应用研究大型铸钢件冒口切割除尘系统节能改造王皓，罗永建，常涛，刘轶（宁夏共享铸钢有限公司，宁夏银川750021）现场设备特点，自行研发了除尘智能控制系统，实现了除尘风机根据烟气量的变化而自动调节风量和压力的运行方式，从而达到了大功率除尘设备的节能减排、提高除尘效率的目的。
自2010年以来，宁夏共享铸钢有限公司批量生产水电、核电等高合金产品，该类产品制作难度高，利润大，为公司带来显著的经济效益，对公司的发展方向起着至关重要的作用，但是我们同时也看到了其带来的不利影响。高合金产品在切割铸件冒口时，需要使用氧化铁粉，并配合高压氧气进行吹扫式切割，才能将打箱出来的铸件冒口切除。在切割过程中，氧化铁粉和氧气会同高合金冒口发生剧烈化学反应，产生大量高温烟气，造成生产过程中，大量烟气蔓延到车间内，这些烟气一方面危害到现场操作工人的健康，另一方面也对环境造成了严重的污染。为此，公司为该工序设计安装了两台大功率的除尘器。但由于该工序为频繁间歇性作业，造成了除尘器长时间处于满负荷运行，产生大量能源浪费。
1除尘系统在使用过程中存在的能源浪费经过对现场除尘系统的现状分析发现，冒口切型铸造设备智能控制技术。
割工序有着间歇性作业的特殊工作性质，并且所切割铸件化学成分不同，作业所产生的烟气量也有所不同，再加上操作人员节能减排意识薄弱，致使除尘系统在生产间隙及烟气量较小期间仍然满负荷运行，造成大量电能浪费。
2实现除尘系统节能减排的难点制定行之有效的节能减排控制方案，必须考虑到要彻底摆脱陈旧的依靠人为控制的节能减排工作方式，以及避免大功率除尘电机频繁启停对设备自身所造成的损坏。如何克服以上难点，并使除尘系统达到最大限度的节能减排是本次方案的重点所在。
3总体方案的设计和技术实施过程3.1方案思路的确定智能控制除尘风机的转速是节能的关键。目前，交流变频调速技术是控制风机转速的一种主要手段，采用变频器调速系统直接控制除尘风机的转速，并应用PLC、传感器及变频器构成除尘自动控制系统，实现除尘风机根据烟气量的变化而自动调节风量和压力的运行方式，从而最终达到节能降耗、提高除尘效率的目的。
3.2控制方式的确定普通的控制方式主要有开环控制和闭环控制两种。
3.2.1前馈（开环）控制方式主要是找到切割作业的氧气耗量和作业所产生的烟气量的数学关系，利用安装在吹氧管上的气体流量传感器来推断当前切割作业所产生烟气量的大小。从而进一步控制风机转速，使其达到预先设定好的转速档位。这种控制方式能够起到一定的节能效果，但控制的精确度较低，还存在大量能源浪费。
3.2.2负反馈闭环控制方式主要是使收尘室内时刻保持为负压状态，致使室内烟气无法外溢。该控制方法必须保证收尘室的开口风速大于0s，而开口风速由除尘风机的风量和收尘室内所产生烟气量决定。在烟气量一定的情况下，除尘风机的风量过小会出现烟尘外溢，风量过大会造成资源浪费。因此，取收尘室内烟尘不外溢的条件下，开口风速为1m/s所需要的除尘风量为闭环控制的期望设定值，取开口风速变化量为受控变量。
设XT为目标信号设定值，该设定值为收尘室开口风速为1m/s状态时的模拟量信号，XF为风速传感器反馈的当前风速模拟量信号，则变频器的输出频率fx由Xt和XF的差值决定。
若反馈值XF大于设定值Xt，说明收尘室内烟气量大于除尘系统的烟气处理能力，则变频器的输给定值Sp进行比较，通过两者的偏差e进行PID运算得到输出操作信号u经PLC的模拟量输出模块进行D/A转换，转换后的信号（420mA电流信号）被传输至PLC用于驱动执行机构（变频器），实现对被控对象的控制。闭环控制原理见。
可编程控制器CPLO闭环控制系统基本原理闭环控制系统存在的问题：开始切割作业时，瞬间产生大量烟气，压力传感器反馈及时性差，造成烟气外溢；切割作业过程中，烟气量变化速度快、幅度大，系统频繁调频，波动性大，进入平稳运行状态需要时间较长；停止切割作业时，除尘室内压力变化缓慢，PLC不能及时控制除尘系统进入节能状态，造成能源浪费。
3.2.3复合控制系统（闭环控制+开环控制）如，在复合控制系统中，首先，取切割冒口工序的氧气用量作为前馈控制的给定值输入PLC，PLC控制变频器改变风机转速，使风机转速根据氧气流量的大小达到预先设定好的转速档位，经过延时后，再由风速传感器将收尘室的开口风速反馈给PLC，而PLC根据内部设定值经过程序运算后，再次启动PLC控制/现场控制现场手动控制复合控制系统流程图（下转第39页）出频率fx提高，电机转速增大，使除尘风量增大，直至收尘室开口风速重新恢复1m/s状态。
反之，若反馈值XF小于设定值Xt，说明收尘室内烟气量小于除尘系统的烟气处理能力，则变频器的输出频率fx降低，电机转速减小，使除尘风量减小，直至收尘室开口风速重新恢复1m/s状态。
控制系统，如所示，检测元件将被控量实际值Pv转换为1V5V电压信号，该模拟信号接至PLC的模拟量输入模块，进行A/D转换。根据编写的PID控制程序将测量值与系列炉型较长时间内维持其理化指标（如耐压强度、重烧线变化、蠕变等）缓慢衰减，这是延长炉衬寿命的重要条件之一。
2）混合炉运行时，炉衬材料沿垂直和周向的热胀冷缩是不可避免。渣线以上，由2.5m高、0.3m厚的浇注砌体形成炉膛，这部分砌体的重量恰好限制了熔池砌体膨胀时的升高；另一方面，温度降低时，为熔池缩回原来状态提供了外力。
2.2系列混合炉的性能优势在系列混合炉上就不存在。虽然系列炉型理论使用寿命低于I系列炉型，但是公司二期选用系列混合炉主要原因是其节能和操作便捷的特点，实际运行证明取得了预期效果。
距离很近，符合辐射传热的距离原则。在相同环境条件下，非接触式电热设备的热源与被加热物的距离越近，辐射传热效率越高。如，距离热源近的S表面获得了热源P的全部热量，当需要传递到距离较远的S表面时，相同面积获得的热量就大打折扣。通lt.常电解铝液温度较高，进入混合系歹l炉型炉的目的主要是均质、净化，这个过程的散热不是我们所关注的，但铝液温度过低影响铸造质量时就需要快速升温。事实证明，系列混合炉配置的功率较低，升温速率却高于I系列混合炉。
经分析，系列混合炉相对节能的另一个原因在于炉顶使用了陶瓷纤维叠压材料。这种材料以质轻、导热率低、比热容低的白色纤维制成，有隔热、增强辐射反射、抗热震性的功能，其中导热系数和比热容指标是陶瓷纤维在炉顶应用的主要因素。理论上，黏土和Al23类砌体的比热容是陶瓷纤维的1642倍。这就意味着两种形式的混合炉运行中，热源用于炉顶吸收直到饱和的热量相差1642倍。随着炉顶的散热，这部分热量需要不停地补充。陶瓷纤维的导热系数仅为0.07w/nrk以下，是浇注砌体的1/8，这两项指标的差异直接体现了吨铝电能消耗的不同。
另外，在混合炉运行的工艺流程中，包括返回料入炉、搅拌扒渣、清炉、更换电热元件等环节，系列炉型表现出相对便捷的特点。
3结论通过对两种铸造用铝混合炉设备在生产实际中的应用，系列混合炉以其节能性好、操作便捷等优点为企业生产降低生产成本。但是系列混合炉炉顶为开合式，上方无法配置集烟除尘系统，生产中搅拌工艺环节会有相当的烟尘溢出，对厂房环境及工人健康造成一定影响。为系列混合炉加装集尘装置，增设排烟系统，将有利于生产环境的改善和产品质量的提高。
