一种密闭矿热炉炉压自动控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种密闭矿热炉炉压自动控制装置，涉及矿石冶炼设备技术领域。该控制装置包括压力表、PID炉压自动控制器、阀门和除尘风机，其针对矿热炉炉压波动难以操作的问题，通过自控系统逻辑算法及传统的控制规律，根据炉压变化定义变化区间，拟合构成矿热炉炉压的智能控制体系。其能够实现稳定矿热炉炉压、提高生产自动化程度，同时可以延长矿热炉炉门及其配套设施的使用寿命，更达到了安全生产的目的，极大地降低了人员劳动强度，能够很好地应用于现场生产。好地应用于现场生产。好地应用于现场生产。

An automatic control device for furnace pressure of closed submerged arc furnace

【技术实现步骤摘要】
一种密闭矿热炉炉压自动控制装置


[0001]本技术属于矿石冶炼设备
，涉及一种密闭矿热炉炉压自动控制装置。

技术介绍

[0002]矿热炉又称弧电炉、电阻电炉，是主要用于还原冶炼矿石、碳质还原剂及溶剂等原料的大型设备，主要生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，在冶金工业中具有非常重要的作用。安全范围内的炉内压力是保障矿热炉的正常平稳工作的一个重要因素。
[0003]在密闭矿热炉中，棚料现象在增大炉内压力同时，防爆孔被高压炉气冲开，导致喷料和塌料现象，由于此类现象的存在，密闭炉内压力不稳定，使炉压长时间操作在正常范围内十分困难，现炉压操作就是通过操作人员监控视频画面，当炉盖出现冒火且炉压高于10Pa时，通过增加风机频率，增大炉气抽出量来实现降低炉压，当炉压下降后通过调节降低风机频率，恢复炉压在正常控制范围，控制炉压为手动调节。从矿热炉运行过程上看，突发性的喷料和塌料，使电炉运行具有高危险性，且操作人员精神高度紧张，同时手动操作劳动强度较大，现大部分密闭矿热炉炉压操作处于手动调节的方式进行操作，个别炉型应用了半自动控制(炉压实际值和炉压设定值做比较实现PID自动调阀功能)，该控制方式现处于非启动状态，当炉况出现频繁塌料的情况下，半自动方式很容易出现过调或调节不及时等现象。
[0004]密闭式矿热炉正常运转时，炉内气体压力控制在
±
10Pa以内，炉气压力过高时，炉盖有冒火现象，一氧化碳外溢引起中毒，炉气过低且高负压操作时，空气倒灌使炉内氧含量增加，在净化系统内与一氧化碳反应会发生爆炸，有一定的安全风险，同时由于现在的密闭矿热炉尾气用来给气烧窑烧制石灰(工业制备电石原料之一)，气烧窑生产工艺系统大部分采用集中供气的方式，当其中一台矿热炉出现炉况不稳定且尾气压力过低时，局部高压会往低压管道流动，很容易发生回火，造成生产事故，所以有效且平稳的控制炉压是各种密闭矿热炉首先需要解决的行业难题。
[0005]中国专利申请CN 108796152 A公开了一种高炉炉顶压力自动调节控制方法，该高炉炉顶压力自动调节控制方法采用对高炉炉顶压力进行并联控制的TRT控制系统和减压阀组控制系统，减压阀组控制系统包括复数个PID自动调节阀和一个手动调节阀。本专利技术根据高炉炉顶压力的波动规律和特性巧妙利用了减压阀组控制系统的几个调节阀组合调节。减压阀组控制系统内的PID自动调节阀可以自动调节P、I参数，根据不同的高炉特性对PID自动调节阀的动作条件和打开阀度作出适当调整，适应性强。通过减压阀组控制系统内各个调节阀的调节解决了高炉在无布料、布料焦炭和布料矿石时炉顶压力波动幅度大的问题，将高炉顶压波动控制在
±
3kPa左右，保证高炉炉况顺行。但该方法还需要较多的人工参与、自动化程度有待提升，仅通过调节阀门控制炉压，效率较低，容易出现调节不及时，炉压波动范围相对较大。

技术实现思路

[0006]本技术针对现有技术存在的问题，提供了一种密闭矿热炉炉压自动控制装置和控制方法。通过对炉压波动的分区间进行分析，融入自动控制的概念，通过自控系统逻辑算法及传统的控制规律，拟合构成矿热炉炉压的智能控制，从而稳定了矿热炉炉压，提高自动化程度、实现安全生产，同时降低人员劳动强度。
[0007]为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0008]一种密闭矿热炉炉压自动控制装置，包括：压力表、PID炉压自动控制器、阀门和除尘风机，其中压力表的测量端与矿热炉内部相连，压力表信号输出端与PID炉压自动控制器的信号输入端连接，PID炉压自动控制器的信号输出端分别与阀门和除尘风机连接，除尘风机经阀门与矿热炉连接。其中，所述矿热炉选自硅锰矿热炉、电石矿热炉、硅铁矿热炉、铬铁矿热炉、钨铁矿热炉中的一种。
[0009]进一步地，所述的控制装置，当所述控制装置开启时，阀门开度范围为20％～80％；当所述控制装置关闭时，阀门开度范围为0～100％。
[0010]进一步地，所述的控制装置，压力表的测量端安装在矿热炉的炉盖上；矿热炉内部每个电极对应连接一个压力表的测量端。
[0011]一种所述的自动控制装置的控制方法，包括以下步骤：
[0012](1)压力表测得炉压，通过测量端传递给PID炉压自动控制器；
[0013](2)PID炉压自动控制器根据炉压所在区间，自动调节阀门的开度或除尘风机的频率。
[0014]进一步地，所述的控制方法，步骤(2)中所述区间具体为：根据矿热炉实际工作炉压范围，在PID炉压自动控制器的量程范围内设置8个不重叠的自定义区间，其中0～m1(Pa)为正一区、m1～m2(Pa)为正二区、m2～m3(Pa)为正三区、m3～m4(Pa)为正四区、
‑
m1～0(Pa)为负一区、
‑
m2～
‑
m1(Pa)为负二区、
‑
m3～
‑
m2(Pa)为负三区、
‑
m4～
‑
m3(Pa)为负四区，其中，m1～m4的值为预设值，且0<m1<m2<m3<m4。
[0015]进一步地，所述的控制方法，控制装置开启时有模式1～3三种控制模式，其中，模式1为阀门1自动控制炉压、模式2为除尘风机频率自动控制炉压、模式3为除尘风机和阀门1同步控制炉压。
[0016]进一步地，所述的控制方法，当炉压变化速率小于下限设定值v1时，PID炉压自动控制器自动选择所述模式1；当炉压变化速率大于上限设定值v2时，PID炉压自动控制器自动选择所述模式2；当炉压变化速率介于v1和v2之间时，PID炉压自动控制器自动选择所述模式3；其中，v1、v2为预设值，且0<v1<v2。
[0017]进一步地，所述的控制方法，当PID炉压自动控制器置于模式1时，步骤(2)具体执行以下操作：
[0018]当实际炉压运行在正负一区时，阀门不动作；
[0019]当实际炉压运行在正二区时，执行开阀命令，阀门开度在当前开度的基础上以a1％的增幅进行开阀，当稳定后的炉压小于等于n1(Pa)时，停止开阀命令；
[0020]当实际炉压运行在正三区时，执行开阀命令，阀门开度在当前阀门开度的基础上以a2％的增幅进行开阀，当稳定后的炉压小于等于n2(Pa)时，停止开阀命令；
[0021]当实际炉压运行在正四区时，执行开阀命令，阀门开度在当前阀门开度的基础上
以a3％的增幅进行开阀，当稳定后的炉压小于等于n3(Pa)时，停止开阀命令；
[0022]当实际炉压运行在负二区时，执行关阀命令，阀门开度在当前阀门开度的基础上以a1％的降幅进行关阀，当稳定后的炉压大于等于
‑
n1(Pa)时，停止关阀命令；
[0023]当实际炉压运行在负三区时，执行关阀命令，阀门开度在当前阀门开度的基础上以a2％的降幅进行关阀，当稳定后的炉压大于等于...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种密闭矿热炉炉压自动控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：压力表、PID炉压自动控制器、阀门和除尘风机，其中压力表的测量端与矿热炉内部相连，压力表信号输出端与PID炉压自动控制器的信号输入端连接，PID炉压自动控制器的信号输出端分别与阀门和除尘风机连接，除尘风机经阀门与矿热炉连接；所述压力表的测量端安装在矿热炉的炉盖上；当所述控制装置开启时，阀门开度范...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，韩照日格图，刘坤仑，白耀，郝远，池鹏飞，邸俊明，牛强，张捷，
申请(专利权)人：内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：