風動送樣在煉鋼企業中的應用

陸彬　繆亮

摘 要：該文主要介紹風動送樣在江陰興澄特鋼三煉鋼中的應用，對風動送樣的硬件裝置和電氣控制系統的安裝調試進行了說明，并對風動送樣在調試和實際使用維護中的問題提供分析和解決方案，通過不斷地完善與改進，完全滿足安全運行和生產要求。

關鍵詞：風動送樣 煉鋼 應用

中圖分類號：TF345 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（b）-0053-02

隨著冶金行業中產量和生產效率的不斷提高，普遍采用風動送樣這項技術來替代繁瑣的人工送樣。三煉鋼結合現場使用情況，對風動送樣進行創新和改造，改造后的風動送樣特點：（1）改變原風動送樣原理，采用壓縮空氣正壓送樣，對方風機吸風輔助的雙重措施，使樣盒運行快捷平穩，達到無故障運行。（2）使用了PLC控制，結合通訊聯網，大大減少原有的繼電器等簡單的邏輯元器件，同步顯示運行實時信息，節省大量的人力資源。（3）操作簡單，無噪音，裝拆方便，故障率很低，只需基本的常規保養，運行成本低。

江陰興澄特種鋼鐵有限公司三煉鋼共有3套電爐和3套精煉爐風動送樣裝置，均采用該文介紹的單管雙向間歇式的工作方式。

1 風動送樣的硬件裝置和電氣控制系統

風動送樣機械硬件主要組成：儲氣罐、收發柜、氣控裝置、空氣干燥過濾器和泄壓裝置、輸送管線和樣盒。

整個電控系統采用西門子CPU模塊6ES7 318-2AJ00-0AB0的一套S7-300PLC系統控制，適用建立較大規模I/O配置和分布式I/O結構。電爐精煉爐每個點連接有1個帶有8路I/O的遠程圖爾克模塊，共計6處。在編程中主要考慮解決以下因素：（1）6套風動送樣裝置共用1套PLC系統且有相同的流程特點，如采用傳統常用的FC塊編程，需要不斷地修改共享數據塊顯得繁瑣不利于程序調試維護，采用FB編程加多個背景數據塊DB塊多次調用的方法，使程序結構簡單一目了然。（2）由于樣盒在管路中速度較快，響應時間很短，為了有效捕捉來料信號，選用圖爾克高速響應接近開關接入S7-300對應模塊。（3）中心樣品檢測室距離煉鋼車間6個取樣/送樣點1～2 km，CPU模塊和6個DP站使用PROFIBUS電纜通訊，為了通訊質量穩定可靠，傳輸過程不受干擾，在一條相對較長距離線路上加裝RS485中繼器（圖1）。

CPU通過對遠程模塊進行讀寫，就可以向收發柜發送命令，控制設備的運行；又可讀取各項執行原件的動作狀態，監視設備的運行，并將數據實時傳送到PLC中。通過安裝在中心檢測室的操作站顯示器上WINCC的畫面，為操作人員提供了實時、詳細的信息，并可以直接操作設備。在裝置發出報警，甚至出現故障時，可以及時采取急停措施來避免因處理不及時而導致事故發生。風動送樣的電氣系統實現了執行設備的遠程網絡實時控制，使PLC對整個執行元件實現了網絡化數字式控制，以兩條西門子通訊電纜取代了大量的硬接線，與傳統的模擬量、開關量控制方法相比，不僅大大提高了系統的實時性、精確性和可靠性，而且安裝、調試、維護的成本也相應得到降低。

每套爐前送樣裝置都配有觸摸屏，通過組態將爐號，鋼種，收發時間等信息在上位機畫面上動態顯示，便于檢查，追溯。

2 風動送樣工作原理

首先送上氣源和電源，所有閥、氣缸、艙門都在原始位置。打開艙門后，觸發艙門上的金屬接近開關控制氣缸的下降（該氣缸有上下調速緩沖功能），把樣盒放入氣缸后，關閉艙門，通過艙門上的接近開關來控制氣缸的上升。氣缸上升到位后，通過氣缸原位檢測開關檢測到氣缸在原位，按發送按鈕，延時2 s后本方送氣閥打開，同時本方排氣管路上的放散閥門關閉，電磁門鎖鎖緊，這時本方送樣指示燈閃亮，對方的送樣指示燈也同時閃亮。在對方收發柜上方彎頭處安裝有料檢測開關，當樣盒通過該有料檢測開關時，來料檢測動作發訊自動切斷送氣閥，同時打開放散閥快速排出管中余氣，打開柜中緩沖氣閥，托住樣盒以5 m/s左右的速度緩慢下落。當樣盒以一定速度加自身重力在垂直管路內平穩落下后，電磁門鎖解鎖，收發站蜂鳴器開始報警，提示樣盒已到，當打開艙門時，氣缸落下，取出樣盒，關閉艙門，氣缸上升，恢復到原始狀態。

3 電氣安全連鎖和防護

發送樣時有警示燈，開始發送時，二端的送樣指示燈開始閃爍，同時由電子鎖將雙方的艙門鎖住，待樣盒到達后二邊警示燈停止閃爍，對方的蜂鳴器開始報警，電子門鎖自動解開，操作工打開艙門取樣。該功能使二邊不能同時送樣及避免操作工誤動作被氣流砸傷，保證操作工取樣、送樣時的安全。 在程序中考慮采用圖爾克有料檢測開關和精確的時間延時來觸發對方送氣閥的關閉，保證收樣方開門取樣時的安全。同時為避免出現無樣盒就按發送按鈕誤操作或樣盒卡在管路中不能到達對方，特意設定一延時30 s自動排除自鎖的功能，即使誤操作，過30 s該設備自動恢復正常狀態待機。

由于樣盒內爐前紅樣很燙，操作工會戴手套作業手指不靈活，為防止不小心或有樣碰撞后引起誤動作，收發柜操作按鈕加裝防護裝置，并安裝按鈕防塵套，防止煉鋼車間爐前灰塵很多引起按鈕動作卡阻失靈。

4 實際運行情況

興澄特鋼三煉鋼風動送樣的使用，實現了儀器的集中統一管理，解決了因取樣點多而分散和路程較遠帶來的送樣難度大的問題，大大提高樣品檢測的效率。

參考文獻

[1] 周亮亮，周麗娜.風動送樣系統在銅冶煉行業中的應用[J].中國有色冶金，2013（4）：55-57.

[2] 劉啟新，陳會興.單管正壓風動送樣系統在企業中的成功應用[J].冶金分析，2004（z2）：780-782.