萊鋼高爐噴煤自控系統維護

崔 青

（山東鋼鐵萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪 271104）

1 前言

萊鋼型鋼高爐粒煤噴吹系統引進英國克萊德工藝，設備對自動化要求程度相當高。自2005年該系統投入運行以來，已經產生可觀的經濟效益，還有減少環境污染,減輕運輸壓力等潛在的社會效益。系統運行時間長，程序編制成熟，掃描過程順利，但是設備及其線路已經出現老化，嚴重影響PLC的輸入、輸出信號并影響程序作出判斷，必須及時整改隱患、全面排除可能發生的故障。拓寬思路，未雨綢繆，提前制定應急對策：提高程序的自動化控制水平，減少人為干預因素；建立綜合報警機制，及時反饋設備的異常狀況。從已發現的隱患和提前的干預等方面全盤考慮，多角度、全方位確保噴煤系統安全穩定、保證噴煤生產穩定高效。

2 粒煤噴吹自控系統設計

2.1 粒煤噴吹系統簡介

萊鋼型鋼高爐噴煤系統由制粉系統和噴吹系統組成，其中制粉系統包括原煤輸送系統、煙氣爐系統、破碎機系統，噴吹系統包括 A、B、C、D、E、F 六個噴吹罐。制粉系統將原煤由燒結原料場經由膠帶機送至原煤倉，經錘式破碎機、旋風收塵器等輸送至螺旋輸送機，再經星型給料器送至煤粉倉；噴吹系統以A、B、C、D四個噴吹罐為常用罐，E、F兩個噴吹罐作為備用（可以隨時替換A、B、C、D四個噴吹罐中的任意兩個），噴吹過程自上而下經料倉、上料罐、下料罐、旋轉給料機等向型鋼2座高爐噴吹粒煤。

2.2 粒煤噴吹自控系統硬件配置

萊鋼型鋼高爐噴煤自控系統由噴吹系統和制粉系統組成，均采用三電一體化（EⅠC）控制，主要由施耐德公司的Quantum系列PLC完成全過程的數據采集、處理及順序邏輯控制和回路控制。CPU均采用容量大、運算速度快的140CPU53414控制器，PLC均采用Quantum系列的以太網NOE模塊，通過TCP/ⅠP協議連接到整個噴煤控制系統的監控站【1】，監視噴煤的工藝流程和設備狀態，并且經交換機組成環網，完成噴煤監控系統與高爐生產的其他監控系統之間的通訊，實現數據的傳輸與管理。

2.3 粒煤噴吹自控系統軟件設計

粒煤噴吹自控系統的程序開發工具是Concept，通過它實現了噴吹系統及制粉系統的編程調試；監控軟件是ⅠFⅠX5.1工控組態軟件，實時傳遞數據、在線監控，并實現畫面報警和語音報警等強大功能。兩款軟件結合應用，可以清晰監測閥門的開關狀態、料倉/料罐的重量、噴吹煤粉的流量和常規的壓力等。

3 粒煤噴吹自控系統維護實例

故障診斷與處理在日常維護中經常遇到，需要有仔細的觀察、冷靜的分析、快速的判斷、及時的處理，在處理的過程中總結歸納，能有效預測存在的隱患，先行整改，提前完善，將影響因素降為零，為生產順行保駕護航。

3.1排查隱患——220V電源分離

DAⅠ模板即開關量輸入模板。將現場輸入信號引入模板可反映現場設備的實際狀況（例如運行、停止、到位……），A代表需要220V電源供電。通過編程軟件的程序轉換和監控軟件的畫面呈現可以在電腦上反映出設備的運轉狀況，操作人員無需去現場就能掌握，實現了遠程監控。所以DAⅠ模板起到了傳遞信號的作用，它是PLC組件中不可缺少的模板。當DAⅠ信號出現異常的時候，接入信號的因素、模板本身的因素常常納入考慮范圍，卻極易忽視220 V電源對DAⅠ信號的作用。對未知隱患的預知預測過程中，220 V電源對DAⅠ模板的影響進入了考慮范圍，因為一旦220 V電源跳電，輸入信號瞬間丟失，程序無法采集信號狀態，不能做出正確的掃描和判斷，監控畫面也成為盲區。

在對噴吹系統PLC柜和制粉系統PLC柜的排查過程中發現，DAⅠ模板存在著多模板由同一塊電源供電的隱患。由于前一級的220 V開關牽扯很多的現場設備，設備接線一旦短路就有可能導致該電源開關跳電，瞬間引起多塊DAⅠ模板同時掉電并丟失信號，后果不可想象。依照發現隱患立即整改的原則，經過反復論證，決定對供電電源進行可靠分離，每個DAⅠ模板由各自獨立的220 V電源開關供電，相互之間不受影響，即使現場設備接線短路引起開關跳電，也僅僅是對該電源開關下涉及的一個模板產生影響，而不會發生大面積的停電事故，切實提高系統整體的穩定性。

3.2提高自動化控制水平——增加P I D調節

噴吹系統的控制閥門很多，這是由它復雜的控制工程決定的。手動調節摻雜很多的人為因素，導致誤差大、效率低。氣體循環回路中，從氮氣總管輸出的氮氣分成四路分別供給制粉用氣支路、儀表用氣支路、煤粉倉用氣支路、倉頂除塵用氣支路，這種設計可以使氮氣合理分配，有效的供給分支管道，方便供給現場設備，減少管路氮氣損失量。依靠手動調節，操作人員需要根據氮氣的使用情況，頻繁的計算并調節閥門開度，工作量相當大，也極易出現大的誤差。改變現有的手動操作模式，提高自動控制水平，降低勞動強度，實現全自動化控制，其中就用到了PⅠD 調節。

當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，最適合用PⅠD控制技術【2】，它是一種模糊邏輯，處理不確定性或非線性的各類問題。PⅠD調節技術由后臺程序完成，可以根據畫面設定的數據進行自整定運行，使現場儀表能根據系統的實際情況進行自動演算；人工操作簡單、設備響應速度快，并且能在規定范圍內穩定動作，降低了設備事故和故障率，能最大限度地滿足高爐生產的需要；改進后的系統實現了免維護，設備自動化水平提高，維修人員的勞動強度和危險性相應降低。

PⅠD調節在調試過程中確定好調節參數，確保系統的穩定性即可，而且這種調試，基本上不需要耗費成本，真正實現了低成本高效益。

圖1 反饋控制的原理圖

3.3 綜合報警

生產過程中，報警管理日益引起操作人員的高度重視，畫面報警可以對超出范圍的數據或者設備情況通過閃爍或者突出顯示引起操作人員注意，及時處理問題，不影響后續生產的進行，這種報警方式因為操作簡單一直被采用；ⅠFⅠX軟件的語音報警功能使報警方式進入了有聲時代，它的應用更加靈活，也能更清晰的提示操作人員出現了何種故障，引起足夠的重視。

ⅠFⅠX組態軟件的畫面報警可以在連接變量的時候，選擇變量的報警范圍，通過閃爍或者突出顯示等的方法實現，在此不再贅述。ⅠFⅠX的語音報警主要是調用一個包含報警聲音的WAV格式的音頻文件（可以直接采用系統自帶的音頻文件，也可以自己錄制比較清晰明確的報警音頻文件）。播放WAV格式的語音文件可以通過VBA腳本里調用操作系統的APⅠ函數來進行【3】，不需要單獨編寫程序執行。在ⅠFⅠX的調度管理器里有兩種調度：基于時間的和基于事件的。基于時間的調度可在指定的時間觸發一次或多次；基于事件的調度用一個有效的數據源來觸發一個動作，當指定的數據源的狀態發生變化時觸發一個事件。

圖2 語音報警設置

語音報警與畫面報警同時運用在噴煤系統中，二者雙管齊下，設備始終處于無縫監控下，雙重措施保證系統的安全穩定運行。

4 總結

發現隱患、及時排除、有效降低故障率；提高設備的自動化控制水平，減少人為因素影響，降低勞動量；應用綜合報警，并推廣至其他維護區域，有效保障噴煤系統乃至高爐區域系統的安全穩定運行。在萊鋼型鋼高爐噴煤自控系統的日常維護中，總結維護中遇到的各種問題和解決方法，對以后維護過程

中的判斷與處理有很大的幫助。

【1】馬國華.監控組態軟件及其應用(第1版)[M].北京：清華大學出版社，2001.

【2】黃友銳，曲立國.PⅠD控制器參數整定與實現 [M].科學出版社.2010.1

【3】方彥軍,李世紅.基于ⅠFⅠX的軟件報警技術在自動測量系統中的實現[J].工業儀表與自動化裝置.2004.3