馬 寧
(唐山首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司,河北 唐山 063000)
TMT爐前三大機(jī)分別包括泥炮機(jī)、開(kāi)口機(jī)、溝蓋機(jī)。高爐爐前出鐵場(chǎng)有四個(gè)出鐵口,每個(gè)出鐵口都配有一套三大機(jī),每套出鐵口設(shè)備均配有一組液壓閥臺(tái),通過(guò)閥臺(tái)上的電磁閥、比例閥控制設(shè)備的運(yùn)行;開(kāi)口機(jī)、溝蓋機(jī)運(yùn)行需要200bar系統(tǒng)壓力,泥炮機(jī)運(yùn)行需要315bar系統(tǒng)壓力,PLC系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所選擇的設(shè)備來(lái)控制液壓站電磁閥為現(xiàn)場(chǎng)提供對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)壓力。
圖1 油路示意圖
該液壓系統(tǒng)有3臺(tái)主泵、1臺(tái)循環(huán)泵、2套蓄能器,正常工作時(shí)三臺(tái)主泵的狀態(tài)為一臺(tái)運(yùn)行(為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行提供液壓驅(qū)動(dòng)力)、一臺(tái)熱備(當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)出鐵場(chǎng)同時(shí)動(dòng)作設(shè)備或者蓄能器壓力不足時(shí)該泵自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行)、一臺(tái)停用(冷備狀態(tài),可手動(dòng)啟動(dòng)該泵運(yùn)行),每臺(tái)主泵配有一套出口電磁閥(選擇輸出200bar或者315bar),油箱上有一組油箱出口電磁閥分別與3臺(tái)主泵對(duì)應(yīng)(該組電磁閥得電時(shí)與200bar管路接通,失電時(shí)與315bar管路接通),還有1個(gè)油路互通電磁閥(失電時(shí)200bar管路與315bar管路接通);當(dāng)運(yùn)行開(kāi)口機(jī)或溝蓋機(jī)時(shí),主泵出口200bar管路電磁閥及對(duì)應(yīng)的油箱出口200bar管路電磁閥打開(kāi),向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供200bar系統(tǒng)壓力,當(dāng)運(yùn)行泥炮機(jī)時(shí),主泵出口315bar管路電磁閥打開(kāi),向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供315bar系統(tǒng)壓力(液壓系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1,以其中一臺(tái)主泵舉例)。
最初該系統(tǒng)具備以下控制方式:
①通過(guò)HMI系統(tǒng)在主控室進(jìn)行全自動(dòng)和手動(dòng)操作;②通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)操作;③通過(guò)遙控器遙控操作;④事故狀態(tài)下的液壓系統(tǒng)切換控制:指當(dāng)1#出鐵場(chǎng)液壓油路設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),手動(dòng)切換油路系統(tǒng),通過(guò)4#出鐵液壓油路驅(qū)動(dòng)1#出鐵場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行,從而確保爐前連續(xù)生產(chǎn);⑤緊急模式:為防止PLC系統(tǒng)故障或液壓站主泵故障造成設(shè)備無(wú)法動(dòng)作,而配備的一種應(yīng)急操作模式,即由PLC系統(tǒng)控制改為電氣控制,通過(guò)蓄能器提供的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行,根據(jù)信號(hào)變送器的預(yù)設(shè)值將模擬量信號(hào)傳輸至比例閥從而控制開(kāi)口機(jī)、泥炮機(jī)的運(yùn)行速度。
前四種模式都是通過(guò)PLC系統(tǒng)來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行,一旦PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),就只能通過(guò)緊急模式來(lái)控制設(shè)備運(yùn)行,但是,通過(guò)緊急模式控制設(shè)備運(yùn)行也存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題:
①緊急模式可以完成一次溝蓋機(jī)移蓋、泥炮機(jī)堵口操作,但無(wú)法實(shí)現(xiàn)開(kāi)口機(jī)連續(xù)多次地鉆眼操作;②通過(guò)緊急模式運(yùn)行設(shè)備時(shí),200bar油路管路與315bar油路管路連通,這對(duì)200bar油路系統(tǒng)管路沖擊較大,易造成油路系統(tǒng)及液壓設(shè)備故障,無(wú)法保證三大機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行;③如果控制系統(tǒng)的24V電源出現(xiàn)故障,將導(dǎo)致緊急模式也無(wú)法使用。
為了提高該系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性,保證高爐爐前生產(chǎn)的連續(xù)性,現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行以下改造升級(jí)工作:
(1)給液壓站主泵及循環(huán)泵增加直起控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),當(dāng)PLC系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致液壓站主泵及循環(huán)泵無(wú)法運(yùn)行時(shí),通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)直接控制各個(gè)泵的運(yùn)行,從而為三大機(jī)提供連續(xù)不斷地驅(qū)動(dòng)力。
(2)給液壓站主泵出口壓力電磁閥及油路切換電磁閥增加控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),確保PLC系統(tǒng)故障時(shí)能手動(dòng)控制液壓系統(tǒng)電磁閥,通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇輸出200bar壓力和315bar壓力。
(3)給200bar、315bar油路互通電磁閥及蓄能器電磁閥增加控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),確保315bar油路系統(tǒng)不會(huì)對(duì)200bar油路系統(tǒng)造成沖擊,并且保留蓄能器的應(yīng)急使用功能。
(4)給24V控制電源系統(tǒng)增加冗余電源,即使有一路24V電源出現(xiàn)故障也不影響設(shè)備的正常運(yùn)行,大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。
(5)增加液壓站主泵異常預(yù)警功能,將程序中主泵異常狀態(tài)點(diǎn)與爐前三大機(jī)警報(bào)器做關(guān)聯(lián)輸出,實(shí)現(xiàn)當(dāng)液壓站出現(xiàn)主泵狀態(tài)異常時(shí),爐前四個(gè)出鐵場(chǎng)警報(bào)器鳴響,發(fā)出報(bào)警,確保生產(chǎn)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn),從而盡快聯(lián)系維檢人員處理。
圖2 歷年成果及效益對(duì)比
通過(guò)以上改造結(jié)合原有的緊急模式控制(即通過(guò)信號(hào)變送器輸出電流信號(hào)的大小控制比例閥的開(kāi)度,從而控制設(shè)備的運(yùn)行速度及壓力),這種新的控制方式解決了PLC系統(tǒng)或24V控制電源出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致?tīng)t前三大機(jī)無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題,滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝需要,也為處理設(shè)備故障爭(zhēng)取了充足的時(shí)間。
從2009年京唐公司一期1#、2#高爐投產(chǎn)開(kāi)始至2014年年底,爐前三大機(jī)累計(jì)發(fā)生影響生產(chǎn)故障12起,嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致?tīng)t前開(kāi)口機(jī)、泥炮機(jī)燒毀,造成高爐減風(fēng),累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失約2150萬(wàn)元,2015年該改造項(xiàng)目實(shí)施后至今,爐前三大機(jī)未再發(fā)生過(guò)一起影響生產(chǎn)故障。