寧勝

摘 要： 目前，宣鋼各高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)高爐正常生產(chǎn)狀況下的控制策略，但對于高爐大修、中修過程中的一些特殊工藝要求，并沒有專門的控制程序來實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化運(yùn)行，隨著自動(dòng)化水平提高和生產(chǎn)實(shí)際，要求完善高爐自控系統(tǒng)在特殊爐況下的自動(dòng)化運(yùn)行功能。

關(guān)鍵詞： 自控系統(tǒng)；高爐大中修；自動(dòng)噴煤；模擬試車

1.背景

對于大型高爐在大中修前期高爐上料的多變性、高爐料線深度遠(yuǎn)超于正常料線的異常性、熱風(fēng)爐烘爐期間烘爐曲線的穩(wěn)定控制性、中修結(jié)束前各系統(tǒng)不完全恢復(fù)操作但需要全自動(dòng)試車時(shí)的復(fù)雜性，這些問題及過程都需要自動(dòng)化控制的緊密配合。因而需要完善自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)，使之既能滿足正常生產(chǎn)時(shí)的工藝要求，又能滿足大中修、定修等特殊爐況的工藝要求。

2.技術(shù)方案及措施

2.1停爐前期，適應(yīng)特殊供料要求控制程序的研發(fā)

在3#高爐在中修停爐前，重新研發(fā)了自動(dòng)要料程序，對自動(dòng)要料機(jī)制進(jìn)行了重新改寫，可實(shí)現(xiàn)X焦Y礦的上料要求。正常情況下，仍按照1焦1礦進(jìn)行上料，特殊上料要求時(shí)，可依據(jù)上料生產(chǎn)崗位設(shè)定，實(shí)現(xiàn)X焦Y礦（X、Y為整數(shù)）上料。隨著料線的不斷深入，當(dāng)料線到達(dá)10M以下，原裝在探尺減速箱上的主令控制器（北尺-1：10）到達(dá)量程上限，主令控制器發(fā)出的探尺待機(jī)位反轉(zhuǎn)，這時(shí)硬接點(diǎn)控制探尺停車已走不通。為滿足探尺正常探測料線，又可以實(shí)現(xiàn)正常提尺到待機(jī)位停尺的功能，預(yù)先判斷出了這一狀況，避免硬接點(diǎn)停尺，通過北尺編碼器的數(shù)值編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)了無硬點(diǎn)探尺自動(dòng)停尺功能。

2.2高爐爐頂、槽下設(shè)備全自動(dòng)試車整套模擬控制系統(tǒng)的研發(fā)

在高爐中修后期，開爐前，爐頂、槽下大部分設(shè)備可以運(yùn)行，但有部分設(shè)備因中修正在進(jìn)行無法操作，如主皮帶、下密閥、、料罐射源、料罐壓力、頂壓、探尺等。為保證高爐正常投產(chǎn)后，爐頂、槽下供料、裝料、布料的正常運(yùn)行，需要在部分設(shè)備不具備試車的情況下，提前調(diào)試設(shè)備、強(qiáng)化操作技術(shù)。在這套全自動(dòng)試車模擬控制系統(tǒng)中，具備試車條件的設(shè)備可以參與全自動(dòng)試車，不具備試車條件的設(shè)備或參數(shù)通過模擬程序給出。

主皮帶不能啟車，槽下焦炭、礦石的料頭、料尾信號(hào)，通過中間罐的控制閥打開后模擬主皮帶運(yùn)行時(shí)，中間罐到爐頂?shù)倪\(yùn)行時(shí)間，在到達(dá)延時(shí)后，自動(dòng)發(fā)出；料罐料空、料滿信號(hào)因射源關(guān)閉和無料設(shè)車，無法給出，模擬程序通過料頭到B檢點(diǎn)+上密閥打開后延時(shí)模擬給出料滿信號(hào)，在下密、料流打開后，根據(jù)生產(chǎn)崗位預(yù)先設(shè)定好的布料圈數(shù)進(jìn)行判斷，當(dāng)?shù)竭_(dá)或接近預(yù)先設(shè)定的布料圈數(shù)后，給出料空信號(hào)；罐壓、頂壓因高爐未生產(chǎn)，沒有實(shí)際數(shù)值，也根據(jù)正常工況模擬給出，在一均閥開后，給罐壓充壓，罐壓顯示A數(shù)值，在二均閥開后，給罐壓充壓，罐壓顯示B數(shù)值，并且讓罐壓大于頂壓，在布料完成后，下密閥罐，開均放時(shí)，讓罐壓數(shù)值回零；對下密閥、探尺等因中修無法操作，也通過模擬程序進(jìn)行模擬試車，取消下密閥的命令與反饋，用模擬程序代替，需要下密閥開閥時(shí)，自動(dòng)發(fā)出命令（并不連鎖硬件），模擬現(xiàn)場閥門開閥時(shí)間，延時(shí)后，給出開閥反饋，下密關(guān)閥與探尺提尺、放尺等均通過類似原理給出。

全自動(dòng)試車模擬程序，可以應(yīng)用在部分設(shè)備不能參與試車的情況下，實(shí)現(xiàn)高爐爐頂、槽下設(shè)備的全自動(dòng)連鎖試車。

2.3熱風(fēng)爐中修期間停爐保溫、后期烘爐專用控制程序的研發(fā)

中修期間，為實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐停爐保溫、后期烘爐的正常運(yùn)行，在保留原有熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套停爐保溫、后期烘爐專用程序與畫面，用于生產(chǎn)崗位監(jiān)控?zé)犸L(fēng)爐狀況與操作熱風(fēng)爐各閥。它取消了原有的熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)與助燃風(fēng)機(jī)放散閥，預(yù)熱爐與三座熱風(fēng)爐之間的送風(fēng)連鎖，混風(fēng)調(diào)節(jié)連鎖等一系列連鎖關(guān)系。為便于后期高爐正常生產(chǎn)后，熱風(fēng)爐恢復(fù)正常的連鎖關(guān)系，采用了一鍵式連鎖啟用與停用，在烘爐期間，一鍵停用連鎖，正常生產(chǎn)期間，一鍵啟用連鎖。這樣在烘爐期間，所有熱風(fēng)爐的設(shè)備可以無連鎖啟停。

2.3.1在助燃空氣管路上，新增加了三套調(diào)節(jié)閥和三套電磁閥，通過控制調(diào)節(jié)閥的閥位實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)煤氣量的大小，從而控制熱風(fēng)爐拱頂溫度。對調(diào)節(jié)閥和電磁閥引入PLC，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。

2.3.2在熱風(fēng)爐烘爐保溫時(shí)期，容易引起熄火事故。如果熄火后，不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，將會(huì)造成高爐煤氣擴(kuò)散或點(diǎn)火爆炸。為此，增加了一個(gè)烘爐安全檢測程序。烘爐階段，拱頂溫度是按烘爐曲線緩慢上升的，每分鐘檢測一個(gè)拱頂溫度值，如果較上次檢測拱頂溫度下降且超過5度，將發(fā)出語音報(bào)警提示，最大程度的保證了烘爐工作的安全運(yùn)行。

2.4高爐槽下、噴煤控制系統(tǒng)研發(fā)

2.4.1 槽下各供料皮帶的啟車預(yù)警程序研發(fā)應(yīng)用

槽下主皮帶、供礦皮帶、供焦皮帶等在啟車時(shí)，必須現(xiàn)場確認(rèn)皮帶周圍無人，而槽下皮帶都很長，巡檢一圈需要很長時(shí)間。因而根據(jù)皮帶運(yùn)行的特點(diǎn)，在幾條主要皮帶上增加了啟動(dòng)預(yù)報(bào)警系統(tǒng)。即在皮帶現(xiàn)場安裝警鈴，在皮帶啟車前，警鈴先預(yù)警，提示人員離開，此時(shí)，若有人正在操作，可啟動(dòng)急停。在警鈴預(yù)警過后，再發(fā)出啟車命令。這樣，進(jìn)一步增強(qiáng)皮帶運(yùn)行的安全性。

2.4.2 噴吹下煤量自動(dòng)計(jì)算程序研發(fā)

高爐噴煤主要向高爐內(nèi)噴吹煤粉，噴吹下煤量是否準(zhǔn)確，直接影響到高爐的生產(chǎn)和成本，因此，噴吹下煤量的精確計(jì)算是十分重要的。以往噴吹下煤量由人工手動(dòng)計(jì)算，有以下缺點(diǎn)：①、噴吹煤粉超量，操作人員手動(dòng)控制罐壓和噴吹風(fēng)量，容易發(fā)生煤粉難噴，堵塞噴槍，堵噴吹總管等事故。②、高爐虧煤，由于人為操作需要把握極精密的時(shí)間，一旦疏忽就會(huì)影響高爐噴煤量。③、由于人工操作易出現(xiàn)噴煤量不均勻，極易造成爐況不穩(wěn)，同時(shí)頻繁操作閥門易損壞，設(shè)備維護(hù)及備件費(fèi)用極高。

針對以上問題研發(fā)了噴煤下煤量自動(dòng)計(jì)算程序，以噴煤管道切換球閥動(dòng)作設(shè)為程序計(jì)算條件?！伴_”信號(hào)到位為開始計(jì)算條件，“關(guān)”信號(hào)到位為停止計(jì)算條件。開始采集備吹罐的原始重量設(shè)定為“A”。當(dāng)時(shí)間在變時(shí)，采集時(shí)間后改變了的重量為“B”。“A-B=X”即“X”為實(shí)際噴量，高爐要求小時(shí)噴吹量由操作人員輸入系統(tǒng)新加入的輸入框內(nèi)，數(shù)值為“C”。剩余時(shí)間為“D”，（C÷60min×D=E）其中“E”為應(yīng)噴重量。自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)以“X”為標(biāo)值，不斷顯示和調(diào)整“D”與“E”的值，以平均到整點(diǎn)的數(shù)值接近或到“X”為準(zhǔn)。

噴吹下煤量自動(dòng)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過前期對噴煤量與罐壓及噴吹風(fēng)流量的配置比例關(guān)系的跟蹤記錄得出了相應(yīng)的關(guān)鍵數(shù)值，經(jīng)過計(jì)算設(shè)計(jì)，把噴煤計(jì)算公式及罐重觸發(fā)器做成聯(lián)鎖，一旦噴煤量變化，計(jì)算系統(tǒng)就會(huì)顯示、調(diào)整罐內(nèi)壓力和噴吹風(fēng)量，保證噴吹煤粉均勻穩(wěn)定。噴吹下煤量自動(dòng)計(jì)算完全由控制器進(jìn)行計(jì)算，無任何人為的干預(yù)，時(shí)間在全工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)全部同步，使計(jì)算結(jié)果更加精確。

3實(shí)施效果

高爐自控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用后，取得了顯著效果，自控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，控制精度大幅度提高，使高爐大中修以后快速進(jìn)入正常生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)減少了設(shè)備的維護(hù)工作量和生產(chǎn)事故。大型高爐自控系統(tǒng)的創(chuàng)新性研發(fā)，為高爐自控系統(tǒng)的完善、高爐順利投產(chǎn)、達(dá)效做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 付丹昊.遷鋼3號(hào)高爐爐頂控制系統(tǒng)的創(chuàng)新與優(yōu)化[J].裝備制造，2014（S2）：159-160.

[2]曾志良.分析煉鐵高爐的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].電子世界，2016（24）：170.

[3]朱小平.自動(dòng)控制在高爐爐頂布料系統(tǒng)中的探索與應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化，2015（03）：196-197.

[4]王存喜，楊玉龍，閆風(fēng).包鋼大型高爐噴煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷與改進(jìn)措施[J].包鋼科技，2017，43（03）：17-19.