(tái)JGC－30型稱重給煤機(jī)，結(jié)合其實(shí)際應(yīng)用情況，介紹了稱重給煤機(jī)的工作原理及控制系統(tǒng)。闡述了如何通過變頻器及PLC精確控制皮帶輸送恒質(zhì)給料，從而達(dá)到最佳配比實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，提高經(jīng)濟(jì)效益。

混噴 控制系統(tǒng) 稱重 給煤機(jī) 變頻器 傳感器

1 前言

天鐵動(dòng)力廠承擔(dān)著為煉鐵高爐送粉的主要任務(wù)，但隨著生產(chǎn)工藝要求的不斷提高，送粉量的不斷增加和降低生產(chǎn)成本等要求，原給煤系統(tǒng)過于陳舊，只能用一種燃煤原料進(jìn)行噴吹，由于無配比作用，不能對(duì)煤料進(jìn)行合理的分配和利用，耗煤量比較大，生產(chǎn)成本高，且整個(gè)設(shè)備占地面積大，空間利用率低，嚴(yán)密性較差，漏煤量大，易撒煤，既污染環(huán)境、浪費(fèi)能源，又無形中增加了運(yùn)行人員的勞動(dòng)量。

為了更好地滿足生產(chǎn)工藝、降低成本和節(jié)能環(huán)保的要求，在混噴改造工程中特在輸煤系統(tǒng)中新裝3臺(tái)JGC-30型電子稱重給煤機(jī)，能夠均勻、連續(xù)、定量地將燃煤輸送到磨煤機(jī)中，并在給煤運(yùn)行過程中對(duì)燃煤進(jìn)行精確計(jì)量。在此過程中，通過人工設(shè)定值燃燒控制系統(tǒng)的反饋信息調(diào)節(jié)給煤率，自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶的運(yùn)行速度，使輸入鍋爐的燃煤熱值與鍋爐自身所需要的熱值相匹配，實(shí)現(xiàn)了白煤和煙煤的合理配比。在很大程度上既提高了燃煤利用率，降低了生產(chǎn)成本，又減輕了操作工人的負(fù)擔(dān)，同時(shí)又引進(jìn)了大量的自動(dòng)控制技術(shù)。

2 給煤系統(tǒng)的工藝簡介

燃煤由原煤斗經(jīng)過進(jìn)煤口進(jìn)入3臺(tái)給煤機(jī)，分別由3臺(tái)給煤機(jī)內(nèi)部的傳送皮帶將燃煤輸送到卸料端，落入出煤口，進(jìn)入落煤斗，最終到皮帶，再由101#皮帶、102#皮帶、103#皮帶最終輸送到磨煤機(jī)，其中1#和3#給煤機(jī)主要負(fù)責(zé)輸送白煤，2#給煤機(jī)負(fù)責(zé)輸送煙煤。給煤機(jī)內(nèi)部的傳送皮帶下安裝有稱重托輥、稱重杠桿和稱重傳感器裝置，當(dāng)燃煤在輸送過程中產(chǎn)生重力作用時(shí)，會(huì)使稱重傳感器產(chǎn)生一個(gè)正比于皮帶載荷的電壓信號(hào)并入積算器，同時(shí)給煤機(jī)裝有的測(cè)速裝置可將輸送帶的速度轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)，通過對(duì)重量電信號(hào)和速度電信號(hào)進(jìn)行放大及A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將兩種數(shù)字相乘，對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，從而得到瞬時(shí)流量值和累計(jì)重量值，還可將結(jié)果以0～20 mA或4～20 mA的電源信號(hào)輸出。

在實(shí)際測(cè)出給煤率的同時(shí)，將此信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的給煤率信號(hào)或來自鍋爐燃燒控制系統(tǒng)要求的給煤率信號(hào)相比較。當(dāng)實(shí)測(cè)給煤率比設(shè)定值偏小時(shí)，通過變頻提高主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即改變給煤機(jī)的帶速，從而加大給煤機(jī)的給煤率，使給料機(jī)的實(shí)際給煤率與要求的給煤率相同；當(dāng)實(shí)測(cè)給煤率比設(shè)定值偏小時(shí)，則通過變頻降低主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變給煤機(jī)的帶速，從而減小給煤機(jī)的給煤率，以滿足鍋爐燃燒的需要。圖1為該控制系統(tǒng)工藝圖。其中3臺(tái)給煤機(jī)的工藝相同，僅以1臺(tái)為例。

3 控制系統(tǒng)的控制原理及組成

3.1 控制原理

稱重給煤機(jī)控制系統(tǒng)的原理是將測(cè)得的皮帶單位長度的燃煤重量m（kg/m）和皮帶的運(yùn)行速度v(m/s)兩個(gè)數(shù)值相乘得到實(shí)際的給煤率，再將此乘積值對(duì)時(shí)間t（s）進(jìn)行積分,進(jìn)而得到以噸為單位的實(shí)際給煤總重量?？刂葡到y(tǒng)在此過程中起著非常至關(guān)重要的作用，其連續(xù)不斷地對(duì)實(shí)際的給煤率與DCS的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，并將比較后的結(jié)果送入PID進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)偏離大小輸出相應(yīng)的信號(hào)值，通過變頻器改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢以改變給煤量，使之與設(shè)定值一致，以達(dá)到最佳的給煤率。給煤機(jī)稱重原理見圖2。

3.2 控制系統(tǒng)的組成

為保證可靠地實(shí)現(xiàn)工藝要求，并盡可能節(jié)省資金和安裝空間，本控制系統(tǒng)采用的硬件部分包括EV1000-4T0022G型艾默生變頻器配合西門子S7-400系列PLC作PID閉環(huán)控制，還包括給煤機(jī)測(cè)速機(jī)構(gòu)、給煤機(jī)控制器、壓力傳感器及各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。EV1000-4T0022G變頻器型號(hào)見表1。

變頻器作為變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置有很廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，操作面板和通訊模塊無任何工具，更換方便。變頻器根據(jù)接收到的給煤機(jī)控制器的4～20 mA速度給定信號(hào)相應(yīng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而調(diào)節(jié)給煤率。同時(shí)，還能發(fā)出工作/故障信號(hào)給PLC。本系統(tǒng)采用西門子S7-400系列PLC，其程序根據(jù)輸入的控制信號(hào)相應(yīng)傳輸給控制器、變頻器、繼電器等。

表1 EV1000變頻器型號(hào)

3.3 調(diào)速指令信號(hào)輸入與測(cè)速反饋信號(hào)輸出

變頻器的控制信號(hào)為0～10 VDC電壓信號(hào)或0～20 mA電流信號(hào)。為了更好地將30～1 500 Hz/10 VDC脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～10 V的模擬信號(hào)，特在本系統(tǒng)加裝了信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，此裝置能將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)作為調(diào)速指令輸入變頻器從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。同時(shí)，本系統(tǒng)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換電路將壓力傳感器采集到的實(shí)際重量信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換送至微機(jī)控制器進(jìn)行PID（比例積分）形成閉環(huán)控制，從而調(diào)節(jié)速度，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在給定值。

4 系統(tǒng)的工作方式

4.1 就地運(yùn)行方式

給煤機(jī)控制系統(tǒng)流程見圖3。

主控室發(fā)出給煤機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，確定控制柜急停按鈕沒有按下，且無保護(hù)停機(jī)信號(hào)，此時(shí)程序?qū)?dòng)給煤機(jī)運(yùn)行，然后經(jīng)過判斷決定進(jìn)入就地運(yùn)行方式或是遠(yuǎn)程控制。

4.2 遠(yuǎn)程控制方式

遠(yuǎn)程控制是給煤機(jī)控制系統(tǒng)的主要工作方式，在該工作方式下，給煤機(jī)接受來自主控室的啟動(dòng)停止信號(hào)和請(qǐng)求給煤率信號(hào)并實(shí)現(xiàn)煤量控制，即當(dāng)操作人員選擇遠(yuǎn)程控制方式時(shí)，給煤機(jī)將按要求的給煤率實(shí)現(xiàn)恒流量控制。

4.3 停止方式

當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，主控室發(fā)出給煤機(jī)停止信號(hào)，逐漸停下皮帶，給煤率逐漸降低為零，最后停清掃鏈，進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。

5 系統(tǒng)功能及故障解決

本系統(tǒng)具有堵煤報(bào)警功能、漏煤報(bào)警功能及皮帶跑偏報(bào)警功能。例如當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出堵煤或皮帶跑偏報(bào)警時(shí)，變頻器顯示屏上就會(huì)顯示出故障代碼E014，經(jīng)查閱EV1000變頻器使用手冊(cè)，電動(dòng)機(jī)有過載現(xiàn)象發(fā)生，原因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)過載保護(hù)系數(shù)設(shè)置不正確、電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載突變過大。經(jīng)研究對(duì)策，重新調(diào)整電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)參數(shù)并調(diào)整負(fù)載后，給煤機(jī)正常運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)輸出側(cè)缺相時(shí)，變頻器顯示屏顯示故障代碼E009，檢查變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的接線情況后，發(fā)現(xiàn)有斷線情況，經(jīng)妥善處理后，恢復(fù)正常。

6 結(jié)束語

稱重給煤機(jī)自混噴投產(chǎn)運(yùn)行以來，一直處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，給煤能力達(dá)到12～120 t/h，計(jì)量精度達(dá)到± 0.5%，控制精度達(dá)到±1%。該系統(tǒng)很好地適應(yīng)了設(shè)定值變化范圍大的情況，并且當(dāng)皮帶秤上物料忽然變化很大時(shí)，依然能確保很精確地控制和計(jì)量精度，也使得整個(gè)輸煤系統(tǒng)的可靠性能和自動(dòng)控制水平都有了一定的提高，減輕了操作和檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，變頻調(diào)速與原有的調(diào)速設(shè)備相比約節(jié)電40%，該系統(tǒng)一年內(nèi)就節(jié)省燃煤能源達(dá)4 000萬元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，滿足了特殊的環(huán)境和生產(chǎn)工藝要求，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。

Application of JGC-30 Weighing Coal Feeder to Conveying System of Coal Mixed Injection

Li Anan

Three new JGC-30 weighing coal feeder were installed in coal conveying system during BF coal mixed injection modification at Tiantie Power Plant.The paper explains the working principle and control system of coal feeder in combination with practice and expounds how to precisely control the belt to supply coal in constant flow with frequency converter and PLC,so as to achieve optimal distribution ratio, save energy,and protect the environment and increase economic benefit.

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（收稿 2011-03-09責(zé)編崔建華）

李阿楠，2005年7月畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事電氣控制技術(shù)管理工作。