维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ２卷第２期 马钢职工大学学报 Ｖ０１．１２．Ｎ０．２ ２ＯＯ２年４月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ Ｇ ＳＴＡＦＦＡＮＤＷＯＲＫＥＲＳ’ＵＮＩ、１ Ａｐｒ．２Ｏ０２ 高炉煤粉喷吹调节自动控制与分析 闫高峰 （马钢（集团）设计研究院安徽马鞍山２４３０００） 摘 要：提出采用数字电路技术，实现高炉煤粉喷吹的自动化控制。 关键词：喷吹；基准；控制网络；数模转换 中图分类号：ＴＰ２７文献标识码：Ａ文章编号：１００９—５１３６｛２００２）０２—０００８—０４ 通过ＸＷＧ电子电位差计显示并记录（量程为０～ １问题的提出 ５００ｋｇ）。 高炉喷吹煤粉是高炉操作中降焦夺铁的重要 ２．２基准信号的设定 措施，如何保持适度喷吹量，目前由于无法测量单 本环节主要包括石英振荡器、分频器和选频 位时间的煤粉瞬时喷吹量，给高炉操作带来不利 网络。２个二进制分频器，分别由四个双稳态触发 影响，而通过人工操作电磁阀向煤粉缸冲压、卸压 器（ＳＣ）组成，采用维持阻塞原理，组成８４２１编码 以及补压来调节煤粉缸内的压力，并根据电子秤 的触发器电路；由８４２１码的二极管译码器和 指示数值的变化速度来控制煤粉喷吹量，要做到 ＫＧＳ１０Ｗ１０单层十波段开关及与门（ＹＭ）组成二极 单位时间内均匀地对煤粉喷吹量进行调节是比较 管译码器。在喷吹前根据预定的单位时间的煤粉 困难的。为了满足高炉工艺要求，本文提出对煤 喷吹量选择相应的基准周期档位，其计算公式如 粉喷吹量进行自动控制。 下： ２系统原理 Ｔ： ×１ｏ（ｓ） 根据煤粉喷吹工艺过程，本系统分为三个阶 Ｔ＿一基准周期； 一段来考虑。一是卸压，将煤粉缸内的余压放完；二 每小时喷吹量（１【ｇ）。 ‘ 是测量，将煤粉缸加煤并测量煤粉重量；三是喷 例如，要求每小时预定煤粉喷吹量为１０００ｋｇ， 吹，按照预定的单位时问煤粉喷吹量进行喷吹。 则Ｔ＝３６秒，ｆ＝１／３６Ｈｚ。 系统原理框图如图１所示。 ２．３控制过程 根据自动化控制原理，本文从数据采集、基准 本环节由控制网络、运算器、数模转换和比较 信号的设定和控制过程三个部分进行论述。 网络、直流放大器组成。 ２．１数据采集 基准信号和采集的信号同时进入比较网络， 数据采集部分主要包括重量传感器、稳压电 两种信号进行比较，并将比较结果进行放大。通 原、ＤＢＷ一１１０毫伏变送器和电子电位差计ＸＷＧ。 过控制网络将比较结果分别对运算器建立Ｋ 和 喷吹缸重量传感器采用压式电阻将煤粉重量转换 Ｋ一。０．２ｓ时基脉冲信号不断地进入运算器，并对 成电信号，因为压式电阻的阻值与所受到的压力 运算器寄存的数码进行修正，直到ＤＢＷ一１１Ｏ毫 （即煤粉重量）存在线性关系，所以其输出的电压 伏变送器来的信号与基准信号相对应为止。 信号也与煤粉重量成线性关系（见图２），再经过 转换开关Ｓ打在喷吹档时，与门２打开，运算 ＤＢＷ—ｌ１Ｏ毫伏变送器转换成０～１０ｍＡ直流信号， 器按照时基Ｔ的倒数１０／Ｔ的速度做减法运算，并 且不断地与实际喷吹速度进行比较，ＤＢＷ—ｌ１Ｏ的 收稿日期：２００２—０１—２０ 输出信号由于在不断喷吹而在不断地下降，信号 作者简介：闫高峰（１９６９一），男，马钢（集团）设计研究院工程师。监 理工程师。 下降速度即为煤粉实际喷吹速度，此变化的信号 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１６期 闰高峰：高炉煤粉喷吹调节自动控制与分析 ・９・ 通过比较网络与运算器的数码信号比较，并根据 比较结果发出冲压或卸压信号。为保证系统的稳 定，控制网络内置的延时环节有阻尼作用，使冲压 或卸压是断续的。 一１２Ｖ电压卸压；ａ端为“０”一ｓＹ２无输出一冲压阀 关闭。 在测量时，转换开关Ｓ在测量档一ａ端为“０” 一ｓＹｌ和ＳＹ２没有输出一冲压阀和卸压阀均关 闭；ｂ端为“ｌ”一与门２打开，根据比较结果控制与 门ｌ、与门２和否门２，分别建立Ｋ 或Ｋ一。 系统采用了热工仪表和逻辑元件，ｌｓ时基信 号由石石振荡器输出经分频器分频后获得，对于 八个煤粉缸均可共用，输出电流１２０ｍＡ，供控制中 间继电器一电磁阀一气动凸轮绕曲阀一冲压或卸 压。 在喷吹时，转换开关Ｓ在喷吹档一ａ端为“ｌ” 一建立Ｋ一；ｂ端为“０”一与门２关闭，根据比较结 果控制与门ｌ和否ｆ－Ｉ １，从而打开卸压或打开冲 压，冲压或卸压是断续进行的，断续时间取决于 ＣＹＳ的周期和ＳＹ—ＫＦ的延时时间（见图４）。 控制环节（定值部分）见图３。 在卸压时，转换开关Ｓ在卸压档一Ｃ端输出 系统原理框图 ｉ＝０，１，２，３，４，５，６，７，８ 其中，触发器状态为“０”或“ｌ”，运算器所寄存 的数码与煤粉重量Ｑ存在如下关系： ｇ 电阻一压力关系 电压一压力关系 Ｑ＝Ｚ Ｃｉ ２ １０（ｋｇ × × １ｏ 图２关系曲线图 数模转换比较及二进制数码显示部分用用射 极跟随器来带动ＪＡＧ一４一ｌＨＡ型常开式舌簧继电 器，共分为６组，每组内一个射极跟随器带动３只 舌簧继电器，其原理见图６。 图７为数模转换电路的等效电路，并根据电 路的叠加原理，将其分解为两个单电源电路的组 合。 其中电压源Ｋ・Ｅ在电阻Ｒ上产生的电压降为 ＡＵ１，电流源Ｉｓ 在电阻Ｒ上产生的电压降为△Ｕ，， 改变ＣＹＳ的周期或改变ＳＹ—ＫＦ的延时时间 可以改变动作时间与间隙时间之比，由于ｓＹ具有 在短脉冲作用下得不到延时作用，只有当二个输 入信号存在的时间大于延时时间才能延时输出的 特点，因此系统具有抗干扰性。这就是ｓＹ在系统 中的阻尼作用。 运算器由九个分立的双稳态触发器和九个与 ——或复合门Ｙ—ＨＭ２组成，线路图见图５。 每位触发器所代表的煤粉重量按如下公式计 比较输出为两者代数和， ＡＵ＝ＡＵＩ＋ＡＵ２ 算： Ａｉ＝Ｃｉ×２ｉ×ｍ（ｋｇ） ＝Ｒ（Ｉｌ＋Ｉ，） 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ ｌＯ・ 马钢职工大学学报 ２ＯＯ２年第２期 喷吹测量卸压 （一 Ｉ Ｉ Ｉ ．上上 １ ．． ， ＇ ，． 一Ｉ Ｌ Ｓ ４ — Ｉ ３－２、【） ｌ Ｉ 一一 Ｉ —－．｛１＼、 …、， Ｉ Ｉ １、、 、…，。 ‘ ｆ ｆ ｜ 一 ＿］ Ｊ ｌ（Ｆ 一 乐 —— ——一、 ｌＬ －＿｝ 、… Ｉ Ｉ 。、、…～Ｌ¨Ｉ ｜ ｖ＿－ ］ ＿－｛ … ¨ ＫＦ 冲压 图３控制环节原理图 其中Ｋ－ｉ ｃｉ× ；Ｅ＝一１２Ｖ；ＩＢｃ＝ｏ～ １０ｍＡ；Ｒ＝１１７１．８７５Ｑ． 例如：当缸内煤粉为５００ｋｇ时。 ＡＵ２＝专×１１７１．８７５×ｏ．０１＝７．８１５（Ｖ） 图４ ＴｌＴ２配合波形图 △ｕ１＝了１×（１＋ １＋ １＋… ）×（一１２） 当模拟量相当于运算器所存储的数码时，两 ＝一７．８１５Ｖ 者代数和为零，存在如下关系： ＡＵ＝ＡＵｔ＋△Ｕ２＝０，无输出，当△Ｕ≠Ｏ时，有 ＡＵ＝Ｒ（ＩＩ＋Ｉ２）＝０ 输出 Ｉ１＝一Ｉ２；即一了１．Ｋ．Ｅ＝号Ｒ 选频器来 图５运算器原理图 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１６期 闫高峰：高炉煤粉喷吹调节自动控制与分析 图６数模转换原理图 十 图７等效电路图 ２．４其它部分 喷煤的自动控制，既提高了喷煤的精度，又减少了 电源部分选用Ｊｚｗ一３型、ｊｚｗ一４型晶体管 现场劳动量。 稳压电路各一台。 放大器主要分为二级差分放大与一级电压放 参考文献 大、一级限幅、一级功率放大，从略。 ［１］沈尚贤・模拟电子学・人民邮电出版社，１９８７年第三 版。 ３结束语 ［２］邱关源・电路（修订本）・高等教育出版社，１９８６年第 结论：通过数模转换和频率控制，实现了高炉 二版。
