2500m3高爐的頂壓控制

薄巍

摘 要：煉鐵高爐內部是一個高溫、高壓的還原性密閉空間，高爐頂壓是高爐爐況的一個重要參數，它是整個高爐爐內的氣體流動、高爐透氣性的一個綜合體現。高爐頂壓的穩定有利于高爐內鐵礦石的還原反應，一個1000m3以上的爐況良好的高爐，頂壓的波動范圍不會超過±3kPa。這就給高爐的自動化控制提出了更高的精度要求。本文主要介紹了宣化鋼鐵公司2500m3高爐的頂壓控制系統。

關鍵詞：設備冗余 前饋控制 過程站

中圖分類號：TF54 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0004-02

1 宣鋼2500m3高爐控制系統

宣鋼2500m3高爐的控制系統采用美國ABB公司的AC800F控制系統。其PLC控制硬件分為爐頂系統、上料系統、水冷系統、噴煤系統、熱風系統和本體系統6個過程站，其中頂壓的輸入輸出控制涉及爐頂系統和本體系統兩個過程站。

2 頂壓反饋系統

宣鋼2500m3高爐的頂壓是通過4個減壓閥組來調節，4個減壓閥組后在串聯TRT（余壓發電）系統，在調節高爐頂壓的同時，可以進行發電。

2.1 硬件的冗余設計

首先，在爐頂控制站安裝兩個頂壓A、B反饋信號，在本體控制站安裝兩個頂壓C、D反饋信號，這兩對信號再分別進行比較，各選出一路正常信號爐頂上升管壓力1和爐頂上升管壓力2輸出到TRT。

其次，把從主控室到動力廠TRT的信號傳輸線設計為2路。信號分別由本體控制站輸出模件與爐頂控制站輸出模件給出。TRT靜葉調節時，主要選擇1路信號進行調節，如果1路信號發生故障，程序自動地調節到2路上進行調節，不會影響高爐生產。設計圖如圖1所示。

2.2 程序的冗余設計

頂壓反饋保護程序通過ABB的AC800F9.1編程實現的，如果兩個頂壓反饋都正常（是否正常，通過程序自動判斷：兩個頂壓值求差，取絕對值，如果該值﹤5，認為正常），則由工長通過頂壓趨勢判斷，哪一個波動更小，就在操作員站的操作畫面上通過按鈕選擇哪一個；如果兩個頂壓有一個不正常（頂壓差的絕對值≥5，表明兩個頂壓相差較大，其中某一個可能有故障），則進行進一步自動判斷。根據頂壓調節原理，在頂壓穩定、調節正常的情況下，頂壓設定值和反饋值應該是趨于等值的。那么用兩個頂壓值分別減去設定值，如果有一個其差的絕對值≥3，說明該頂壓有故障，程序自動切換頂壓值到絕對值<3的那一個上。最壞的情況，如果兩個頂壓都不正常，那么屬于緊急情況，可自動選擇到與頂壓值相差無幾的除塵器后煤氣出口管壓力。具體程序見表1。

在本體操作站上的爐頂上升管壓力2的獲得可參考表2。

3 頂壓調節系統

為了控制爐頂壓力，在爐頂安裝了4個減壓閥：減壓閥A、減壓閥B、減壓閥C、減壓閥D。其中減壓閥組A、C開度的反饋信號接在本體控制站。減壓閥組B、D開度的反饋信號接在爐頂控制站。同頂壓信號一樣，起到了雙保險的作用。

減壓閥組執行機構在程序上是通過PID進行調節的，控制輸出到執行機構的電流（4～20mA），從而控制減壓閥組的開度大小。4mA代表輸出到減壓閥是0%的開度信號，20mA代表輸出到減壓閥是100%的開度信號，中間的開度值與電流信號成線性關系。PID參數塊通過頂壓設定值與反饋值的偏差，自動調整輸出電流，控制減壓閥組的開度大小，使頂壓的實際值趨近于工長的設定值，維持高爐頂壓的穩定。

同時，我們在設定值的輸入上也采取了保護措施。頂壓的設定需要高爐操作工長根據高爐的實時爐況在高爐操作畫面上輸入設定值。我們從安全角度考慮，在程序上給這個設定值設置了一個上限300（可在線修改），即工長如果不小心輸入了比300大的值，程序就會自動屏蔽，并彈出對話框提示工長進行了錯誤的操作。

4 結語

宣鋼2500m3高爐的頂壓控制系統自投用以來，一直運行穩定，頂壓波動范圍控制在±3kPa以內。高爐生產從來沒有出現過因為工長失誤或者模件損壞或者信號不正常而影響其頂壓調節的事故。保證了工藝生產過程穩定，為提高宣鋼生鐵的產量和質量奠定了良好的基礎。

參考文獻

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