一种加热炉废气风机负荷平衡装置与平衡方法
【专利摘要】本发明公开了一种加热炉废气风机负荷平衡装置与平衡方法，该装置主要包括有废气集烟罩、换热器、烟囱、加热炉PLC控制器以及由PLC控制器所控制的集烟罩压力变送器、集烟罩温度计、废气风机入口风门、废气风机变频器、废气风机、废气风机入口温度计等。本发明方法应用该废气风机负荷平衡装置中的废气风机入口温度检测值和废气风机的运行状态自动计算出废气风机负荷修正值，用该负荷修正值修正集烟罩压力控制器的输出值，进而分别控制两台废气风机的转速。本发明利用废气风机入口温度检测值间接反映废气风机的长期负荷情况，有效克服两台废气风机负荷差异，从而使两台废气风机的烟气吸入量基本保持平衡，能有效延长废气风机的使用寿命。
【专利说明】一种加热炉废气风机负荷平衡装置与平衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金【技术领域】，特别是一种用于冶金行业轧钢工艺中的加热炉废气风 机负荷平衡装置及其平衡方法。
【背景技术】
[0002] 在冶金行业的轧钢工艺中，通常通过在加热炉中使用煤气和助燃空气在烧嘴中燃 烧产生的热量对钢板或钢卷进行辐射加热，煤气和助燃空气混合燃烧产生的废气通过大功 率的变频废气风机从炉内抽出排放到厂房外，通过废气的抽出以平衡助燃空气的鼓入，从 而使炉内的压力基本保持稳定。
[0003] 现有的废气风机系统一般通过压力控制器间接控制变频废气风机的转速以平衡 助燃空气的鼓入和废气的排出，从而使烧嘴附近的压力接近为零压或者微负压。压力控制 器的设定值由加热炉控制系统自动计算或人工设定给出，压力控制器的检测值来自集烟罩 压力变送器，压力控制器的输出值经限幅后通过废气风机变频器控制废气风机的转速。
[0004] 通常情况下，两台废气风机一台工作，一台备用；但当工艺需要加热炉快速升温或 工艺需要将钢板、钢卷加热到较高的温度时，参与加热燃烧的煤气和助燃空气的流量都会 迅速增加，而燃烧产生废气同时也会大量增加，此时需要两台废气风机同时工作。但此时即 使给定两台废气风机变频器同样的转速给定值（来自压力控制器的输出），但由于受工艺 管道布置的制约，两台废气风机分支管道的长度、分支管道的阻力（比如由于分支管道转 弯的次数、转弯的角度不同造成的管道阻力差异）不同，两台废气风机的烟气吸入量即负 荷会不平衡，严重时会有一台废气风机处于超负荷状态，而另一废气风机处于欠负荷状态， 而废气风机超负荷工作将严重影响废气风机的使用寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种加热炉废气风机负荷平衡装置与负荷平衡方法，能 使两台废气风机的烟气吸入量和负荷保持基本平衡一致，从而延长废气风机的使用寿命。
[0006] 本发明解决上述问题的技术方案为：
[0007] -种加热炉废气风机负荷平衡装置，包括通过废气管道连接的废气集烟罩、换热 器、传动侧废气风机入口风门、传动侧废气风机、操作侧废气风机入口风门、操作侧废气风 机和烟?，还包括集烟罩压力变送器、集烟罩温度计、传动侧废气风机入口温度计、操作侧 废气风机入口温度计、用于两个废气风机调速的PLC控制器、传动侧废气风机变频器、操作 侧废气风机变频器；所述集烟罩压力变送器和集烟罩温度计安装在废气集烟罩上；所述传 动侧废气风机入口温度计安装在近换热器端的传动侧废气风机入口风门前的废气管道上； 所述操作侧废气风机入口温度计安装于近换热器端的操作侧废气风机入口风门前的废气 管道上。
[0008] 按上述方案，所述PLC控制器分别与集烟罩压力变送器、传动侧废气风机入口温 度计、操作侧废气风机入口温度计和两个废气风机变频器连接。两台废气风机变频器分别 与两台废气风机连接。
[0009] 按上述方案，所述集烟罩温度计、传动侧废气风机入口温度计和操作侧废气风机 入口温度计为型号PtlOO的钼热电阻。
[0010] 按上述方案，集烟罩压力变送器为微差压压力变送器。
[0011] 一种使用上述装置的加热炉废气风机负荷平衡方法，包括以下步骤：
[0012] 1)PLC控制器采集传动侧废气风机入口温度计检测的废气温度；
[0013] 2) PLC控制器采集操作侧废气风机入口温度计检测的废气温度；
[0014] 3) PLC控制器采集传动侧废气风机和操作侧废气风机的运行状态；
[0015] 4)PLC控制器依据传动侧废气风机入口温度计检测的废气温度、操作侧废气风机 入口温度计检测的废气温度、传动侧废气风机的运行状态、操作侧废气风机的运行状态计 算废气风机负荷修正值;
[0016] 5) PLC控制器利用所述废气风机负荷修正值修正集烟罩压力控制器的输出值 LMN ；
[0017] 6)根据经过负荷修正值修正后的集烟罩压力控制器的输出值，通过废气风机 变频器分别控制两台废气风机的转速。
[0018] 按上述方案，所述步骤4)中，废气风机负荷修正值Τ_的计算方法如下：
[0019] (4. 1)若传动侧废气风机入口温度计无故障、且操作侧废气风机入口温度计无故 障、且传动侧废气风机处于运行状态、且操作侧废气风机处于运行状态，则可按下式计算废 气风机负荷修正值Τ_。
[0020]
【权利要求】
1. 一种加热炉废气风机负荷平衡装置，包括通过废气管道连接的废气集烟罩、换热器、 传动侧废气风机入口风门、传动侧废气风机、操作侧废气风机入口风门、操作侧废气风机和 烟囱，其特征在于，还包括集烟罩压力变送器、集烟罩温度计、传动侧废气风机入口温度计、 操作侧废气风机入口温度计、用于两个废气风机调速的PLC控制器、传动侧废气风机变频 器、操作侧废气风机变频器；所述集烟罩压力变送器和集烟罩温度计安装在废气集烟罩上； 所述传动侧废气风机入口温度计安装在近换热器端的传动侧废气风机入口风门前的废气 管道上；所述操作侧废气风机入口温度计安装于近换热器端的操作侧废气风机入口风门前 的废气管道上。
2. 根据权利要求1所述的一种加热炉废气风机负荷平衡装置，其特征在于，所述PLC控 制器分别与集烟罩压力变送器、传动侧废气风机入口温度计、操作侧废气风机入口温度计 和两个废气风机变频器连接，两个废气风机变频器分别与两个废气风机连接。
3. 根据权利要求1所述的一种加热炉废气风机负荷平衡装置，其特征在于所述集烟罩 温度计、传动侧废气风机入口温度计和操作侧废气风机入口温度计为型号PtlOO的钼热电 阻。
4. 根据权利要求1所述的一种加热炉废气风机负荷平衡装置，其特征在于集烟罩压力 变送器为微差压压力变送器。
5. -种使用权利要求1至4任一项所述加热炉废气风机负荷平衡装置的加热炉废气风 机负荷平衡方法，包括以下步骤： 1. PLC控制器采集传动侧废气风机入口温度计检测的废气温度； 2. PLC控制器采集操作侧废气风机入口温度计检测的废气温度； 3. PLC控制器采集传动侧废气风机和操作侧废气风机的运行状态； 4. PLC控制器依据传动侧废气风机入口温度计检测的废气温度、操作侧废气风机入口 温度计检测的废气温度、传动侧废气风机的运行状态、操作侧废气风机的运行状态计算废 气风机负荷修正值; 5. PLC控制器利用所述废气风机负荷修正值修正集烟罩压力控制器的输出值LMN ; 6) 根据经过负荷修正值修正后的集烟罩压力控制器的输出值，通过废气风机变频 器分别控制两台废气风机的转速。
6. 根据权利要求5所述的一种加热炉废气风机负荷平衡方法，其特征在于，所述步骤 4)中，废气风机负荷修正值!；"的计算方法如下： (4. 1)若传动侧废气风机入口温度计无故障、且操作侧废气风机入口温度计无故障、且 传动侧废气风机处于运行状态、且操作侧废气风机处于运行状态，则可按下式计算废气风 机负荷修正值;
式中TMS为传动侧废气风机入口温度计检测的废气温度值；为操作侧废气风机入口 温度计检测的废气温度值;MaXc;OT为允许的最大负荷修正值，为一可调参数，优选取值为 1. 15 ;Min。。,为允许的最小负荷修正值，为一可调参数，优选取值为0. 85 ; (4. 2)若传动侧废气风机入口温度计故障、或操作侧废气风机入口温度计故障、或传动 侧废气风机处于非运行状态、或操作侧废气风机处于非运行状态，则废气风机负荷修正值 固定为1.0,即 Tcor = 1. 0。
7.根据权利要求5或6所述的加热炉废气风机负荷平衡方法，其特征在于，所述步骤 5)中，集烟罩压力控制器的输出值的修正方法如下： 用压力控制器的输出值LMN与废气风机负荷修正值相乘并限幅后作为传动侧废气 风机变频器的速度给定值，用压力控制器的输出值LMN与废气风机负荷修正值相除并 限幅后作为操作侧废气风机变频器的速度给定值。
【文档编号】F27D17/00GK104101224SQ201410334865
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】周登科 申请人:中冶南方工程技术有限公司