1 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收系統(tǒng)

    轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收系統(tǒng)（Oxygen ConverterGas Recovery，通常簡稱為“OG”系統(tǒng)）的工作直接影響到轉(zhuǎn)爐煙氣的回收效果、設(shè)備的壽命、現(xiàn)場的安全等。目前轉(zhuǎn)爐煙氣回收系統(tǒng)主要采用的是文氏管濕法除塵，基本原理是當轉(zhuǎn)爐煙氣通過文氏管收縮喉口時，產(chǎn)生較大而且相對穩(wěn)定的氣流阻力損失，使含塵煙氣流流速升高，在噴水的作用下煙氣與水進行水氣混合，使塵粒從氣流中分離出來，達到煙氣除塵的目的。如圖1 所示^[1]。

    一級文氏管（簡稱“一文”）除去煙氣中占全部塵量約70%的較粗顆粒粉塵，二級文氏管（簡稱“二文”）除去煙氣中的細顆粒粉塵。二文喉口的主要設(shè)備是RD閥（Rice Damper）。閥體為橢圓形米粒板置于矩形喉口中間，閥體的轉(zhuǎn)動在30°~90°范圍可調(diào)節(jié)，使“二文”組成可調(diào)徑文氏管。當轉(zhuǎn)爐煙氣壓力發(fā)生變化時，使喉口開度變化與通過喉口的煙氣流量變化在相同的阻損下基本呈一次函數(shù)關(guān)系變化調(diào)節(jié)。因此RD閥“二文”環(huán)節(jié)中主要有兩大作用：其一是當煙氣通過RD閥時加速，閥體兩側(cè)的噴嘴噴水產(chǎn)生水氣混合對煙氣進行除塵降溫；其二是根據(jù)煙罩與爐內(nèi)的微差壓來調(diào)節(jié)閥板開度，以調(diào)節(jié)“二文”喉口氣流阻損，避免空氣混入爐內(nèi)造成爆炸或煤氣泄漏，提高煤氣回收效率及除塵效率。因此RD閥工作性能在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收系統(tǒng)中是十分重要的。

    2 RD閥液壓伺服執(zhí)行器

    2.1 RD閥伺服執(zhí)行器工作原理

    RD閥液壓伺服執(zhí)行器由位置－－力反饋伺服裝置及監(jiān)測部分組成。原理圖如圖2。

    工藝調(diào)壓矩陣根據(jù)不同的轉(zhuǎn)爐內(nèi)外的微壓差輸入信號，向伺服放大器輸出信號，信號經(jīng)過放大后傳給帶位置－－力反饋的動力元件閥控缸。油缸產(chǎn)生的位移經(jīng)機械連桿裝置轉(zhuǎn)換成RD閥的角位移。

    監(jiān)測部分將油缸驅(qū)動的傳動軸的角位移經(jīng)連桿裝置傳送給角位移傳感器，角位移傳感器輸出信號經(jīng)處理后在計算機上顯示。

    2.2 RD閥伺服執(zhí)行器模型

    伺服執(zhí)行器中的位置－－力反饋伺服裝置由伺服放大器、兩級電液伺服閥、液壓缸、機械反饋裝置構(gòu)成。綜合各環(huán)節(jié)參數(shù)，得出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進而推出伺服執(zhí)行器的開環(huán)傳遞函數(shù)為^[2]：

    式中  K_V－－系統(tǒng)開環(huán)增益

    執(zhí)行器的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

    式中ω_b－－系統(tǒng)閉環(huán)頻寬
    ω_nc－－系統(tǒng)閉環(huán)固有頻率
    ζ_nc－－系統(tǒng)閉環(huán)阻尼系數(shù)

    3 伺服執(zhí)行器測試

    3.1 測試系統(tǒng)

    測試采用計算機測試系統(tǒng)，將伺服執(zhí)行器反饋信號經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集到計算機中。輸入信號由計算機給定，經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換，通過伺服放大器輸出^[3]。

    數(shù)據(jù)采集板采用HT-7484 接口板，它具有集成度高，功能強大，可靠性好，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定等優(yōu)點。

    在靜態(tài)測試過程中，可采用軟件啟動、查詢管理方式。在動態(tài)測試過程中，實時性要求很高，因此采用定時中斷啟動、查詢管理的方法。

    軟件系統(tǒng)采用了基于虛擬儀器設(shè)計方法，通過軟件實現(xiàn)傳統(tǒng)專用儀器系統(tǒng)的功能。軟件采用VC6.0編制。

    3.2 測試結(jié)果

    （1）階躍響應(yīng)測試

    給定階躍信號為2V，執(zhí)行器的階躍響應(yīng)情況如圖3所示。

    由階段響應(yīng)情況表明，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)一階慣性系統(tǒng)的特性，為三階過阻尼系統(tǒng)。系統(tǒng)的階躍響應(yīng)過渡時間為0.68s。

    （2）斜波測試

    由于執(zhí)行器的輸入為電流信號4~20mA，輸出為輸出電流4~20mA。這樣測得輸入電流和輸出電流關(guān)系如圖4。

    由圖4 看出，執(zhí)行器存在滯環(huán)現(xiàn)象，而且在電流大和電流小時存在飽和現(xiàn)象。

    滯環(huán)：ΔX=0.23mA   非線性度：Lx=1.43%

    （3）頻率特性測試

    由測試系統(tǒng)的閉環(huán)頻率響應(yīng)結(jié)果可以繪出系統(tǒng)閉環(huán)波德圖5。

    由系統(tǒng)的閉環(huán)頻寬，可以求得系統(tǒng)的開環(huán)增益K_v為：

    K_v=ω_b=0.3Hz=1.88 rad/s

    4 測試結(jié)果分析

    分別對系統(tǒng)的測試結(jié)果進行穩(wěn)定性、控制精度和響應(yīng)速度3個方面分析。

    4.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性

    由圖5可知，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量K_g和相位裕量γ分別為：K_g=29.1dB，γ=88.0°。系統(tǒng)的穩(wěn)定性能完全滿足要求。

    4.2 系統(tǒng)的精度和快速性

    增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，能夠減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。在系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)中，傳感器的誤差、機械裝置的非線性誤差和間隙、二次儀表的誤差等對系統(tǒng)測試的精度有直接的影響。而且還由于機械裝置的慣量大等，對系統(tǒng)的快速性也造成了不利的影響。

    5 結(jié)語

    綜上所述，我們可以看出：影響煙氣回收系統(tǒng)RD閥液壓伺服執(zhí)行器性能的主要因素是伺服裝置的結(jié)構(gòu)和性能，以及選用的伺服閥增益的大小。因此在設(shè)計及選擇伺服執(zhí)行器的過程中，必須綜合考慮各因素所產(chǎn)生的影響。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司