PID控制技术在配料系统中的应用

2022-09-10

烧结厂处理的原料种类繁多, 且物理化学差异也很大。为使烧结矿的物理性能和化学性能稳定, 符合冶炼要求, 同时使烧结料具有良好的透气性以获得较好的烧结生产率。必须把不同成分的含铁原料、熔剂和燃料等, 根据烧结生产过程的要求和烧结质量的要求进行精确的配料。烧结生产实践证明, 配料发生偏差是影响烧结过程正常进行和烧结矿质量的重要因素。本文着重介绍三安烧结厂运用PID控制来实现配料的精确度。

1 烧结配料系统简介

三安烧结配料系统是由10台皮带秤和4台LWF4减量配料秤共14台构成, 其中混匀料5台、燃料3台、生石灰4台、冷返矿2台, 每台配料秤控制方式都一样, 只是根据精度和料种的不一样, PID参数的选择也不一样, 现在选取其中一台控制相对难控制的LWF4减量配料秤系统来说明。如图1所示。

2 系统主要设备

料仓、闸门、计量斗、称重传感器、螺旋给料设备和LWF4减量配料秤仪表。

3 原理和控制过程

LWF4减量配料秤工作原理:当料斗向外排料时, XR2104仪表通过测量并计算单位时间内料斗中物料的重量之差与单位时间的比值从而得出物料的流量, 次流量与设定点比较, 如果存在误差, 则XR2104的PID调节系统改变控制信号的大小, 从而改变给料设备的出料量, 以使出料量与设定点一致。

LWF4减量配料秤的工作有两种情况: (1) 当称重料斗中有料, 下料器不运行时LWF4减量配料秤工作在闭环控制程序。XR2104仪表检测称重传感器元件输出的信号送至CPU, CPU处理后与远程给定量相比较, 并根据与用户远程设定量比较的差值输出4～20mA的控制信号调节变频器的输出频率, 从而改变螺旋给料机驱动电机的转速以使给料机给料量满足远程给定量。 (2) 当称重料斗中的料位降至低料位时, 下料器开始运行, XR2104仪表锁定闭环控制时最后的瞬时流量进入恒流量控制的开环控制程序。当料位达到高料位时停止进料, LWF4减量配料秤再次进入闭环控制程序。

控制系统结构原理框图如图1

4 PID的控制及特点

LWF4减量配料秤的自身特点决定了它应工作在震动较小的环境下, 而且自身不产生震动, 但散状物料不象水一样能保持表面的水平状态, 在物料从计量斗不断流出时, 会破坏物料的稳定状态, 形成剧烈波动现象。在该控制系统中, 为了避免控制作用过于频繁和震动, 消除由于频繁动作和振动所引起的振荡, 可采用PID控制法来实现出料量和设定量的一致。

E (k) 为位置跟踪偏差, E (k) =R (k) -Y (k) , R (k) 为计算机给定量, Y (k) 反馈量;E0是一个可调参数, 其具体数据可根据实际控制对象的工艺要求或实际经验确定。若E0值太小, 会使控制动作过于频繁, 达不到稳定被控对象的目的;若E0太大, 则系统将产生较大的滞后, 系统的快速性下降而达不到工艺要求。当︱E (k) ︱≤︱E0︱时, 调节器输出为零;当︱E (k) ︱≥︱E0︱时, 调节器有PID输出。

从使用结果来看, 带PID调节具有良好的响应速度, 能够对现场造成的波动实行快速的调整, 但是该种秤还有不足的地方就是下料器开始加料时系统处于开环控制, 这个误差是完全可以控制在工艺要求范围内。