[科普中国]-三次风机

简介

回转窑三次风给量大小，决定着窑内缎烧待温度和其位置，在回转窑控制中，一般要求窑内缎烧带温度控制在1270±30℃范围，锻烧带位于窑体中部(即三次风嘴之间)，而且保持较长距离最好。二次风的给量决定着锻烧带的温度、长度，若风量不足，会使窑内锻烧带的温度降低，料中的挥发物挥发不充分，锻后焦品质低;过量的给风，又会使缎烧料烧损率过高。三次风给量决定着窑尾温度和锻烧带的延续程度:如三次风给定不足，会使挥发物燃烧不充分，窑尾温度低，易结圈，热量利用率低;过量又会使缎烧料烧损加剧，窑内负压降低1。

影响三次风给定的因素通过对回转窑的综合分析和测定，影响二次风给定的有关因素很多，其主要因素有:加料量。物料流动速度。窑头、窑尾温度。燃料流量;三次风给定量等参数。影响三次风量给定的因素与二次风类似，其详细内容略。

三次风机控制原理随着炭素生产过程的回转窑控制系统的探索和发展，生产过程控制向大型、连续、多级和复合功能方向发展，对生产工艺操作规程的要求更加严格，参数间相互关系更加复杂。产品的品质指标的不断提高，直接要求控制系统的精度和功能要有较大幅度的提升，同时对能源消耗和环境污染也要求更高。三次风作为回转窑的副控制回路:三次风调节为前端的控制，承担下料量波动时的“粗调”。二次风调节主要承担物料波动较大和燃烧带温度、位置波动等情况下的调整。

三次风量原来采用工频电源控制，风量采用当板开、闭调整，由于窑体旋转，其调整时停窑，影响面广、准确性差，全凭操作人员经验操作。应用变频器调速控制，实现了远程操作、微动细调节的功能，解决了旧系统调整方法对回转窑的影响。实践证明，应用PLC软件对主要因素的综合处理功能和变频调速控制，实现闭环控制，使回转窑的三次风给定量更加准确2。

自动调节关系描述在回转窑多回路控制系统中，其控制方式是由多个测量值、多个调节器、补偿器和解祸器等组成多回路、申级控制系统:负压是主控制调节，二次风变频调节量和三次风变频调节量是副控制调节。为了保证锻烧产品质量，必须严格控制挥引起媛烧热力场温度变化，其扰动因素主要来自两个方面:物料和助燃风量。

在物料方面主要是物料下料流量、物料人口温度、物料化学成分和物料停留时间;在助燃风量方面主要是三次风量偏差、二次风量偏差和漏风量。这些扰动量，由于作用地点不同，因此对于锻烧温度的影响各不相同。如:当物料下料流量波动时，会造成水分干燥段温度的波动，它要跟踪调节波动量的变化，不能在锻烧1号扫描系统反应时才做出相应的三、二次风的调节，需要在锻烧2号扫描系统产生超限波动时，就进行相应的三、二次风的调节，最后调节负压(采用变频器控制风机的转速，达到调节负压的目的)。

从其控制特性来看，是一种典型的串级控制系统。设计负压控制为主控制回路，三、二次风为副控制回路，窑体变频转速为辅助主变频控制回路，能够加快系统控制速度和响应时间。

在回转窑总控制系统中为实现最佳缎烧过程控制，采用负压控制和三次风机风量调节来实现。其控制对象主要是原料中挥发份最大析出温度、缎烧最高温度以及回转窑壁温度(窑体辐射热量散失).三次风且采用变频器控制风机电机的转速，达到调节目的。上位机通过现场传感器获得稳定场的分布判断和实际参数大小，并通过微处理器分析、比较、合成等综合处理。并由PLC发出控制电信号(4 -20mA )，控制三次风机变频器以及回转窑其它装置(燃烧室引风电机的引风功率、窑体转速、下料量、燃烧嘴流量等参数)，以保障整个回转窑温度、负压等运行状态，满足最理想的锻烧生产工艺条件和要求2。

系统组成系统主要是由工控机、PLC (S7-300)、称量装置(连续皮带秤)、变频器(MF-7. 5kW-380 )、现场信号采样器及监控器等组成。三次风机拖动为5 .5kW异步电机，分别采用7.5kVA的变频器独立控制，其参数给定由回转窑总系统控制器承担。上位机根据PLC采佯得到的实际物料温度、锻{尧带高点温度、锻烧带界面温度和窑内负压等参数，通过控制状态的解析，将实际要求的给定数据发送给PLC，然后PLC发出控制三次风供风量的控制指令，变频器驱动执行机构(风机拖动电机)，完成系统控制任务。

控制回路调试和整定在实际系统调试中，应首先整定副环，其次整定主环，再循环进行，逐步接近主、副环的最佳整定的方法，其步骤如下:

(1)首先进行三次风量整定值:首先断开主环，按照单回路整定方法，求取副调节器的整定参数，得到第一次整定值。

(2)其次进行二次风整定值:把已整定好的副环作为二次风副环中的一个环节，仍按单回路整定方法，求取二次风的整定值。

(3)最后进行主环整定值:把整定好的三次风量的副环作为主环的一个子系统，求取主闭环系统的整定值。

(4)锻前加料系统虽采用圆盘给料机变频控制，但只能实现均匀加料的目的，无法满足回转窑生产工艺最佳控制要求，故需要实现锻前加料系统和整个回转窑系统的自动闭环控制，根据回转窑工况和各项工艺参数的要求，自动调节下料量。才能为整个控制系统的最优控制创造条件。

三次风机变频控制的功能(1)通过对三次风机变频调速控制，使三次风量给定的调整更加迅速、准确，并实现了连续微调功能。解决了过去采用挡板只能粗调风量的缺点。

(2)三次风机的变频调速的应用，降低了风机电耗，节约了能源。

(3)变频器的无级调速功能的利用，使三次风量调整过程中，对回转窑控制系统影响降低到最小。

(4)实现了远程操作和调节的功能，更加方便分散控制操作。

(5)变频技术的应用，有利于回转窑自动控制系统和最佳缎烧工艺的实现。

(6)变频器的应用，使三次风机的运行状态实现了在线监控功能。

系统主要参数及要求随着生产过程向着大型、连续和高控制方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能有相当多的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制。三次风量的控制过程中，其有关参数要求满足附表规定。

总结变频器的高精度、宽范围的无级调速功能，解决了旧的三次风量调节的方法所存在的调整困难、只能粗调、能源浪费的问题;变频器的多保护功能的利用，使回转窑三次风机电机烧坏的次数几乎降为零。变频器在我厂3台回转窑上应用3年来，6台电机无1台被烧;变频技术的应用，对回转窑控制系统的的多极控制方式实现，提供了帮助;变频器的应用，使系统控制更加准确、可靠、操作便利，设备使用寿命延长，维修量减少。同时降低了操作人员的劳动强度，达到了节能降耗、降低烧损率、提高锻烧质量的效果2。