[发明专利]布袋除尘系统节能自动控制装置及高炉除尘的控制方法

权利要求书

1.一种布袋除尘系统节能自动控制装置，其特征在于：包括由具有短路快速熔断功能的快速熔断器FU和具有自动控制切断主电源功能的接触器KM，及具有滤波及补偿功能的进线电抗器2L1构成的输入单元（1）；由具有交流变直流功能的ZL和直流储能电容C及与之配套的制动单元ZD、直流逆变交流功能的NB、具有矢量控制功能的CPU和220V电源DY构成的变频驱动单元（2）；由具有滤波保护功能的输出电抗器2L2和具有电能、机械能转换功能的风机旋转驱动器D及风门控制装置构成的执行单元（3）；由PLC单元及辅助电路部分构成的PLC控制单元（4）；所述的变频驱动单元（2）中的整流模块ZL一次与输入单元（1）的电抗器2L1输出端相连接，二次经储能滤波电容C后通过逆变器NB与执行单元（3）中的电抗器2L2进线端相连接；整流模块ZL与逆变器NB通过总线与CPU相连接，CPU与PLC控制单元（4）中的PLC单元之间既有通过继电器无源常开接点相连接的开关量，又有模拟量和通讯的连接，PLC单元的风门控制端与执行单元（3）的风门控制器相连。

2.根据权利要求1所述的布袋除尘系统节能自动控制装置，其特征在于：输入单元（1）中的快速熔断器FU一次接线端分别与进线三相电源L1、L2、L3相连接，二次接线端分别与主接触器KM一次接线端U、V、W相连接，主接触器KM的二次接线端分别与电抗器2L1的一次接线端2U1、2V1、2W1相连接，电抗器2L1的二次接线端分别与变频驱动单元2的主回路进线端2U2、2V2、2W2相连接。

3.根据权利要求1所述的布袋除尘系统节能自动控制装置，其特征在于：变频驱动单元（2）中的整流模块ZL直流输出端L+、L-分别与制动单元ZD的输入端ZD1、ZD2相连接，ZD的输出端R1、R2与制动电阻R相连接，ZD的故障输出端GZ1、GZ2与制动单元故障输出继电器ZK7的线圈端相连接；整流模块ZL与逆变模块NB分别通过总线DA、DB与微处理器CPU相连接；220V控制电源DY的输入端与快熔FU的下端U、V相连，DY的输出端与CPU的控制电源端P1、P2及PLC单元的控制电源端M1、M2相连接；CPU的端子排X101中，端子1为输入信号电源公共端，端子2为输出控制电源公共端，端子3为变频单元准备就绪输出端，端子4为系统故障输出端，端子5为主接触器KM合闸控制输出端，端子6为制动单元故障输入端，端子7为允许风机运行输入端，端子8为风机低速运行控制输入端，端子9为风机中速运行控制输入端，端子10为风机高速运行控制输入端；端子排X102中，端子11、12为通讯控制端，与PLC单元的通讯口A相连接，端子13、14为模拟量4～20mA控制风机转速的输入端，与PLC单元的A+、A-端相连接。

4.根据权利要求1所述的布袋除尘系统节能自动控制装置，其特征在于：执行单元（3）中的电抗器2L2输出端2U4、2V4、2W4与驱动器D相连接，驱动器D的输出机械轴与风机机械轴相连接，风机上安装有控制风速及启动时用的风门及风门控制装置。

5.根据权利要求1所述的布袋除尘系统节能自动控制装置，其特征在于：PLC单元（4）的端子COM1为输入信号电源公共端，端子101为准备就绪输入信号端，端子102为系统故障输入信号端，端子103为检测端，端子104端为变频单元允许运行控制输出端，端子105为风机低速运行控制输出端，端子106为风机中速运行控制输出端，端子107为风机高速运行控制输出端，端子COM2为输出控制电源公共端，C+、C-端口为风门自动控制模拟量输出端口，D+、D-为风门开度反馈端，A端口为PLC与变频器通讯端口，B端口为上位机网络端口，A+、A-端口为PLC模拟量控制风机风速的端口，发出4~20mA的电信号给变频驱动单元的CPU，B+、B-端口与粉尘在线检测装置相连接，粉尘检测装置把来自于A1-A4探头的粉尘浓度信号转换为4~20mA的模拟量信号，送入PLC的B+、B-端，PLC根据粉尘浓度的大小自动调整风机速度。

6.一种应用权利要求1～5任一项所述的布袋除尘系统节能自动控制装置对高炉除尘系统进行控制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）当电源快熔刀开关FU接通后，输出220V电源DY，变频驱动单元及PLC单元的控制系统进入工作状态；

2）当CPU检测到变频驱动单元控制系统正常时，CPU的端子5输出高电平，主接触器KM线圈带电，输入单元常开主触点KM闭合，变频驱动单元主回路上电，若此时变频驱动单元工作正常，系统准备就绪，则CPU的端子3输出高电平，继电器2K5线圈带电，2K5的无源常开接点闭合，此时PLC单元的COM1电源通过无源接点2K5使101端子为高电平，变频驱动单元准备就绪信号进入PLC；

3）PLC单元接收到变频驱动单元准备就绪信号后，若接近开关2K8检测到铁水罐车已经到达高炉出铁口，则接近开关的常开接点2K8闭合，使输出端子104为高电平，继电器2K1线圈带电，无源常开接点2K1闭合，使CPU的7号端子为高电平，变频驱动单元接收到来自PLC的运行允许指令后，处于使能状态，此时风机的运行状态由粉尘在线检测装置决定，检测到的浓度与设定浓度相比较；铁水倾倒时采用多段速度控制，倾倒后铁水罐车离开时采用模拟量控制下的无极调速控制，实现自动粉尘跟踪，一直到风机停止运行；

4）在风门的控制过程中，采集来自于风机上安装的风门控制装置的压力模拟信号进行开度反馈，使PLC不断进行风门开度PID调整；在风门调整中，PLC控制系统首先检测风门开度的给定值和实际压力反馈值，并计算出它们的差值δ，根据差值δ的大小，PLC不断修正给定值；当δ值较大时，PLC迅速调整给定值，使风门迅速达到给定开度；当δ值较小时，即风门接近给定值时，PLC的给定值调整的也非常小，即随着δ值的减小，控制系统给定变频驱动装置的开度值也按比例减小，直至为零。