專利名稱：高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)。
背景技術：
煉鐵高爐出鐵場在出鐵時由于高溫鐵水接觸空氣被氧化，往往會在出鐵口產(chǎn)生大量的粉塵，同時煉鐵高爐內充分燃燒的氣體及燃燒后產(chǎn)生的廢棄物形成煙氣均通過出鐵口排放。一般在高爐出鐵場均設有除塵系統(tǒng)捕集和處理高爐出鐵過程中產(chǎn)生的煙塵。除塵系統(tǒng)主要包括鐵溝、撇渣器、擺動流嘴、渣溝及除塵風機等，除塵風機通過工頻單元或變頻單元驅動，工頻單元和變頻單元采用互鎖單元切換，正常情況除塵風機由變頻單元驅動，工頻單元用于變頻單元或風機控制部分發(fā)生故障時，不應影響風機的啟動和運行，工頻單元是一種緊急運行的后備方式。除塵系統(tǒng)捕集開堵出鐵口時從出鐵口溢出的煙塵。目前，煉鐵高爐除塵系統(tǒng)大部分采用人工手動操作方式，對除塵系統(tǒng)進行干預，一般通過控制捕集處 電磁閥門的開關狀態(tài)，而除塵風機處于24小時全負荷運行狀態(tài)，除塵風機入口閥門全開，通過開閉吸塵點閥門調整風量，這種方式?jīng)]有根據(jù)高爐出鐵的實際情況對風機負荷進行相應調整，與工藝需求不匹配，造成較大電能浪費。目前除塵風機控制有以下幾個方面，采用風量檢測的方法，除塵風機風量與設定的風量比較，通過改變電機轉速調整風機風量，其調速比較頻繁，且投資和運行維護成本很高；采用溫度檢測的方法，根據(jù)打開出鐵口后，感應溫度變化來調節(jié)風機風速，實現(xiàn)風量調整。上述除塵風機的控制方式存在一定的滯后現(xiàn)象，且未考慮風機頻繁變速引起的疲勞損傷，對風機葉輪造成一定的傷害。同時除塵風機電能的有效計量也是十分重要的環(huán)節(jié)，關系著系統(tǒng)改造效果評估和改造收益的計算，而現(xiàn)有系統(tǒng)中并未考慮除塵風機工頻運行和變頻運行的電能計量。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)，利用本控制系統(tǒng)實現(xiàn)高爐大型除塵風機的智能控制，達到最佳節(jié)能效果，提高了除塵風機的使用壽命，并能得到準確的電能計量。為解決上述技術問題，本實用新型高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)包括除塵風機高壓電機、工頻單元、變頻單元和互鎖單元，所述工頻單元和變頻單元分別串接于所述高壓電機的控制主回路，所述互鎖單元通過高壓開關觸點互鎖所述工頻單元和變頻單元，所述控制系統(tǒng)還包括出鐵口狀態(tài)采集模塊、主控模塊、監(jiān)控模塊和電能計量模塊，所述出鐵口狀態(tài)采集模塊采集出鐵口電磁閥的狀態(tài)信號和異常信號并輸入所述主控模塊，所述主控模塊通過工業(yè)控制總線分別與所述監(jiān)控模塊、電能計量模塊、工頻單元和變頻單元實現(xiàn)通訊連接，所述電能計量模塊包括電能計量裝置和信號切換單元，所述信號切換單元的輸入端分別連接所述工頻單元和變頻單元的信號輸出端，所述信號切換單元的輸出端連接所述電能計量裝置的輸入端。[0006]由于本實用新型高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)采用了上述技術方案，即本系統(tǒng)的工頻單元和變頻單元分別串接于風機高壓電機的控制主回路，互鎖單元通過高壓開關觸點互鎖工頻單元和變頻單元，出鐵口狀態(tài)采集模塊采集出鐵口電磁閥的狀態(tài)信號和異常信號并輸入主控模塊，主控模塊通過工業(yè)控制總線分別與監(jiān)控模塊、電能計量模塊、工頻單元和變頻單元實現(xiàn)通訊連接，電能計量模塊包括電能計量裝置和信號切換單元，信號切換單元的輸入端分別連接工頻單元和變頻單元的信號輸出端，信號 切換單元的輸出端連接電能計量裝置的輸入端。本控制系統(tǒng)實現(xiàn)高爐大型除塵風機的智能控制，達到最佳節(jié)能效果，提高了除塵風機的使用壽命，并能得到準確的電能計量。
以下結合附圖
和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明圖I為本實用新型高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)的原理框圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)包括除塵風機高壓電機8、工頻單元5、變頻單元6和互鎖單元7,所述工頻單元5和變頻單元6分別串接于所述高壓電機8的控制主回路，所述互鎖單元7通過高壓開關觸點互鎖所述工頻單元5和變頻單元6，所述控制系統(tǒng)還包括出鐵口狀態(tài)采集模塊3、主控模塊2、監(jiān)控模塊I和電能計量模塊4，所述出鐵口狀態(tài)采集模塊3采集出鐵口電磁閥的狀態(tài)信號和異常信號并輸入所述主控模塊2，所述主控模塊2通過工業(yè)控制總線分別與所述監(jiān)控模塊I、電能計量模塊4、工頻單元5和變頻單元6實現(xiàn)通訊連接，所述電能計量模塊4包括電能計量裝置41和信號切換單元42，所述信號切換單元42的輸入端分別連接所述工頻單元5和變頻單元6的信號輸出端，所述信號切換單元42的輸出端連接所述電能計量裝置41的輸入端。本控制系統(tǒng)中，高壓電機是變頻單元或工頻單元控制的對象，并為除塵風機提供原動力和轉速調整；出鐵口狀態(tài)采集單元用于采集出鐵口電磁閥的狀態(tài)信號和異常信號，根據(jù)采集信號判斷該出鐵口是否出鐵，采集的數(shù)據(jù)作為分析預測及高壓電機控制的依據(jù)，從采集到的數(shù)據(jù)獲取當前生產(chǎn)的實際工況。主控模塊可以采用可編程邏輯控制器及其通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)組成，通過開閉吸塵點閥門狀態(tài)來調整除塵風機風量，這種方式根據(jù)出鐵口狀態(tài)對除塵風機負荷進行相應調整，與工藝需求匹配，用于實現(xiàn)出鐵場除塵風機的節(jié)能運行，其主要包括出鐵口運行狀態(tài)判斷、風機啟停控制、風機風量控制、風機應力疲勞控制及電能計量分析功能；出鐵口運行狀態(tài)判斷，通過讀取出鐵口狀態(tài)采集模塊、工頻單元、變頻單元、電能計量模塊的相關數(shù)據(jù)，得到除塵系統(tǒng)的運行工況；風機風量控制，根據(jù)除塵工藝要求，對于四出鐵口的出鐵場，采用單出鐵口出鐵時低速運行，雙出鐵口出鐵及出鐵搭接期間高速運行的工作方式，對于兩出鐵口的出鐵場，采用單出鐵口出鐵時高速運行，間隔期間低速運行的工作方式，進而實現(xiàn)風機風量的節(jié)能控制；風機啟停控制功能，通過向變頻單元輸出信號控制風機啟動、運行或停止，并由主控模塊對風機進行邏輯控制，包括風機啟動/停止條件、擋板切換控制、高壓開關合閘/分閘、故障信號判斷、變頻單元狀態(tài)監(jiān)控、變頻單元與工頻單元切換的判斷、互鎖單元的高壓開關連鎖、信號指示、監(jiān)控畫面等；風機應力疲勞控制功能，由于在不同應力作用下，風機葉輪連接處產(chǎn)生疲勞破壞的循環(huán)應力次數(shù)不同，應力越大循環(huán)次數(shù)越少，當應力小于某一定數(shù)值時，即使應力無限制循環(huán)，也不會產(chǎn)生疲勞損壞；因此將風機高、低速的切換間隔一定的時間，而對于調速范圍非常大，也就是說應力比較大的情況下，采用二次降速的方法，并二次降速間隔一定的時間；計量分析功能，通過通訊總線從電能計量模塊獲取實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)負載單位能耗的動態(tài)計算。監(jiān)控模塊為人機交互界面(HMI)，由工業(yè)控制計算機和相關監(jiān)控軟件程序構成，實現(xiàn)與主控模塊之間的人機對話；監(jiān)控軟件采用通用監(jiān)控軟件，通過工業(yè)控制總線與主控單元連接，實時顯示設備的運行狀態(tài)，設備故障情況、電能計量參數(shù)等，同時，可對受控設備 進行調整。電能計量模塊主要包括電能計量裝置和信號切換單元，電能計量裝置可以是帶通訊接口的電能表，信號切換單元用于電能計量裝置在工頻單元與變頻單元之間的切換，即高壓電機由工頻單元驅動時，信號切換單元切換至工頻單元，并采集工頻單元下高壓電機運行的電壓、電流供電能計量裝置作電能計量；高壓電機由變頻單元驅動時，信號切換單元切換至變頻單元，并采集變頻單元下高壓電機運行的電壓、電流供電能計量裝置作電能計量；實現(xiàn)系統(tǒng)能耗的有效計量，以及系統(tǒng)改造效果評估和改造收益的計算。
權利要求1.一種高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)，包括除塵風機高壓電機、工頻單元、變頻單元和互鎖單元，所述工頻單元和變頻單元分別串接于所述高壓電機的控制主回路，所述互鎖單元通過高壓開關觸點互鎖所述工頻單元和變頻單元，其特征在于所述控制系統(tǒng)還包括出鐵口狀態(tài)采集模塊、主控模塊、監(jiān)控模塊和電能計量模塊，所述出鐵口狀態(tài)采集模塊采集出鐵口電磁閥的狀態(tài)信號和異常信號并輸入所述主控模塊，所述主控模塊通過工業(yè)控制總線分別與所述監(jiān)控模塊、電能計量模塊、工頻單元和變頻單元實現(xiàn)通訊連接，所述電能計量模塊包括電能計量裝置和信號切換單元，所述信號切換單元的輸入端分別連接所述工頻單元和變頻單元的信號輸出端，所述信號切換單元的輸出端連接所述電能計量裝置的輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種高爐大型除塵風機智能節(jié)能控制系統(tǒng)，即本系統(tǒng)的工頻單元和變頻單元分別串接于風機高壓電機的控制主回路，互鎖單元通過高壓開關觸點互鎖工頻單元和變頻單元，出鐵口狀態(tài)采集模塊采集出鐵口電磁閥的狀態(tài)信號和異常信號并輸入主控模塊，主控模塊通過工業(yè)控制總線分別與監(jiān)控模塊、電能計量模塊、工頻單元和變頻單元實現(xiàn)通訊連接，電能計量模塊包括電能計量裝置和信號切換單元，信號切換單元的輸入端分別連接工頻單元和變頻單元的信號輸出端，信號切換單元的輸出端連接電能計量裝置的輸入端。本控制系統(tǒng)實現(xiàn)高爐大型除塵風機的智能控制，達到最佳節(jié)能效果，提高了除塵風機的使用壽命，并能得到準確的電能計量。
文檔編號F04D27/00GK202707549SQ20122034789
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者宋明中, 錢存堅, 葉海燕, 李胤睿, 陳成 申請人:上海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司