工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，當(dāng)需要增大風(fēng)壓時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；還需要增大風(fēng)壓時(shí)，恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；仍需要增大風(fēng)壓時(shí)，所述變頻風(fēng)機(jī)增加工作頻率；當(dāng)需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述變頻風(fēng)機(jī)減小工作頻率；還需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小；還需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小。其優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)方式運(yùn)行的風(fēng)機(jī)機(jī)組，僅對(duì)部分風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。在實(shí)現(xiàn)變頻穩(wěn)定調(diào)節(jié)風(fēng)壓的基礎(chǔ)上，再與其它風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制，并入整體風(fēng)機(jī)機(jī)組管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及其方法，在工業(yè)爐燃燒過(guò)程中，保持工業(yè)爐助燃熱風(fēng)壓力平穩(wěn)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)爐風(fēng)機(jī)機(jī)組的風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)基本都是通過(guò)調(diào)節(jié)各風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開(kāi)度實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在90度范圍內(nèi)改變?nèi)~片角度，控制總管的輸出壓力參數(shù)。該方案特點(diǎn)是投資成本較低，但是風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)在做到節(jié)流的同時(shí)增加了管路阻力，電機(jī)需要消耗額外電能用于克服增加的管路阻力，引起能耗增加。
[0003]隨著電機(jī)變頻技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些單體風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)開(kāi)始采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，變頻調(diào)速在寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都具有高的調(diào)速效率，所以是一種比較理想的調(diào)速方式。在國(guó)外，如德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，在泵與風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方面已普遍應(yīng)用變頻調(diào)速。國(guó)內(nèi)的高參數(shù)、大容量電站機(jī)組的泵與風(fēng)機(jī)也常采用變速調(diào)節(jié)方式，以提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。變頻方案有許多優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行節(jié)能、啟動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)快速，但是其投資成本較高，同一臺(tái)風(fēng)機(jī)，采用變頻方案的投資可能是風(fēng)門調(diào)節(jié)方案的15?20倍。一般大型生產(chǎn)裝置，平時(shí)都是多臺(tái)風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行,如果均采用變頻驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī),投資太大。
[0004]因此，早期的風(fēng)機(jī)機(jī)組由于變頻技術(shù)還不成熟，均采用風(fēng)門調(diào)節(jié)技術(shù)來(lái)控制風(fēng)壓，現(xiàn)在的新上項(xiàng)目，如果機(jī)組臺(tái)數(shù)較多，受限于投資過(guò)大，仍然會(huì)優(yōu)先采用風(fēng)門調(diào)節(jié)技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在提供一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的存在缺陷。
[0006]本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，當(dāng)需要增大風(fēng)壓時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最大開(kāi)度，還需要增大風(fēng)壓時(shí)，恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門也處于最大開(kāi)度，仍需要增大風(fēng)壓時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)增加工作頻率；當(dāng)需要減小風(fēng)壓時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)減小工作頻率；當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)處于最小工作頻率，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減?。划?dāng)變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最小開(kāi)度，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小。
[0007]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，還可以具有這樣的特征:當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)的工作頻率處于最大，需要增大風(fēng)壓時(shí)，啟動(dòng)任意一個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
[0008]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:當(dāng)恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的處于最小開(kāi)度，需要減小風(fēng)壓時(shí)，關(guān)閉任意一個(gè)風(fēng)機(jī)。
[0009]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，還可以具有這樣的特征:關(guān)閉風(fēng)機(jī)時(shí)，關(guān)閉恒速風(fēng)機(jī)。
[0010]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，還可以具有這樣的特征:當(dāng)工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)。
[0011]另外，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，包括:送風(fēng)管道，與送風(fēng)管道連接的若干個(gè)變頻風(fēng)機(jī)、與送風(fēng)管道連接若干個(gè)恒速風(fēng)機(jī)和控制器；當(dāng)需要增大風(fēng)壓時(shí)，控制器先控制變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最大開(kāi)度，還需要增大風(fēng)壓時(shí)，控制器控制恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門也處于最大開(kāi)度，仍需要增大風(fēng)壓時(shí)，控制器控制變頻風(fēng)機(jī)增加工作頻率；當(dāng)需要減小風(fēng)壓時(shí)，控制器控制變頻風(fēng)機(jī)減小工作頻率；當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)處于最小工作頻率，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，控制器控制變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小；當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最小開(kāi)度，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，控制器控制恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小。
[0012]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)的工作頻率處于最大，需要增大風(fēng)壓時(shí)，控制器啟動(dòng)任意一個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
[0013]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:當(dāng)恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的處于最小開(kāi)度，需要減小風(fēng)壓時(shí)，控制器關(guān)閉任意一個(gè)風(fēng)機(jī)。
[0014]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:關(guān)閉風(fēng)機(jī)時(shí)，控制器關(guān)閉恒速風(fēng)機(jī)。
[0015]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:當(dāng)工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，控制器啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)。
[0016]發(fā)明的有益效果
[0017]本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及方法，針對(duì)采用風(fēng)門調(diào)節(jié)方式運(yùn)行的風(fēng)機(jī)機(jī)組，僅對(duì)部分風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。在實(shí)現(xiàn)變頻穩(wěn)定調(diào)節(jié)風(fēng)壓的基礎(chǔ)上，再與其它風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制，并入整體風(fēng)機(jī)機(jī)組管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)智能閉環(huán)雙變量調(diào)節(jié)，將風(fēng)門調(diào)節(jié)的風(fēng)壓控制與變頻調(diào)節(jié)的風(fēng)壓控制協(xié)調(diào)控制，達(dá)到投資低、節(jié)能效果好的目的。
[0018]本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及方法，利用PLC系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)組入口風(fēng)門開(kāi)度和電機(jī)變頻頻率協(xié)調(diào)控制，最小化管路風(fēng)阻，降低了能量損失，使之達(dá)到既能穩(wěn)定風(fēng)壓、滿足生產(chǎn)，又能實(shí)現(xiàn)電能消耗最小化運(yùn)行的目的。本發(fā)明控制精度高，節(jié)能效果明顯，有效降低設(shè)備投資。
[0019]本發(fā)明提供一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及方法在工業(yè)爐風(fēng)機(jī)機(jī)組風(fēng)壓控制精度和節(jié)能方面效果顯著，試驗(yàn)結(jié)果的具體性能指標(biāo)如下:
[0020]a.系統(tǒng)運(yùn)行率彡99.95%
[0021]b.相對(duì)噸鋼電耗下降彡15%
[0022]c.系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)彡8760h

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0026]圖1為本發(fā)明的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]如圖1所示，工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)包括:恒速風(fēng)機(jī)21、變頻風(fēng)機(jī)22、總管道4、分支管道
3、用戶設(shè)備5、逆止擋板6、風(fēng)壓傳感器、控制器以及控制面板。用戶設(shè)備為熱風(fēng)爐或高爐等需要風(fēng)機(jī)送風(fēng)的設(shè)備。
[0028]恒速風(fēng)機(jī)21具有恒速風(fēng)機(jī)風(fēng)門21-1，變頻風(fēng)機(jī)22具有變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22_2。
[0029]風(fēng)壓傳感器測(cè)試總管道內(nèi)的實(shí)際風(fēng)壓?？刂破鲗L(fēng)壓傳感器測(cè)試到的實(shí)際風(fēng)壓與設(shè)置的風(fēng)壓恒定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制風(fēng)機(jī)運(yùn)作。
[0030]傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式主要是調(diào)節(jié)入口風(fēng)門控制風(fēng)壓，所有風(fēng)機(jī)均為恒速風(fēng)機(jī)。為防止各支管供壓不一致，導(dǎo)致氣體回流或逆止擋板動(dòng)作，6臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)門開(kāi)度需統(tǒng)一調(diào)節(jié)，風(fēng)門開(kāi)度調(diào)節(jié)范圍為0°?90°。當(dāng)風(fēng)門開(kāi)度為0°時(shí)，總管風(fēng)壓為零；當(dāng)風(fēng)門開(kāi)度為90°時(shí)，總管風(fēng)壓為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)最大壓力(例如1Kpa)。如果總管壓力需保持在中間某值(例如7Kpa)，就需要相應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)門開(kāi)度在0°至90°某一角度。用戶流量變化時(shí)，總管壓力會(huì)隨之波動(dòng)，當(dāng)用戶流量增大時(shí)，總管壓力會(huì)降低，需要增大風(fēng)門開(kāi)度補(bǔ)充風(fēng)量；當(dāng)用戶流量減小時(shí)，總管壓力會(huì)增加，需要減小風(fēng)門開(kāi)度降低風(fēng)量。
[0031]本發(fā)明提供的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，將其中的2#、4#風(fēng)機(jī)由恒速風(fēng)機(jī)改為變頻風(fēng)機(jī)，當(dāng)需要控制總管壓力保持在恒定值時(shí)，可以采用同時(shí)改變?nèi)肟陲L(fēng)門，和改變變頻風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率兩種方法。一方面為防止各支管出現(xiàn)空氣倒灌或逆止擋板動(dòng)作，另一方面為保持風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行，應(yīng)保證風(fēng)門開(kāi)度盡量大，變頻頻率降低。風(fēng)門調(diào)節(jié)和變頻頻率的協(xié)調(diào)控制是關(guān)鍵。
[0032]當(dāng)運(yùn)行在I?2臺(tái)風(fēng)機(jī)的情況下，控制器優(yōu)先啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)。當(dāng)僅有變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行時(shí)，控制器可以綜合調(diào)節(jié)變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-1、變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行頻率，風(fēng)壓由低至高調(diào)節(jié)時(shí)，保持變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行頻率在最低值，變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2開(kāi)度調(diào)節(jié)風(fēng)壓閉環(huán)運(yùn)行，由于風(fēng)壓增大的需要，勢(shì)必會(huì)逐漸增大變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2開(kāi)度。當(dāng)風(fēng)壓穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí)，保持在風(fēng)門閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)；當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2開(kāi)度調(diào)節(jié)到達(dá)飽和狀態(tài)，且仍需要增大風(fēng)壓時(shí)，逐漸調(diào)高變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行頻率。當(dāng)風(fēng)壓穩(wěn)定在設(shè)定值時(shí)，保持在頻率閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)。當(dāng)頻率調(diào)節(jié)到達(dá)飽和狀態(tài)時(shí)，追加啟動(dòng)其它風(fēng)機(jī)。
[0033]當(dāng)風(fēng)壓由高至低調(diào)節(jié)時(shí)，按前述過(guò)程相反順序執(zhí)行；即優(yōu)先調(diào)低變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行頻率，當(dāng)頻率調(diào)節(jié)到達(dá)最低運(yùn)行頻率時(shí)，減小變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2開(kāi)度。當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)22的開(kāi)度最小時(shí)，仍需減小風(fēng)壓時(shí)，控制器停止一臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)22。
[0034]如果變頻風(fēng)機(jī)22作為主風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，按照僅有變頻風(fēng)機(jī)22工作的方式運(yùn)行的風(fēng)壓無(wú)法達(dá)到風(fēng)壓設(shè)定值時(shí)，應(yīng)當(dāng)追加一臺(tái)恒速風(fēng)機(jī)21，此時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)和恒速風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行。
[0035]當(dāng)變頻風(fēng)機(jī)和恒速風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，需要綜合調(diào)節(jié)變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2、恒速風(fēng)機(jī)風(fēng)門21-1、變頻風(fēng)機(jī)22的運(yùn)行頻率。當(dāng)風(fēng)壓由低至高調(diào)節(jié)時(shí)，需要保持變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行頻率在最低值、恒速風(fēng)機(jī)風(fēng)門21-1開(kāi)度在最小值，首先進(jìn)行變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)。隨著風(fēng)壓增加，進(jìn)入恒速風(fēng)機(jī)21-1風(fēng)門開(kāi)度調(diào)節(jié)狀態(tài)。當(dāng)恒速風(fēng)機(jī)21-1風(fēng)門調(diào)節(jié)飽和后，再進(jìn)入變頻風(fēng)機(jī)22運(yùn)行頻率調(diào)節(jié)狀態(tài)。
[0036]當(dāng)風(fēng)壓由高至低調(diào)節(jié)時(shí)，按前述過(guò)程相反順序執(zhí)行。該調(diào)節(jié)的順序是減低變頻風(fēng)機(jī)22的運(yùn)行頻率-調(diào)小變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門22-2-調(diào)小恒速風(fēng)機(jī)風(fēng)門21-1-停止一臺(tái)風(fēng)機(jī)?？刂破鲀?yōu)先關(guān)閉恒速風(fēng)機(jī)21。
[0037]特殊情況下，如變頻風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，會(huì)出現(xiàn)僅恒速風(fēng)機(jī)21運(yùn)行。當(dāng)僅有恒速風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，仍然采用根據(jù)風(fēng)門調(diào)節(jié)總管壓力的傳統(tǒng)方式。
[0038]入口風(fēng)門擋板開(kāi)度和風(fēng)機(jī)頻率協(xié)調(diào)控制工作原理:
[0039]當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)僅需運(yùn)行I?2臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)，優(yōu)先運(yùn)行變頻風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓按如上變頻調(diào)節(jié)方式穩(wěn)定在設(shè)定值。當(dāng)系統(tǒng)需要追加I?2臺(tái)恒速電機(jī)時(shí)，風(fēng)量、風(fēng)壓必定不足，變頻風(fēng)機(jī)按如上的閉環(huán)控制，必定工作在最大頻率50Hz狀態(tài)，此時(shí)即使立即啟動(dòng)恒速電機(jī)，也不可能出現(xiàn)空氣倒灌，實(shí)際投入恒速電機(jī)風(fēng)路時(shí)，先在風(fēng)門全關(guān)時(shí)啟動(dòng)恒速，再將風(fēng)門從全閉狀態(tài)逐漸打開(kāi)。當(dāng)管網(wǎng)壓力恢復(fù)到設(shè)定壓力時(shí)，風(fēng)門停止打開(kāi)。當(dāng)風(fēng)量過(guò)剩、風(fēng)壓偏大時(shí)，優(yōu)先停止恒速電機(jī)。停止恒速電機(jī)時(shí)，風(fēng)量必定過(guò)剩，變頻風(fēng)機(jī)按如上的閉環(huán)控制，必定工作在最低工作頻率(定義沖開(kāi)止回單向閥的變頻頻率為最低工作頻率，此時(shí)變頻風(fēng)機(jī)所供壓力大于總管壓力)，關(guān)閉恒速電機(jī)前，逐漸減小風(fēng)門，待風(fēng)門關(guān)閉后，恒速風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，在關(guān)閉風(fēng)門的過(guò)程中，變頻風(fēng)機(jī)通過(guò)提高工作頻率對(duì)風(fēng)門減小進(jìn)行補(bǔ)償。
[0040]圖2為本發(fā)明的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制流程圖。
[0041]如圖2所示，變頻與風(fēng)門調(diào)節(jié)均可對(duì)管網(wǎng)壓力產(chǎn)生影響，因此本控制系統(tǒng)為雙變量系統(tǒng)。對(duì)雙變量系統(tǒng)需進(jìn)行解耦控制，解耦控制問(wèn)題表示選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律將一個(gè)多變量系統(tǒng)化為多個(gè)獨(dú)立的單變量系統(tǒng)的控制問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)解耦以后，一個(gè)多輸入多輸出控制系統(tǒng)就解除了輸入、輸出變量間的交叉耦合，從而實(shí)現(xiàn)自治控制，即互不影響的控制。
[0042]當(dāng)恒速、變頻風(fēng)機(jī)同時(shí)投入運(yùn)行時(shí):
[0043]為減小功率損耗，恒速、變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門均優(yōu)先保持最大，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻頻率控制總管風(fēng)壓。當(dāng)頻率減小到fmin，若系統(tǒng)風(fēng)壓仍偏大，則通過(guò)調(diào)節(jié)恒速風(fēng)門開(kāi)度控制風(fēng)壓。若頻率達(dá)到fmin、，恒速風(fēng)機(jī)風(fēng)門開(kāi)度最小時(shí)，若總管風(fēng)壓仍偏大，再通過(guò)調(diào)節(jié)變頻風(fēng)門控制系統(tǒng)風(fēng)壓。當(dāng)頻率達(dá)到rmin，恒速、變頻風(fēng)門開(kāi)度均達(dá)到最小時(shí)，若總管風(fēng)壓仍然偏大，則系統(tǒng)請(qǐng)求停止I臺(tái)風(fēng)機(jī)。當(dāng)恒速、變頻風(fēng)門均保持最大,且變頻頻率已達(dá)到fmax，若總管風(fēng)壓仍然偏小時(shí)，系統(tǒng)請(qǐng)求追加I臺(tái)風(fēng)機(jī)。
[0044]以寶鋼熱軋1580加熱爐助燃風(fēng)機(jī)為試驗(yàn)對(duì)象，以本發(fā)明提供的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)及方法進(jìn)行改造試驗(yàn)。具體情況如下:
[0045]寶鋼股份1580熱軋目前有三座步進(jìn)式加熱爐，由于產(chǎn)能原因，大部分情況下，一般兩爐生產(chǎn)。每座加熱爐在設(shè)計(jì)時(shí)都設(shè)置了兩臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)提供助燃空氣。實(shí)際運(yùn)行中，從節(jié)能角度出發(fā)，在兩座加熱爐投用時(shí)，通常只開(kāi)2?3臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)，極少數(shù)情況下也有運(yùn)行I臺(tái)或4臺(tái)的情況。這些助燃風(fēng)機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)其進(jìn)口擋板開(kāi)度，在保證加熱爐入口助燃空氣壓力在7kpa時(shí)，滿足加熱爐正常運(yùn)行對(duì)風(fēng)量的需求。目前，風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開(kāi)度被限定在30%?72%之間變化，當(dāng)開(kāi)度低于30%時(shí)，則減少一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，當(dāng)開(kāi)度大于72%時(shí)，則增加一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。以上風(fēng)機(jī)為恒速風(fēng)機(jī)。
[0046]1580熱軋加熱爐助燃風(fēng)機(jī)共有6臺(tái)，這些風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)如下:
[0047]

額定流量84400m3/h

額定全壓13000pa

額定電壓6000V
額定電流47?49A
額定功率400?410kW
額定轉(zhuǎn)速1480rpm
[0048]改造前，1580熱乳加熱爐助燃風(fēng)機(jī)釆用入口風(fēng)門調(diào)節(jié)方式，在滿足生產(chǎn)要求的情況下，也同時(shí)存在二個(gè)問(wèn)題:
[0049]1、擋板調(diào)節(jié)在做到節(jié)流的同時(shí)增加了管路阻力，電機(jī)需要消耗額外電能用于克服增加的管路阻力，引起能耗增加；
[0050]2、調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度的效率較低，對(duì)風(fēng)壓變化的調(diào)節(jié)響應(yīng)慢；
[0051]改造后:
[0052]六臺(tái)風(fēng)機(jī)的2#、4#風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，大大減少了風(fēng)門調(diào)節(jié)導(dǎo)致的節(jié)流損失，在很大變工況范圍內(nèi)能夠使泵與風(fēng)機(jī)保持較高的運(yùn)行效率，大大降低了助燃風(fēng)機(jī)的能耗。
[0053]當(dāng)運(yùn)行在I?2臺(tái)風(fēng)機(jī)的情況下，優(yōu)先啟動(dòng)變頻風(fēng)機(jī)，保持變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)門最大開(kāi)度，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)控制管網(wǎng)壓力，這時(shí)恒速電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)門全關(guān)。當(dāng)風(fēng)壓不足，需要追加風(fēng)量時(shí)，再另外追加I?2臺(tái)恒速風(fēng)機(jī)。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，一般先啟動(dòng)電機(jī)，然后延時(shí)打開(kāi)風(fēng)門，隨著風(fēng)門由全關(guān)逐漸打開(kāi)，風(fēng)壓逐漸恢復(fù)，當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)壓滿足工藝需求時(shí)，風(fēng)門即保持在該位置。當(dāng)風(fēng)量需求降低，風(fēng)壓有上升趨勢(shì)時(shí)，則優(yōu)先停止恒速運(yùn)行的風(fēng)機(jī)。停止恒速風(fēng)機(jī)，先慢慢關(guān)閉風(fēng)門，當(dāng)風(fēng)門全閉時(shí)，關(guān)閉恒速風(fēng)機(jī)。在關(guān)閉風(fēng)門的過(guò)程中，送風(fēng)量逐漸減小，風(fēng)壓逐漸降低，這時(shí)變頻風(fēng)機(jī)通過(guò)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)壓力，不斷補(bǔ)充恒速電機(jī)停止造成的風(fēng)量損失，由于變頻風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)大大快于風(fēng)門調(diào)節(jié)，可迅速補(bǔ)充風(fēng)量，使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定在新的平衡點(diǎn)。
[0054]改造后工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)有以下幾種工作狀態(tài):
[0055]一、僅有恒速風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)
[0056]在恒速風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)的入口風(fēng)門開(kāi)度在手動(dòng)方式下以很小的幅度緩慢上升去追恒速風(fēng)門PID控制器輸出值，當(dāng)風(fēng)門開(kāi)度追上恒速風(fēng)門PID輸出值時(shí)，風(fēng)門的控制方式從手動(dòng)切換成自動(dòng)方式，風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度由壓力控制器PID控制。風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制時(shí)，有2個(gè)開(kāi)度限位，一個(gè)是追加開(kāi)度72%，一個(gè)是停止開(kāi)度30%，兩者的值可在控制面板中進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度超過(guò)追加開(kāi)度72%且延時(shí)時(shí)間到，控制將已被選擇為追加的風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)。同樣，在追加風(fēng)機(jī)剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)的入口調(diào)節(jié)閥在手動(dòng)方式下以很小的幅度緩慢上升，一直上升到與主風(fēng)機(jī)的入口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度相等時(shí)，追加風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥的控制模式從手動(dòng)切換成自動(dòng)，然后壓力PID調(diào)節(jié)主風(fēng)機(jī)和追加風(fēng)機(jī)的入口調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。以后的追加風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)也是同樣的。當(dāng)正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)的入口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度小與停止開(kāi)度30%且延時(shí)時(shí)間到，控制面板上停止確認(rèn)的按鈕將有紅色的背景閃爍，同時(shí)有聲音報(bào)警，提示操作人員。此時(shí)，操作人員選擇某一臺(tái)追加風(fēng)機(jī)為停止機(jī)。之后，按下停止確認(rèn)按鈕，風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥的模式將切換成開(kāi)度將按照一個(gè)固定速度下降，當(dāng)開(kāi)度下降到0.1%時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止。
[0057]二、僅有變頻風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)
[0058]當(dāng)選擇2#變頻風(fēng)機(jī)作為主風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，同時(shí)，選擇4#風(fēng)機(jī)為追加風(fēng)機(jī)?？梢渣c(diǎn)擊控制面板上的“啟動(dòng)”按鈕，啟動(dòng)主風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，控制面板上風(fēng)機(jī)圖標(biāo)的顏色從綠色變成紅色。風(fēng)機(jī)頻率先增加當(dāng)增到35Hz時(shí)，而后其對(duì)應(yīng)的風(fēng)門以每秒0.2的速度打開(kāi)，當(dāng)風(fēng)門開(kāi)度追上變頻風(fēng)門的PID調(diào)節(jié)輸出時(shí)，風(fēng)門由手動(dòng)方式切換為自動(dòng)方式。風(fēng)門的開(kāi)度跟隨的變頻風(fēng)門PID控制器的輸出調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)門開(kāi)度到100%時(shí)，如果壓力控制器的實(shí)際值沒(méi)有超過(guò)設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行變頻頻率的PID調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)的頻率從35Hz開(kāi)始增加，當(dāng)增到追加頻率即48Hz時(shí)提示追加風(fēng)機(jī)，頻率最大值為50Hz。延時(shí)一段時(shí)間，被選為追加風(fēng)機(jī)的4#風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，4#風(fēng)門的開(kāi)度此時(shí)以手動(dòng)的方式追2#變頻風(fēng)機(jī)的輸出值，追上后切換自動(dòng)方式；而后4#變頻風(fēng)機(jī)頻率追2#變頻風(fēng)機(jī)的頻率，追上后跟隨頻率PID控制器的調(diào)節(jié)。當(dāng)變頻風(fēng)門開(kāi)度小于停止開(kāi)度(可在控制面板上進(jìn)行設(shè)定)即30%時(shí)，控制面板上停止確認(rèn)的按鈕將有紅色的背景閃爍，同時(shí)有聲音報(bào)警，提示操作人員。此時(shí)，操作人員選擇某一臺(tái)追加風(fēng)機(jī)為停止機(jī)，之后，按下停止確認(rèn)按鈕，風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥的模式將切換成手動(dòng)并以一個(gè)固定速度下降，當(dāng)開(kāi)度下降到0.1%時(shí)，開(kāi)始降頻率，當(dāng)頻率降到34Hz時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止。4#變頻風(fēng)機(jī)作為主風(fēng)機(jī)，2#變頻風(fēng)機(jī)作為追加風(fēng)機(jī)同理。
[0059]三、既有恒速風(fēng)機(jī)又有變頻風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)
[0060]如果變頻風(fēng)機(jī)作為主風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，按照僅有變頻風(fēng)機(jī)工作的方式運(yùn)行。當(dāng)追加一臺(tái)恒速風(fēng)機(jī)時(shí)(追加方式如僅有恒速工作狀態(tài))，恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門手動(dòng)打開(kāi)追恒速PID控制器的輸出值，同時(shí)頻率在降，當(dāng)風(fēng)門開(kāi)度追上恒速PID輸出之后，變頻風(fēng)門PID調(diào)節(jié)、恒速風(fēng)門PID調(diào)節(jié)、變頻頻率PID調(diào)節(jié)三者之間的的關(guān)系按照如下方式切換:
[0061]當(dāng)測(cè)量的實(shí)際風(fēng)壓〈設(shè)定風(fēng)壓時(shí)，先進(jìn)行變頻風(fēng)門PID調(diào)節(jié)，當(dāng)變頻風(fēng)門的開(kāi)度大于100 %時(shí)，進(jìn)行恒速風(fēng)門PID調(diào)節(jié)，當(dāng)恒速風(fēng)門開(kāi)度大于100 %時(shí)，進(jìn)行變頻頻率PID調(diào)節(jié)，當(dāng)達(dá)到追加頻率(可在控制面板上進(jìn)行設(shè)定)即48Hz時(shí)，控制面板上追加確認(rèn)的按鈕將有紅色的背景閃爍，同時(shí)有聲音報(bào)警，提示操作人員追加風(fēng)機(jī)，變頻最大頻率50Hz。
[0062]當(dāng)測(cè)量的實(shí)際風(fēng)壓〉定風(fēng)壓時(shí)，先進(jìn)行調(diào)變頻頻率PID調(diào)節(jié)，當(dāng)變頻頻率小于48Hz時(shí)，進(jìn)行恒速風(fēng)門PID調(diào)節(jié)，當(dāng)恒速風(fēng)門開(kāi)度小于35%時(shí)，進(jìn)行變頻風(fēng)門PID調(diào)節(jié)，當(dāng)變頻風(fēng)門開(kāi)度小于變頻風(fēng)門停止開(kāi)度(可在控制面板上進(jìn)行設(shè)定)75%時(shí)，停止確認(rèn)的按鈕將有紅色的背景閃爍，同時(shí)有聲音報(bào)警，提示操作人員停止一臺(tái)風(fēng)機(jī)，變頻風(fēng)門最小開(kāi)度70%。
[0063]當(dāng)有多臺(tái)恒速風(fēng)機(jī)和變頻風(fēng)機(jī)時(shí)有同樣的控制方式。
[0064]工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)以風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)PLC為中心，以變頻器、風(fēng)門開(kāi)度為執(zhí)行對(duì)象，以HMI系統(tǒng)為過(guò)程監(jiān)控，將風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中樞，承擔(dān)著各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)執(zhí)行以及指令轉(zhuǎn)換與分配。
[0065]風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)(PLC)實(shí)現(xiàn)恒速/變頻風(fēng)機(jī)、風(fēng)門的遠(yuǎn)程啟停、閉環(huán)協(xié)調(diào)控制。整設(shè)備監(jiān)控HMI系統(tǒng)直觀反映運(yùn)行過(guò)程，顯示設(shè)備狀態(tài)，記錄管網(wǎng)壓力、流量數(shù)據(jù)，完成調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定及報(bào)警記錄、操作記錄、網(wǎng)絡(luò)診斷等功能。在風(fēng)機(jī)控制PLC、與高壓變頻裝置、HMI之間采用Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)通信，提高了系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)處理的速度、可靠性和安全性，同時(shí)，為以后系統(tǒng)的擴(kuò)展及改造提供了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0066]工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)系試驗(yàn)結(jié)果顯示:系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，并且增加了管網(wǎng)壓力控制精度，減小了噸鋼電耗。本調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)在寶鋼加熱爐的應(yīng)用，掌握了風(fēng)機(jī)節(jié)能改造控制技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了一種新的風(fēng)機(jī)機(jī)組運(yùn)行模式，投資成本有效降低，且風(fēng)機(jī)機(jī)組節(jié)能量和風(fēng)壓控制精度高。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)爐送風(fēng)方法，其特征在于: 當(dāng)需要增大風(fēng)壓時(shí)，變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最大開(kāi)度，還需要增大風(fēng)壓時(shí)，恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門也處于最大開(kāi)度，仍需要增大風(fēng)壓時(shí)，所述變頻風(fēng)機(jī)增加工作頻率； 當(dāng)需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述變頻風(fēng)機(jī)減小工作頻率；當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)處于最小工作頻率，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減??；當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最小開(kāi)度，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)爐送風(fēng)方法，其特征在于: 當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)的工作頻率處于最大，需要增大風(fēng)壓時(shí)，啟動(dòng)任意一個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)爐送風(fēng)方法，其特征在于: 當(dāng)所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的處于最小開(kāi)度，需要減小風(fēng)壓時(shí)，關(guān)閉任意一個(gè)風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)爐送風(fēng)方法，其特征在于: 關(guān)閉風(fēng)機(jī)時(shí)，關(guān)閉所述恒速風(fēng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)爐送風(fēng)方法，其特征在于: 當(dāng)所述工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)所述變頻風(fēng)機(jī)。
6.一種工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，包括:送風(fēng)管道，與所述送風(fēng)管道連接的若干個(gè)變頻風(fēng)機(jī)、與所述送風(fēng)管道連接若干個(gè)恒速風(fēng)機(jī)和控制器；其特征在于: 當(dāng)需要增大風(fēng)壓時(shí)，所述控制器先控制所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最大開(kāi)度，還需要增大風(fēng)壓時(shí)，所述控制器控制所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度增大；當(dāng)所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門也處于最大開(kāi)度，仍需要增大風(fēng)壓時(shí)，所述控制器控制所述變頻風(fēng)機(jī)增加工作頻率； 當(dāng)需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述控制器控制所述變頻風(fēng)機(jī)減小工作頻率；當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)處于最小工作頻率，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述控制器控制所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小；當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng)門處于最小開(kāi)度，還需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述控制器控制所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的開(kāi)度減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于: 當(dāng)所述變頻風(fēng)機(jī)的工作頻率處于最大，需要增大風(fēng)壓時(shí)，所述控制器啟動(dòng)任意一個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于: 當(dāng)所述恒速風(fēng)機(jī)的風(fēng)門的處于最小開(kāi)度，需要減小風(fēng)壓時(shí)，所述控制器關(guān)閉任意一個(gè)風(fēng)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于: 關(guān)閉風(fēng)機(jī)時(shí)，所述控制器關(guān)閉所述恒速風(fēng)機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于: 當(dāng)所述工業(yè)爐送風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所述控制器啟動(dòng)所述變頻風(fēng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】F23N3/00GK104141964SQ201410163159
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】么淑華, 沈宏杰, 陸德忠, 喬廣榮, 王春松, 盛東民, 房繼虹, 周平, 張貴成, 李鵬飛 申請(qǐng)人:上海金自天正信息技術(shù)有限公司