科学论坛 ●Ｉ 烧结混合料水分的自动化控制 王晓云郭勇王中华公维娥 莱芜２７１１０４） （莱芜钢铁集团自动化部铁区车间 山东［摘 要］本文对比国内烧结水份控制的各种策略，提出了莱钢烧结水份控制的实现方法和改进方案。 ［关键词］烧结配料水份控制ＰＩＤ经验函数补偿 中图分类号：ＴＯ１７４．６＋５８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１３ｘ（２０１０）１６ ００４５ ０１ １前言 七波段水份仪检测混合料水份，产生输出偏差信号调节发送给执行机构。二 水份控制是烧结生产的重要环节，它的大小不仅影响烧结过程的垂直烧结 速度，而且还影响烧结矿的成品率、生产力和转鼓指数。混合料水份大，虽 然烧结速度快，但热量消耗大、成品率低，返矿量大，转鼓指数下降：混合料水 份小，透气性变坏、烧结速度慢，生产率低，各种消耗增加。最适合的加水量 是根据原料的特许不同而变化的，一般取在６ 左右。若采用两次混合的话， 一次混合的水份率控制在５％左右，二次混合的水份率控制在６．５％。对混 合料水份进行准确测定和自动控制，是实现烧结生产优质高产的必要保证。 ２国内水份测量与控制方法现状 粉粒状物料的水分在线自动测量一直是个难题，不仅因为环境恶劣、影 响因素多，而且实用的检测方法 多，能成功实施可靠测量控制的更少。目前 在烧结生产中使用的水份测试仪常用的有中子水份测量、红外水份测量、 快速失重法测量、电导测量、电容测量等。混合料水份的控制常用的方法 为前馈加反馈的复合控制。一混的加水属于粗调，按加水百分比进行定值控 制。二混采用前馈加反馈的控制，其中前馈量根据实际进料量和最初含水量 与目标含水份仪测量得到的实际水份值与给定值比较，进行反馈校正。宝钢 二烧结４５０ｍ２烧结机水份控制系统，采用了一混和二混两极混料的形式，目标 水份值的设定由上位机给定，根据一定的公式计算获得并进行水水量进行比 较，然后由份测量值的反馈校正，同时保持测量水份的更新与原料输送跟踪周 期同步，并进行了一混、二混加水低压开关动作和加水计算量低于设定水量 下限值时的连锁动作。 马钢３００ｍ２烧结机水份控制采用串级加前馈的两极混料形式，其中一混的 加水量占总加水量８０％起粗调作用，二混加水量占２０％起微调，为了提高控制 精度，一混加水量的计算： 单位时间 ８料的重ｌ （一混目标水分率）—原料含水量 ， —————— ＝丽百雨 ————一 （１） 二混加水量的计算： ＦＩ：ｌ兰壁堕 墼整盟兰萋！（二塑茎堕塑查垫！：！三亟垦堡查坌圭 宣查茎二！＝ 窒堕塑查墨 ， Ｉ・（二棍且标水分翠） … 武钢二烧结３９３ｍ２烧结机水份控制，混合料系统根据系统中开关量和模拟 量的变化，对物料进行加水的混合控制。包括了一混、二混加水和蒸汽流量 的控制，采用串级控制方式。其中加水量设定值按下式进行计算： Ｚ＝Ｆ ， ）＋Ｐ （３） 根据经验公式，在工艺限定加水量为进料总量６．８％～８．２％范围内，计算目 标含水量Ｙ（ ）的经验函数为： Ｚｏ＋Ｚ ｖ：——ｆ４１ ＋Ｚ … 其中ｘ为加水量、ｙ为目标含水量。ｚＯ物料初始含水量，ｗ物料单位时 问内的流量、ｅ为水流量的总误差。系统可依据人工要求的目标含水量ｙ求 得加水量的设定值ｚ。 首钢１９８ｍ２烧结机和韶钢烧结厂采用英国ＮＤＣ红外技术公司研制的烟草 水份仪ＴＭ７ｌ０型七波段水份仪，实现了 混和二混加水的自动控制。韶钢烧 结生产中要求一混后的混合料水份在６％～７％，二混后达到７％～９％。在该系统 的水份自动控制中，一混加水采用单闭环控制，在一混后安装了一台ＴＭ７１０型 图ｌ混合料水份自动控制系统的动态结构图 混采用前馈加反馈控制，在二混后安装了两台ＴＭ７１０型７波段水份仪，分别检 测二混刚结束后和混合料到达烧结机前两个时刻的混合料水份，取平均值作为 二混水份的反馈信号。 ３莱钢烧结水份控翩策略 莱钢２６５ｍ２烧结机水份控制方案是多级水份混合系统的前馈一反馈串级 控制方式，来自上位机的加水量预先计算值作为系统的前馈信号，将混合料的 水份与设定值进行比较后对前馈计算值加以修正。为提高控制精度，考虑将 原料透气率偏差串级到水份控制系统中，主环为混合料水份率反馈控制，副环 为加水量控制由调节回路完成。其中一‘混加水量的前馈信号为进料总量和进 料温度，反馈信号由红外水份测试仪检测一混后的含水量并与设定值进行比 较，修正一混机上的加水量。二混的预先计算加水量与进料量有关，但应考虑 从一混到二混的胶带输送机的实际长度。由于系统存在大滞后，故应综合考 虑一混温度、胶带机运行时间，混合料总重量以及一混到二混的水份蒸发等 问题。反馈信号为来自二混的水份测试仪检测信号，与二混的设定值进行比 较后修正前馈信号，对二混加水量进行反馈校正。系统的控制方案示意图ｌ： 根据物料平衡原理，建立的加水数学表达为： ： （１十ＫＤ， ）＋ （５） １一 其中：ＫＤｉ为补偿系数，ＰＤｉ为反馈修正系数 混单位时间加水量Ｆｌ 曩＝ （】＋弛×ＰＤｔ） （６） 二混单位时间加水量Ｆ２ ＝ ｉ（１＋ ×ｅｎｄ） （７） 一・ 口， 、 一混含水量和进料量的修正： ＋１）进辫＝ ）鞋料＋（加水量） （８） （Ｊ｝ｊ＋１）＾＝ Ｗ ＋１）避科 二混含水量和进料量的修正：ＷＤ（ｋ＋１）舯｝＝ＷＤ ） ＋（加水量） （９） ＷＤ（ｋ＋１）＾＝ｐ２×ＷＤ（ｋ＋１）盘＿料 对于无热返矿的烧结过程水份控制，影响混合料水份的主要时素是各种原 料的原始水份、原料的重量、原料配比返矿性质等，这些因素在短时间内变 化不大，所以自动加水控制的效果较好，烧结过程稳定。而莱钢２６５ｍ２烧结机 具有热返矿过程，由于在生产过程中烧结终点温度的不稳定，导致返矿温度变 化，混合料水份蒸发及料温均随之变化，自动加水控制就显得困难，同时水份控 制的 稳定又造成了烧结终点ＢＴＰ的波动。针对这个问题，分析如下： ａ）将冷热返矿集中到返矿仓内，集中定量配加： ｂ）稳定进料配比，尤其是返矿的质量和粒度组成： ｃ）完善进料的称重装置，保证计量准确； 具有热返矿的一混、二混自动水份控制的修正公式如下： ！鱼二 型± （１＋肋 ∞ ） 【］０） ｌ一 … ４完善和提高 对于烧结配料过程中水份的控制，不论是传统的ＰＩＤ方法，还是目前的模 拟函数数字控制方法，都能基本满足控制的精度要求。但是，有时会出现水份 检测的不准确导致加水出现偏差，下一步需不断提升水份检测元件和测量方法 的可靠性。 科技博览ｌ ４５
