薄巍

摘 要：煉鐵高爐內(nèi)部是一個高溫、高壓的還原性密閉空間，高爐頂壓是高爐爐況的一個重要參數(shù)，它是整個高爐爐內(nèi)的氣體流動、高爐透氣性的一個綜合體現(xiàn)。高爐頂壓的穩(wěn)定有利于高爐內(nèi)鐵礦石的還原反應，一個1000m3以上的爐況良好的高爐，頂壓的波動范圍不會超過±3kPa。這就給高爐的自動化控制提出了更高的精度要求。本文主要介紹了宣化鋼鐵公司2500m3高爐的頂壓控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：設(shè)備冗余 前饋控制 過程站

中圖分類號：TF54 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0004-02

1 宣鋼2500m3高爐控制系統(tǒng)

宣鋼2500m3高爐的控制系統(tǒng)采用美國ABB公司的AC800F控制系統(tǒng)。其PLC控制硬件分為爐頂系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、噴煤系統(tǒng)、熱風系統(tǒng)和本體系統(tǒng)6個過程站，其中頂壓的輸入輸出控制涉及爐頂系統(tǒng)和本體系統(tǒng)兩個過程站。

2 頂壓反饋系統(tǒng)

宣鋼2500m3高爐的頂壓是通過4個減壓閥組來調(diào)節(jié)，4個減壓閥組后在串聯(lián)TRT（余壓發(fā)電）系統(tǒng)，在調(diào)節(jié)高爐頂壓的同時，可以進行發(fā)電。

2.1 硬件的冗余設(shè)計

首先，在爐頂控制站安裝兩個頂壓A、B反饋信號，在本體控制站安裝兩個頂壓C、D反饋信號，這兩對信號再分別進行比較，各選出一路正常信號爐頂上升管壓力1和爐頂上升管壓力2輸出到TRT。

其次，把從主控室到動力廠TRT的信號傳輸線設(shè)計為2路。信號分別由本體控制站輸出模件與爐頂控制站輸出模件給出。TRT靜葉調(diào)節(jié)時，主要選擇1路信號進行調(diào)節(jié)，如果1路信號發(fā)生故障，程序自動地調(diào)節(jié)到2路上進行調(diào)節(jié)，不會影響高爐生產(chǎn)。設(shè)計圖如圖1所示。

2.2 程序的冗余設(shè)計

頂壓反饋保護程序通過ABB的AC800F9.1編程實現(xiàn)的，如果兩個頂壓反饋都正常（是否正常，通過程序自動判斷：兩個頂壓值求差，取絕對值，如果該值﹤5，認為正常），則由工長通過頂壓趨勢判斷，哪一個波動更小，就在操作員站的操作畫面上通過按鈕選擇哪一個；如果兩個頂壓有一個不正常（頂壓差的絕對值≥5，表明兩個頂壓相差較大，其中某一個可能有故障），則進行進一步自動判斷。根據(jù)頂壓調(diào)節(jié)原理，在頂壓穩(wěn)定、調(diào)節(jié)正常的情況下，頂壓設(shè)定值和反饋值應該是趨于等值的。那么用兩個頂壓值分別減去設(shè)定值，如果有一個其差的絕對值≥3，說明該頂壓有故障，程序自動切換頂壓值到絕對值<3的那一個上。最壞的情況，如果兩個頂壓都不正常，那么屬于緊急情況，可自動選擇到與頂壓值相差無幾的除塵器后煤氣出口管壓力。具體程序見表1。

在本體操作站上的爐頂上升管壓力2的獲得可參考表2。

3 頂壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為了控制爐頂壓力，在爐頂安裝了4個減壓閥：減壓閥A、減壓閥B、減壓閥C、減壓閥D。其中減壓閥組A、C開度的反饋信號接在本體控制站。減壓閥組B、D開度的反饋信號接在爐頂控制站。同頂壓信號一樣，起到了雙保險的作用。

減壓閥組執(zhí)行機構(gòu)在程序上是通過PID進行調(diào)節(jié)的，控制輸出到執(zhí)行機構(gòu)的電流（4～20mA），從而控制減壓閥組的開度大小。4mA代表輸出到減壓閥是0%的開度信號，20mA代表輸出到減壓閥是100%的開度信號，中間的開度值與電流信號成線性關(guān)系。PID參數(shù)塊通過頂壓設(shè)定值與反饋值的偏差，自動調(diào)整輸出電流，控制減壓閥組的開度大小，使頂壓的實際值趨近于工長的設(shè)定值，維持高爐頂壓的穩(wěn)定。

同時，我們在設(shè)定值的輸入上也采取了保護措施。頂壓的設(shè)定需要高爐操作工長根據(jù)高爐的實時爐況在高爐操作畫面上輸入設(shè)定值。我們從安全角度考慮，在程序上給這個設(shè)定值設(shè)置了一個上限300（可在線修改），即工長如果不小心輸入了比300大的值，程序就會自動屏蔽，并彈出對話框提示工長進行了錯誤的操作。

4 結(jié)語

宣鋼2500m3高爐的頂壓控制系統(tǒng)自投用以來，一直運行穩(wěn)定，頂壓波動范圍控制在±3kPa以內(nèi)。高爐生產(chǎn)從來沒有出現(xiàn)過因為工長失誤或者模件損壞或者信號不正常而影響其頂壓調(diào)節(jié)的事故。保證了工藝生產(chǎn)過程穩(wěn)定，為提高宣鋼生鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻

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