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[摘 要]套筒石灰窑生产的活性石灰在质量、能耗和成本上相比较传统的竖窑都占据很大的优势，但是在国内的运用还不够普及。本文主要从环形套筒石灰窑技术之上，依据实际的状况对电气控制体系进行再设计工作。作为环型套筒石灰窑主控制体系，进行硬件和软件的设计和相关技术的优化工作，确保在实际工作中取得很好的效果。
[关键词]环型套筒石灰窑；控制系统；设计；应用
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0381-01
引言
环型套筒石灰窑的发明是德国贝肯巴赫炉窑企业，这类型的窑相比其他的竖窑来说在产品的质量和产量来说占据很大的优势。相比较回转窑来说，其所需要的投资更加的少、耗能量也更加的低、占地面积也更加的小等特征。而环型套筒石灰窑主要生产的产品主要是供给活性度比较高的炼钢使用，其可编制控制器和变频器主要使用的是自动和传动控制体系，因此整个系统都需要通过网络进行工业的以太网的连接，完成上下料、燃烧和除尘等环节的自动控制。
1.环型套筒石灰窑系统工艺和控制需求
套筒窑的控制部分主要有两点，一个是窑体的燃烧控制，其中涵盖了煤气热值、燃烧室温度、空燃比、冷却、循环气体温度、内压和除尘器的控制等；另外一个就是上料或者出料的控制，涵盖的有原料系统、上料和出料车、布料器和排料器的控制。
2.控制系统的配置
2.1 硬件
环型套筒石灰窑整个监管体系使用的是德国西门子企业的控制装备，可分为控制层和监控层两个部分。控制层在下层，其主控制体系主要使用的是416-2DP CPU，模块使用的是S7-400 I/O模块，在液压站、操作平台和除尘体系使用的是IM153 的远程控制机，卷养料车和废气风机使用的变频器是西门子，此外，卷扬上料的小车的定位是图尔克绝对值型的编码器监控，不過这些主控制体系都是通过网络进行通讯的；监控层在上层，其主控制体系上有以太网模块的连接口，一般情况下，适应专用交换器和监控站共同构成以太网。
2.2 软件
控制器使用的系统软件是STEP7V5.2，应用的监控软件为WinCCV6.0。可以说控制体系涵盖了很多软件功能，在编程的时候可以采取多种方式，比方说，可以在STEP7安装驱动程序，以确保可以和第三方的产品进行连接，有效的实现体系的监控作用，以及其他的回路控制、运算、预警、曲线报表和打印等功能。系统具备的功能模块比较丰富，因此在编程的时候可以参照工艺过程的控制特性，进行设计方案的控制工作。
3.关键技术和主要控制的功能
3.1 工业以太网和现场总线技术的运用
每一个控制体系的控制器和远程控制站都可以通过网络进行连接，控制体系之间和监控站需要利用10兆或者100兆的速度和以太网进行联网工作，以方便数据的采集和调速信号的通讯作用。
3.2 人机信息的共享化
使用的操作体系具备开放性和通用性比较高的系统，因此，可以运用100兆赫兹的工业以太网和系统的相关硬件装备联合在一起使用，以便完成各项数据的交换工作。在多个HML上可以进行同时间段的监管工作，这样的话可以保证整个系统、资源和信息的共享工作。
3.3 自动上料控制的优化工作
原先上料小车在承载设计上要求是2.5吨，单斗的上料时间大约是204秒。比方说，如果产量在每日550吨的基础上，上料的时候需要的就是550/0.575/2.5/6=63批，其24小时上料的停运时间为212秒。由于时间比较短，上料系统几乎无法完成对每一个设备的维护和日常的检点，或者润滑的工作。试想一下，设备运行所需要的时间越长，其单批料停运的时间也就会更短。因此，在每批料的之间的停顿时间之内都需要进行两项数据的调整工作，首先就是科学合理的调整上料系统的装备的运转，以此来减低单斗上料所需要的时间；其次，就是上料卷扬机机械的强度和电机在允许的状况下提高但单斗的重量，这样的话可以时常的所短上料的时间。一般状况下，上料的时间有四个阶段，在第一阶段的时候，需要调整液压缸的转动的速度，确保用最快的速度来降低下料的时间，用这样的方式可以将原先12秒所需要的时间下降到8秒；在第四阶段的时候，通过多次的实验可以知道，在料车到达窑顶开关的时候，可以增大倒料的倾斜角度，以此可以保证倒料的快速进行，此状态相比原先的12秒来说可以减少到7秒；第二和第三阶段是减少上料时间注重考虑的阶段，这两个阶段的控制可以确保上料小车达到最优的控制。此外，由于在窑顶的设置上有一个0.8米的弯道，当上料车进行到弯道的时候顺利的进行，在这个弯道的时候需要提高2秒的时间。当后料车进行调整的时候，窑内需要多添加1斗的料，此系统相比传统的来说单程可以降低8秒的时间，双程可以降低16秒。为了确保料车的安全使用，程序的优化后需要设置3个联锁点以便保证在窑顶或者窑顶的时候停车的安全，其分别是，在窑顶或者窑底的上限位和下限位的时候，或者在网络编码器进行数值的编写的时候，又或者在料车的上行和下行的时间的时候。通过这些调整，石灰窑的单斗运行的时间可以减少24秒。
3.4 优化旋转布料器的控制
套筒窑采用的是旋转布料器，为了避免炉料偏落的时候引起布料的不平均。因此，材料在上车的时候，就需要通过旋转布料器均匀的将所有的爐料都投入到六个受料器中，确保开料到卸料整个过程的一次性完成。传统的方式是，先固定旋转布料器的1号位置进行受料，这样的话每次上料的时候旋转布料器能从1号位有秩序的转动到空料的位置上卸料，再次可以顺时针的转回到1号位再次受料。使用这样的方式布料的周期会增长，此外，受料的位置都在1号位置，这样的话会带来布料器的损害，特别是布料器的液压系统大多数的功率都是用在节流阀的控制，这样的话很容易产生故障。进行优化之后，在控制上不会受到位置的影响，其主要使用的是就近的原则采取卸料，这样的话可以确保每一次转动卸料的时候都不在同一个位置，这样的话会大大的降低液压系统的承载力，从而增强旋转布料器设备的使用时间。此外，由于消除了空载和重载同时运行的问题，在速度的调节上更加的方便，也就不会出现布料器卡机的状况。
3.5 窑内负压的控制
套筒窑体系对于每一个的燃烧室的负压控制都有一个严格想需求，因此手动调节的难度比较大。所有，在对高温引风机使用的变频控制的时候，可以参照单室负压的变化的进行自动化的调节工作，其主要的功能有：第一，自动的预算处单室负压在可控制之内，比方说在80到120之内；第二，可以自动的评判出高温废气风机的转速的快慢；第三，就是可以进行周期的采样工作，以降低震荡带来的效果；第四，可以依据高温废气风机电流的限定电机的最高转速，这样的话可以保证电机的正常使用。
4.结束语
由于确保了对监管装备的自动控制、自动联锁维护控制和自动调速的运行等技术上的处理工作，整个体系的运行相对来说就比较稳定，此外，对于操作工作者的劳动强度要求也比较低。当运行的时间比较短的时候其产量的效率也会增加，因此，所生产的石灰质量相对也比较高，一般情况下日常可以达到550吨，在活性度的测试上可以达到350毫升以上；与此同时，二氧化碳的含量也会低于1.5%，灼碱度也会低于6%，在环保上符合现时代的要求。目前，我国环型套筒石灰窑控制体系已经获得领先的位置。
参考文献
[1] 吴彩林，宁平华，夏兴国，章磊，吴其玲. 冶金石灰窑燃烧过程模糊预测控制策略应用[J].控制工程，2015，03：510-515.
[2] 李京旺，牛海涛.石灰窑结构及性能的优化设计措施[J].工程建设与设计，2014，02：37-40.
[关键词]环型套筒石灰窑；控制系统；设计；应用
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0381-01
引言
环型套筒石灰窑的发明是德国贝肯巴赫炉窑企业，这类型的窑相比其他的竖窑来说在产品的质量和产量来说占据很大的优势。相比较回转窑来说，其所需要的投资更加的少、耗能量也更加的低、占地面积也更加的小等特征。而环型套筒石灰窑主要生产的产品主要是供给活性度比较高的炼钢使用，其可编制控制器和变频器主要使用的是自动和传动控制体系，因此整个系统都需要通过网络进行工业的以太网的连接，完成上下料、燃烧和除尘等环节的自动控制。
1.环型套筒石灰窑系统工艺和控制需求
套筒窑的控制部分主要有两点，一个是窑体的燃烧控制，其中涵盖了煤气热值、燃烧室温度、空燃比、冷却、循环气体温度、内压和除尘器的控制等；另外一个就是上料或者出料的控制，涵盖的有原料系统、上料和出料车、布料器和排料器的控制。
2.控制系统的配置
2.1 硬件
环型套筒石灰窑整个监管体系使用的是德国西门子企业的控制装备，可分为控制层和监控层两个部分。控制层在下层，其主控制体系主要使用的是416-2DP CPU，模块使用的是S7-400 I/O模块，在液压站、操作平台和除尘体系使用的是IM153 的远程控制机，卷养料车和废气风机使用的变频器是西门子，此外，卷扬上料的小车的定位是图尔克绝对值型的编码器监控，不過这些主控制体系都是通过网络进行通讯的；监控层在上层，其主控制体系上有以太网模块的连接口，一般情况下，适应专用交换器和监控站共同构成以太网。
2.2 软件
控制器使用的系统软件是STEP7V5.2，应用的监控软件为WinCCV6.0。可以说控制体系涵盖了很多软件功能，在编程的时候可以采取多种方式，比方说，可以在STEP7安装驱动程序，以确保可以和第三方的产品进行连接，有效的实现体系的监控作用，以及其他的回路控制、运算、预警、曲线报表和打印等功能。系统具备的功能模块比较丰富，因此在编程的时候可以参照工艺过程的控制特性，进行设计方案的控制工作。
3.关键技术和主要控制的功能
3.1 工业以太网和现场总线技术的运用
每一个控制体系的控制器和远程控制站都可以通过网络进行连接，控制体系之间和监控站需要利用10兆或者100兆的速度和以太网进行联网工作，以方便数据的采集和调速信号的通讯作用。
3.2 人机信息的共享化
使用的操作体系具备开放性和通用性比较高的系统，因此，可以运用100兆赫兹的工业以太网和系统的相关硬件装备联合在一起使用，以便完成各项数据的交换工作。在多个HML上可以进行同时间段的监管工作，这样的话可以保证整个系统、资源和信息的共享工作。
3.3 自动上料控制的优化工作
原先上料小车在承载设计上要求是2.5吨，单斗的上料时间大约是204秒。比方说，如果产量在每日550吨的基础上，上料的时候需要的就是550/0.575/2.5/6=63批，其24小时上料的停运时间为212秒。由于时间比较短，上料系统几乎无法完成对每一个设备的维护和日常的检点，或者润滑的工作。试想一下，设备运行所需要的时间越长，其单批料停运的时间也就会更短。因此，在每批料的之间的停顿时间之内都需要进行两项数据的调整工作，首先就是科学合理的调整上料系统的装备的运转，以此来减低单斗上料所需要的时间；其次，就是上料卷扬机机械的强度和电机在允许的状况下提高但单斗的重量，这样的话可以时常的所短上料的时间。一般状况下，上料的时间有四个阶段，在第一阶段的时候，需要调整液压缸的转动的速度，确保用最快的速度来降低下料的时间，用这样的方式可以将原先12秒所需要的时间下降到8秒；在第四阶段的时候，通过多次的实验可以知道，在料车到达窑顶开关的时候，可以增大倒料的倾斜角度，以此可以保证倒料的快速进行，此状态相比原先的12秒来说可以减少到7秒；第二和第三阶段是减少上料时间注重考虑的阶段，这两个阶段的控制可以确保上料小车达到最优的控制。此外，由于在窑顶的设置上有一个0.8米的弯道，当上料车进行到弯道的时候顺利的进行，在这个弯道的时候需要提高2秒的时间。当后料车进行调整的时候，窑内需要多添加1斗的料，此系统相比传统的来说单程可以降低8秒的时间，双程可以降低16秒。为了确保料车的安全使用，程序的优化后需要设置3个联锁点以便保证在窑顶或者窑顶的时候停车的安全，其分别是，在窑顶或者窑底的上限位和下限位的时候，或者在网络编码器进行数值的编写的时候，又或者在料车的上行和下行的时间的时候。通过这些调整，石灰窑的单斗运行的时间可以减少24秒。
3.4 优化旋转布料器的控制
套筒窑采用的是旋转布料器，为了避免炉料偏落的时候引起布料的不平均。因此，材料在上车的时候，就需要通过旋转布料器均匀的将所有的爐料都投入到六个受料器中，确保开料到卸料整个过程的一次性完成。传统的方式是，先固定旋转布料器的1号位置进行受料，这样的话每次上料的时候旋转布料器能从1号位有秩序的转动到空料的位置上卸料，再次可以顺时针的转回到1号位再次受料。使用这样的方式布料的周期会增长，此外，受料的位置都在1号位置，这样的话会带来布料器的损害，特别是布料器的液压系统大多数的功率都是用在节流阀的控制，这样的话很容易产生故障。进行优化之后，在控制上不会受到位置的影响，其主要使用的是就近的原则采取卸料，这样的话可以确保每一次转动卸料的时候都不在同一个位置，这样的话会大大的降低液压系统的承载力，从而增强旋转布料器设备的使用时间。此外，由于消除了空载和重载同时运行的问题，在速度的调节上更加的方便，也就不会出现布料器卡机的状况。
3.5 窑内负压的控制
套筒窑体系对于每一个的燃烧室的负压控制都有一个严格想需求，因此手动调节的难度比较大。所有，在对高温引风机使用的变频控制的时候，可以参照单室负压的变化的进行自动化的调节工作，其主要的功能有：第一，自动的预算处单室负压在可控制之内，比方说在80到120之内；第二，可以自动的评判出高温废气风机的转速的快慢；第三，就是可以进行周期的采样工作，以降低震荡带来的效果；第四，可以依据高温废气风机电流的限定电机的最高转速，这样的话可以保证电机的正常使用。
4.结束语
由于确保了对监管装备的自动控制、自动联锁维护控制和自动调速的运行等技术上的处理工作，整个体系的运行相对来说就比较稳定，此外，对于操作工作者的劳动强度要求也比较低。当运行的时间比较短的时候其产量的效率也会增加，因此，所生产的石灰质量相对也比较高，一般情况下日常可以达到550吨，在活性度的测试上可以达到350毫升以上；与此同时，二氧化碳的含量也会低于1.5%，灼碱度也会低于6%，在环保上符合现时代的要求。目前，我国环型套筒石灰窑控制体系已经获得领先的位置。
参考文献
[1] 吴彩林，宁平华，夏兴国，章磊，吴其玲. 冶金石灰窑燃烧过程模糊预测控制策略应用[J].控制工程，2015，03：510-515.
[2] 李京旺，牛海涛.石灰窑结构及性能的优化设计措施[J].工程建设与设计，2014，02：37-40.