提高中型生產線加熱爐控制系統穩定性

張文科，陳秀英

（1.海通用東岳汽車動力總成有限公司，山東 煙臺 264006；2.河鋼宣鋼檢修公司，河北 張家口 075100）

提高中型生產線加熱爐控制系統穩定性

張文科1，陳秀英2

（1.海通用東岳汽車動力總成有限公司，山東 煙臺 264006；2.河鋼宣鋼檢修公司，河北 張家口 075100）

本文主要針對宣鋼連軋中型生產線加熱爐控制系統在運行過程中存在的問題進行改造，從而提高整個系統運行的穩定性。

加熱爐；控制系統；穩定性

河鋼宣鋼連軋中型生產線于2007年7月投產。配套加熱爐設計加熱能力為150 t/h，采用雙蓄熱燃燒技術，為懸臂輥側進料、側出料，單排布料的步進梁式蓄熱加熱爐。加熱爐共分三個加熱段，上下供熱，采用三段爐溫自動調節和控制。三段爐溫分別為Ⅰ加熱段850～1 050℃，Ⅱ加熱段1 100～1 300℃，均熱段1 100～1 200℃。加熱爐設置5根固定梁和4根步進梁，配置一套汽化冷卻系統用于對支撐梁和立柱進行汽化冷卻。

1　概述

加熱爐控制系統采用SIEMENSS7-400系列PLC實現加熱爐區域的集中監視與控制，并按照電氣、儀表、汽化冷卻設置三套控制系統，各設置一個工作站，工作站內容一致，可互為備用。電氣系統主要針對加熱爐區域的電氣設備進行監測與控制，主要包括輥道、步進梁、助燃風機、引風機、爐門、爐區液壓站、潤滑站等。汽化冷卻系統的監控范圍包括給水系統、除氧系統、蒸汽系統、排污系統等。儀表系統的監控范圍包括爐溫、爐膛壓力、排煙溫度等檢測與控制，煤氣總管及支管快切閥控制，煤氣及空氣換向閥控制及加熱爐安全連鎖、開爐、停爐等。

2　影響加熱爐控制系統穩定運行的主要因素

2.1重要設備控制回路沒有應急措施

（1）加熱爐所有電氣設備均通過PLC發出控制命令實現設備的啟停，當PLC出現問題時，重要設備無法實現應急啟動。（2）鼓風機、引風機等重要設備由軟啟動器控制，當軟啟動器出現故障時，鼓風機和引風機等設備不能實現應急啟動。

2.2系統供電造成模件損壞

（1）PLC開關量輸入沒有實現物理隔離，現場220VAC供電的檢測元件（如用于水封槽液位檢測的音叉開關）信號直接接入模件，極易造成模件損壞；（2）PLC各模塊由同一24 V電源模塊供電，出現故障不易查找，容易造成整個系統停機。

2.3換向系統檢測開關故障

換向系統是蓄熱式加熱爐的關鍵系統，氣缸開到位/關到位的信號由行程開關進行檢測，信號反饋回控制系統后進行下一步換向動作，由于爐頂溫度高環境差經常出現行程開關故障，換向閥開到位/關到位信號不能及時反饋回PLC系統，影響整個系統的正常換向。

2.4加熱爐排污泵經常損壞

現場環境較差，監測水位的設備在地坑中易損壞；崗位人員點檢不到位，排污泵空轉損壞等因素造成排污泵經常損壞。

3　針對性解決問題的措施

（1）重要設備根據需要增加應急啟動回路。鼓風機、引風機、懸臂輥等重要設備啟動信號由PLC發出指令控制繼電器（圖1），與繼電器并聯加裝一個空開，當PLC系統故障時，可緊急將空開合上，使繼電器線圈得電，實現重要設備的應急啟動。同時加裝一套由接觸器控制的直接啟動控制回路，實現在軟啟故障時重要設備的應急啟動。

（2）根據實際情況實現供電回路分離。

①針對220VAC供電的現場開關量信號通過24VDC繼電器接入開關量輸入模板，避免高電壓對模件的損壞。②將PLC控制系統中CPU及通訊模板分別供電，將遠程站通訊模板與I/O模板分別供電、高速計數模板供電加以隔離，降低了由于現場高電壓、高電流及電磁干擾對PLC的影響，降低PLC故障率，并且出現故障時便于查找維修，節省處理故障時間。

（3）換向閥閥位檢測采用行程開關和接近開關并聯雙保險的方法進行改造。正常情況下接近開關檢測到得閥位信號有效，當接近開關故障時可立即切換至光電開關檢測，不影響系統正常換向。

（4）加熱爐排污泵由就地操作改造為就地/遠程操作，操作回路接入PLC系統實現自動控制。自制浮球式液位計放入地坑內，地坑內水面下降到低位時，浮球下降使低位接近開關閉合；當水面升到高位時，浮球升起使高位接近開關閉合。操作面板上本地/遠程按鈕，打到本地可由操作面板控制排污泵的啟停；打到遠程則排污泵可為自動啟停，地坑液位高時起泵，低時停泵，也可在加熱爐電腦上操作排污泵啟停（圖2）。

4　結語

通過對加熱爐運行過程中存在問題的改造，提高了加熱爐控制系統運行的穩定性，改造實施后整個系統的應急啟動能力得到提升，沒有發生過由于系統供電原因造成的系統故障。

圖1　

圖2　

TP273

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1671-0711（2016）09（下）-0065-02