烧结配料的优化控制

烧结配料的优化控制

莱钢自动化部　杜春雷

[摘　要]莱钢银前配料PL C 系统针对常规控制存在的问题,通过实现料批控制功能和数字变频控制功能动态优化烧

结原料的配比,大大提高了烧结矿产品的质量。

[关键词]配料制度　料批控制　数字变频控制　优化控制

1.前言

随着工业自动化水平的提高和普及,计算机控制技术逐渐引入到烧结生产中,大多采用了DCS (集散控制系统)或PL C 控制系统,基本实现了烧结生产的自动化控制。但莱钢在烧结质量控制方面,特别是配料生产中缺乏优化控制手段,主要靠基础自动化及人工经验操作,输送到265m 2烧结机的各种原料难以得到理想化的配比,从而烧结矿的质量也难以保证。莱钢银前烧结PL C 系统通过实现料批控制功能和数字变频控制功能,从而实

现对烧结配料生产的优化控制。

2.莱钢银前烧结配料生产工艺概述

莱钢银前烧结配料室共有15个料仓,分别储存参与烧结的各种含铁原料、溶剂和燃料,由13台宽带给料机和两台双螺旋给料机(下生石灰)将原料打到13台配料称和两台螺旋称(称量生石灰),经过称量后按料头料尾对齐的原则配比后进入一混一皮带,再经过两台混合机加水搅拌均匀后,输送到265m 2烧结机。如下图1

。

配料是烧结生产的一个重要环节,它既影响着生产成本,又影响着高炉冶炼指标。

3.配料PL C 系统的硬件配置和组态软件3.1现场控制站选用QUAN TUM 系列PL C 完成基础设备级自动控制。3.2组态软件

采用基于M icrsoft W indow s 2000环境的CON CEPT 2.6编程软件,为整个控制系统提供一个统一的开发环境。监控软件

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采用功能强大的M P 7.2软件,可以实现实时过程监控和监督控制,报警和报警管理,历史数据,统计过程控制等。

3.3监控站

设置两个客户端,一台服务器。通过交换机统一挂在工业以太网上。

3.4网络通讯

银前烧结整个网络分控制级和监控管理级两级控制。控制级通过光纤将配料PL C 和熔燃、烧冷、筛分其它3套PL C 系统连接构成工业以太环网,通讯速率100M b s 。监控管理级采用C S 结构,通过交换机与其它3套PL C 进行实时通讯,通过数据库服务器与生产管理网络连接,实现生产数据的快速查询与

共享。

4.银前烧结的优化控制

4.1银前烧结生产的配料制度

配料的精确性在很大程度上取决于所采用的配料方法和配料计算方法,银前烧结采用较通用的单烧法,即以含铁原料(铁矿、混匀矿)作原料,按烧结矿技术条件的要求,配加适当的溶剂(白云石、石灰石、生石灰)和燃料(焦粉、无烟媒粉),使碱度或

M gO 的含量达到预定的规格。

通过管带机或汽车从原料场运送过来的烧结料集中于配料室,分门别类的储于15个料仓中,然后根据配料比进行配料

。

4.2实现料批控制功能

配料系统共有13台配料称和2台生石灰螺旋称,各配料量由计算机根据配料制度计算后统一设定,并采用了多种配比设置方式:即可按事先计算好的数值分别输入,也可按流量和各种

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料的百分配比自动计算设定,从而使现场操作人员根据现场实际工况,灵活实际地采用合适的设定方式,启动、变料、缓料、换仓一次设定发送完成。

为了提高配比精度,采用了料头料尾对齐的原则,即根据宽带(螺旋)给料机、配料称(生石灰螺旋称)、生石灰消化器从受料到出料的实际运行间隔,按照1#-15#仓的顺序,准确的确定各个设备的启动间隔。

考虑到实际生产中,配料称、螺旋称的精度要求相当高,在程序设计上,能自动修正校零、校称前后对应数据,即找出同一实物量值(如校称前设定值对应的实物量)在校称后与校称前的对应关系,以确保不因校零、校称改变工艺对比,保证生产的连续性。在每次退出校零、校称时,出现是否修正设定值的对话框,并确认执行与否。

4.3数字变频控制功能

为了较好地实现料批控制,对于宽带(螺旋)给料机的精确控制要求十分严格,速度控制的不稳定或精度达不到生产工艺的要求,将会直接影响烧结矿质量。通过施耐德变频器控制宽带给料机,改变了传统的面板控制、端子模拟量输入控制方式,而采用国际上最通用的M ODBU S协议进行通讯,避免了信号在传输过程中受到干扰,造成系统的不稳定。PL C和变频器均为数字控制器件,采用通讯控制变频器的输出频率,是一种直接的纯数字交换。具体控制原理如图2:

在生产过程中,系统通过调用信号数据库中配料参数优化数据,对下料量和配比系数进行设定,同时生成优化的P I D调节参数,通过优化参数对控制系统的干预,达到动态优化烧结原料配比的效果。见图3。

5.优化效果

为了更明显的看出优化后的实际效果,我们给出了主要的烧结矿技术指标,见表1。

表1　烧结矿主要技术指标

名 称碱度(R)M gO含量转鼓指数(T)筛分指数指标(%)1.82.1≥76<5.5允许波动范围±0.12±0.2--

注:碱度R(CaO Si O2)和M gO成分含量由技术中心根据高炉工况提供。

烧结矿技术指标、化学成分由品质保证部每天定时抽样检

查,我们在优化前后分别随机地记录了连续5次的主要技术指

标如表2,3。

表2　优化前主要技术指标

序号M gO Si O2CaO碱度转鼓筛分

11.795.3710.792.0175.35.79

22.265.2611.152.1275.005.55

32.305.3310.391.9576.695.47

42.064.998.981.8076.015.63

52.754.787.891.6574.395.61

表3　优化后主要技术指标

序号M gO Si O2CaO碱度转鼓筛分

11.855.469.881.8077.35.23

22.135.139.511.8578.005.30

32.045.209.291.7977.675.00

42.064.969.351.8976.675.35

52.054.899.301.9077.005.20

经过优化前后的主要技术指标对比,可以发现优化前烧结矿很多指标超出了允许波动范围,烧结矿的质量难以得到保证;优化后各项指标均达到了令人满意的结果。

6.总结

莱钢银前配料PL C系统主要实现以下控制功能:

(1)通过高速光纤工业以太环网实现了与烧结其它PL C系统以及与高炉、原料的通讯与数据共享,便于统一调度生产。

(2)应用程序结构化、模块化,达到了简单、实用、安全、可靠的要求,并且便于阅读、便于修改、易于拓展。

(3)采用宽带给料机——电子皮带秤——变频器进行数字配料优化称量,实现了自动变频调速,配料精确。起到了稳定配比、节约能源、提高效率的作用。

(4)实现料批控制,大大提高了配比的精度。

总之,莱钢银前配料PL C系统达到了动态优化烧结原料配比的效果。系统自投入运行以来,工作一直正常稳定,保证了烧结矿的含铁量、CaO含量、碱度、M gO、转鼓指数及筛分指数等主要技术指标稳定地控制在规定范围内,对于降低成本,提高烧结矿质量起到了关键性的作用。

参考文献

[1]康华光,邹寿彬.电子技术基础(数字部分),北京:高等教育出版社,2000.7,第4版.

[2]薛俊虎等.烧结生产技能知识问答,北京:冶金工业出版社,2003.2,第1版.

[3]王振龙.烧结原理与工艺,北京:兵器工业出版社,2002. 2,第一版.

[4]范晓慧,王海东.烧结过程数学模型与人工智能,长沙:中南大学出版社,2002.3.第一版.

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