加热炉供油系统恒压变频控制改造

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1、加热炉供油系统恒压变频控制改造摘要：秦皇岛首钢板材有限公司加热炉原供油泵电气控制系统采用继电器控制，油泵电机工频运转，供油量及压力大小通过管路上手动调节阀调节，操作困难并且给油量及压力大小不易控制，经常出现燃油堵枪、加热炉冒烟故障频繁发生。针对以上存在的问题，对供油设备电气控制系统进行恒压变频控制改造。通过稳定供油压力来提高控制系统的稳定性，极大改善了操作工艺并达到节能降耗的目的。关键词：供油泵、自动调节、PID仪表、变频器一、加热炉供油系统概述及缺陷分析1、加热炉供油系统概述我公司有三座钢坯加热炉，加热燃料主要为重油和煤焦油，供油系统由两台供油泵（一用一备）通过供油管道向三座加热炉

2、供油，每台油泵由型号为Y160L-4、功率15KW的电机拖动，电机长期工频运转。2、原供油控制系统存在的缺陷1)系统压力过高容易引发事故：加热炉点火初期，所点油枪数量少，一旦发生燃油堵枪则会导致供油管道压力升高，如果压力调整不及时，管道压力过高容易造成密封垫、管道阀门损坏，甚至出现重油外流引发火灾，同时管道压力过高时，电机处于工频状态下运转，易导致电机发热和泵体损坏，在一定程度上影响了生产的安全和稳定，对调火人员人身安全构成威胁。92）供油压力不易控制：由于供油泵电机工频运转，输出功率不发生变化，供油压力及供油量的大小只能依靠人工去调节管道上手动调节阀的开口度来实现，致使供油压力波动

3、较大，要及时将供油压力调整到当前生产需要的压力值时很困难，并且供油压力也不易保持稳定。3）电机工作效率低，能源损耗大：当加热炉处于保温或降温状态时，用油量减少，但由于原系统采用接触器控制，电机无法实现调速，电机长期处在工频运转状态下，既影响了电机寿命又造成了电能的浪费，同时由于控制油压是通过操作人员手动去调节阀门来实现，不能做到准确及时，就会造成燃料不同程度的浪费。二、新控制系统改造实施方案针对原设备电气系统存在的缺陷，并结合改善操作工艺满足自动化生产需要的要求，对原供油泵控制系统进行恒压变频改造。改造后一台西门子变频器控制一台油泵电机，控制分手动/自动两种运行状态。本控制系统由压力

4、变送器、PID控制仪表、变频器组成实现闭环控制，实现对加热炉供油管网的恒压变频供油控制。1、控制系统工作原理1）、工作原理简述：在自动运行方式工作时，PID控制仪表设定实际工作压力值，通过压力变送器将供油管网的压力信号转换成电信号，传送给PID控制仪表，作为仪表的反馈信号，经过处理后输出做为变频器给定Uk，调节输出频率，实现电机变频变速，使实际值逼近设定值，直到系统稳定；在手动运行方式工作时，可以在仪表上进行手动/自动切换，然后再根据人为需要手动调节仪表的输出值来控制变频器的速度，使电机转速达到需要的速度,满足特殊要求。整体系统结构图见图1：92）、PID控制调试：控制系统采用在三座

5、加热炉供油管路上分别安装压力变送器，用来检测管网中的供油压力，并将其转换成PID控制表所需要的4-20mA电信号，通过转换开关将信号接入PID控制表。PID控制表采用DY21GAPI266P型比例给定PID调节数字/光柱显示表，它的主要特点包括：自动/手动能做到无扰切换，目标值为外给定，并可预设比值，PID参数可以自整定或人工整定，还可以在传感器断线时自动输出安全阀值等。系统工作情况如图2所示：3）PID原理工作说明：图2中XT为目标信号（设定值），其大小与所需求的供油油压相对应，XF为压力变送器的反馈信号。则变频器的给定Uk的大小由合成信号（XT-XF）决定。如油压高于目标值，则X

6、F>XT→9（XT-XF）＜0→变频器的给定Uk↓→变频器的输出频率fx↓→电动机转速nx↓→供油油压下降，直到与所要求的设定值相符为止。反之如油压低于目标值，则XF＜XT→（XT-XF）>0→变频器的给定Uk↑→变频器的输出频率fx↑→电动机转速nx↓→供油压力下降，直到与所要求设定值相符为止。4）实际调试过程：先将压力传感器所测管道压力信号引入PID控制仪表的反馈端，作为XF，压力变送器选用量程0-1Mpa，对应输出4-20mA，供油压力一般设定为0.4Mpa，所以我们输入目标值为40%作为XT。仪表综合了给定信号及反馈信号后，通过PID自整定功能进行调节，向变频器输出处理后的4

7、-20mA电信号Uk来控制变频器的运转频率。但在实际生产中，由于受管路压力传输损耗等其他方面因素影响，自整定的比例积分参数不能使系统达到稳定状态，所以还要对仪表进行人工整定，将PID调节中比例参数P修改为50（自整定为30），提高了系统的反应速度，积分时间I修改为100S（自整定为60S），提高积分时间保证了系统的稳定性，由于不需要对偏差提前进行调整，所以未设置微分D环节，将微分时间设定为0。变频器接收仪表输出信号Uk来调节输出频率，进而实现电机转速调节，