一种适用于控制余热回收系统变频风机动作的方法及系统

技术领域

本发明涉及电气自动化技术领域，并且更具体地，涉及一种适用于控制余热回收系统变频风机动作的方法及系统。

背景技术

余热回收系统实际上是加热炉高温烟气排放的一个延伸，是在加热炉与烟囱之间的烟道上建立的。通过余热回收系统的引风机将加热炉排放的400多℃高温烟气引入余热回收系统，经余热回收系统内的过热器、蒸发器、省煤器、锅炉将烟气温度降至100℃左右再送到烟囱排至大气，余热回收系统就是将这部分热量通过锅炉生产出过热蒸汽，并网使用，达到“发展循环经济、节能减排”的效果。

其中引风机是余热回收系统中的核心设备，目前余热回收系统中的引风机控制频率是通过加热炉的炉压偏差值信号进行给定的，其具体控制逻辑是加热炉的炉压偏差值信号传送至余热回收的网络交换机，网络交换机向上位机服务器发送炉压偏差值信号，服务器通过IFIX组态软件内部的预设程序联锁逻辑对此炉压偏差值分析后再对风机进行变频控制。IFIX的预设程序逻辑是保持加热炉的炉压偏差值维持在0Pa以此来对风机进行频率的给定，当炉压偏差值大于0Pa时，增加频率，风机转速增加，抽力增大；当炉压偏差值在0Pa以下时减小频率，风机转速减小，抽力下降。引风机的频率、转速大小将直接影响到加热炉的炉压及余热回收系统的蒸汽发生量。

在轧线的正常生产工况下，这套控制逻辑没有任何问题，但是在轧线进行检修或者定修的时候，该控制逻辑就暴露出了其缺点。

由于轧线进行检修或者定修的时候，轧线需要进入停机状态，加热炉在这种工况下需要停止板坯的进入，同时缓慢关闭加热炉出口的烟道挡板，进入加热炉保温工况。

由于加热炉进入保温工况的控制周期长，所以炉压的偏差值在此控制周期内的变化是微乎其微的，这就造成了余热回收系统的引风机的频率在此时不会进行调整，将会延续上一个工况的风机频率。

如果轧线停机前，余热回收的引风机处于满负荷的50HZ频率的工作状态，那在轧线停机后引风机也会保持这个频率继续满功率运转，此时加热炉的出口烟道挡板已经处于关闭状态，而引风机继续满功率运转就会造成“抽真空”效应，对整个烟道乃至整套余热回收的管道及设备都会造成一定损害，加速设备的劣化趋势，造成电力能源的浪费，也存在一定的安全隐患。

鉴于此，需要在控制方法上进行改进，完善引风机的频率给定的控制逻辑。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种适用于控制余热回收系统变频风机动作的方法，包括：

当加热炉的操作端向余热回收系统输出挡板开度信号后，将接收的挡板开度信号分为两路信号；

一路信号传输至挡板控制器，控制挡板动作，另一路信号传输至余热回收系统的PLC模块；

通过PLC模块将信号传输至上位机服务器；

根据预设的挡板开度信号与频率的关联关系，针对信号给定风机频率；

根据给定的风机频率，控制风机动作。

可选的，余热回收系统的挡板安装有一进二出卡件，所述一进二出卡件将收到的挡板开度信号，分为两路信号。

可选的，上位机服务器包括IFIX组态程序，通过IFIX组态模块给定风机频率。

可选的，在IFIX组态程序中具有写入的挡板开度信号与风机频率的对应逻辑，及在IFIX组态程序中设置有信号输出的阻尼值。

本发明还提出了一种适用于控制余热回收系统变频风机动作的系统，包括：

信号接收模块，当加热炉的操作端向余热回收系统输出挡板开度信号后，将接收的挡板开度信号分为两路信号；

信号传输模块，一路信号传输至挡板控制器，控制挡板动作，另一路信号传输至余热回收系统的PLC模块，并控制PLC模块将信号传输至上位机服务器；

控制模块，根据预设的挡板开度信号与频率的关联关系，针对信号给定风机频率，根据给定的风机频率，控制风机动作。

可选的，余热回收系统的挡板安装有一进二出卡件，所述一进二出卡件将收到的挡板开度信号，分为两路信号。

可选的，上位机服务器包括IFIX组态程序，通过IFIX组态模块给定风机频率。

可选的，在IFIX组态程序中具有写入的挡板开度信号与风机频率的对应逻辑，及在IFIX组态程序中设置有信号输出的阻尼值。

本发明避免了轧线停机、加热炉保温工况下引风机满功率“抽真空”效应；使得余热回收系统工艺上的设备及管道恢复到其应有的使用寿命；节约了电力能源，提高了经济效益，在加热炉低负荷保温工况下如满功率运转耗电耗材；优化了控制逻辑，简化了程序后台的逻辑关系，控制信号的给定更加干脆、直接；消除了余热回收系统中的相应的安全隐患。

附图说明

图1为本发明方法的余热回收工艺示意图；

图2为本发明方法的流程图；

图3为本发明方法的余热回收工艺控制回路逻辑图；

图4为本发明系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明的目的是解决在轧线停机、加热炉进入保温、烟道挡板全关的工况下，引风机不能根据炉压偏差值进行频率调整，仍旧处于满功率运转的问题。基于现有的余热回收系统的控制回路，提供一个新的控制逻辑方法，将引风机频率给定的联锁关系与加热炉的出口烟道挡板开度进行关联，脱开原先的炉压偏差值信号关联。

余热回收系统正常生产时，旁通烟道气动阀关闭，余热回收烟道前后电动阀打开，风机运行，将高温烟气引入余热回收系统节能减排后再进入烟囱排至大气。当余热回收系统停机时，其前后电动阀关闭，旁通烟道气动阀打开，加热炉烟气直接进入烟囱排至大气，余热回收工艺如图1所示。

余热回收系统设计之初利用炉压偏差值进行风机的频率调整是偏保守的，目的是希望余热回收系统运行的好坏不会直接影响到加热炉本身。但是在实际生产过程中，现有的控制逻辑的弊端也暴露了出来。

根据余热回收系统的工艺流程简图可以发现余热回收系统的引风机的转速快慢、吸力大小与加热炉的出口烟道挡板实际上有着更加紧密的关联，所以将现有的炉压偏差值控制关联改造为烟道挡板开度信号关联能够更好的服务于余热回收系统生产本身。将烟道挡板的信号与余热回收引风机的频率做好线性的变化匹配关联也不会对加热炉的炉压产生影响，不会影响到加热炉的正常生产。本发明方法适用于以下情况进行改造：

1)、加热炉出口烟道挡板与加热炉的炉压及温度无直接关联的情况；

2)、加热炉的出口烟道挡板为模拟量4mA-20mA控制信号；

3)、烟道挡板的控制回路上的卡件(信号转换器)与现有余热回收系统的控制模块和组态软件兼容；

本发明提出了一种适用于控制余热回收系统变频风机动作的方法，如图1所示，包括：

当加热炉的操作端向余热回收系统输出挡板开度信号后，将接收的挡板开度信号分为两路信号；

一路信号传输至挡板控制器，控制挡板动作，另一路信号传输至余热回收系统的PLC模块；

通过PLC模块将信号传输至上位机服务器；

根据预设的挡板开度信号与频率的关联关系，针对信号给定风机频率；

根据给定的风机频率，控制风机动作。

其中，余热回收系统的挡板安装有一进二出卡件，所述一进二出卡件将收到的挡板开度信号，分为两路信号。

其中，上位机服务器包括IFIX组态程序，通过IFIX组态模块给定风机频率。

其中，在IFIX组态程序中具有写入的挡板开度信号与风机频率的对应逻辑，及在IFIX组态程序中设置有信号输出的阻尼值。

本发明所述方法需在轧线停机检修或者对应的加热炉停炉的情况下进行；控制逻辑简单、直接、清晰；利用现有的炉压信号的信号电缆进行改造，实施周期短，费用低；改造效果显著，消除了安全隐患，避免了电力能源浪费，使得余热回收系统的相关管道及设备恢复了其应有的使用寿命。

本发明基于现有的加热炉控制回路，通过将加热炉现有的烟道挡板的一进一出卡件更换为一进二出卡件，其中一路保持原先的加热炉烟道挡板控制回路不变，将另一路卡件输出信号引到余热回收的PLC模块，在IFIX程序端写入新的挡板信号与风机频率给定的控制逻辑关系，具体控制回路如图3所示，控制回路上涉及的主要部件有：加热炉的卡件、余热回收的PLC模块、原先的炉压信号电缆、余热回收的网络交换机及上位机服务器。

其具体控制逻辑流程为：

加热炉操作室的操作端给予挡板开度信号；

加热炉电气室对应的一进二出卡件接收到开度信号后将信号一路传送到现场烟道挡板控制器，另一路传送到余热回收电气的PLC模块；

PLC模块接收到信号后将信号通过网络交换机传送到上位机服务器；

IFIX组态软件从服务器调取该信号，依据预设的开度挡板信号与频率的关联关系进行风机频率的给定；具体挡板开度信号与风机频率对照表，如表1所示。

表1

其具体的实施步骤为：

1、将现有的加热炉出口烟道挡板对应的一进一出卡件更换为一进二出卡件；

2、将原先引入余热回收的炉压信号的电缆从对应卡件上拆除；

3、将该信号电缆接到更换的一进二出卡件的OUT2端口上；(如果炉压信号卡件与烟道挡板卡件正好在同一个PLC电气柜内，并且电缆在最初敷设的时候也预留了足够的长度，则能直接将电缆接到更换的一进二出卡件的OUT2端口上；如果电缆长度不够，则需要重新敷设电缆以获取挡板信号；在原先电缆长度不够的情况下，严禁电缆对接进行电缆延长，因为模拟量控制信号对电缆的电阻要求较高，接头产生的电阻可能造成模拟量信号的损失)。

4、在IFIX组态软件上设置调取该信号，在IFIX程序后台写入挡板信号与风机频率的对应逻辑；由于烟道挡板信号变化频繁，所以需要在程序中设置信号输出阻尼值，避免挡板的频繁变化造成风机频率的频繁变化；

5、在IFIX组态软件的操作界面上将原先炉压偏差值信息窗口更改为加热炉烟道挡板开度信息；

本发明还提出了一种适用于控制余热回收系统变频风机动作的系统200，如图4所示，包括：

信号接收模块201，当加热炉的操作端向余热回收系统输出挡板开度信号后，将接收的挡板开度信号分为两路信号；

信号传输模块202，一路信号传输至挡板控制器，控制挡板动作，另一路信号传输至余热回收系统的PLC模块，并控制PLC模块将信号传输至上位机服务器；

控制模块203，根据预设的挡板开度信号与频率的关联关系，针对信号给定风机频率，根据给定的风机频率，控制风机动作。

其中，余热回收系统的挡板安装有一进二出卡件，所述一进二出卡件将收到的挡板开度信号，分为两路信号。

其中，上位机服务器包括IFIX组态程序，通过IFIX组态模块给定风机频率。

其中，在IFIX组态程序中具有写入的挡板开度信号与风机频率的对应逻辑，及在IFIX组态程序中设置有信号输出的阻尼值。

本发明避免了轧线停机、加热炉保温工况下引风机满功率“抽真空”效应；使得余热回收系统工艺上的设备及管道恢复到其应有的使用寿命；节约了电力能源，提高了经济效益，在加热炉低负荷保温工况下如满功率运转耗电耗材；优化了控制逻辑，简化了程序后台的逻辑关系，控制信号的给定更加干脆、直接；消除了余热回收系统中的相应的安全隐患。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。