大型高爐大中修前后自動化運行的設計應用

寧勝

摘 要： 目前，宣鋼各高爐自動化控制系統主要是實現高爐正常生產狀況下的控制策略，但對于高爐大修、中修過程中的一些特殊工藝要求，并沒有專門的控制程序來實現其自動化運行，隨著自動化水平提高和生產實際，要求完善高爐自控系統在特殊爐況下的自動化運行功能。

關鍵詞： 自控系統；高爐大中修；自動噴煤；模擬試車

1.背景

對于大型高爐在大中修前期高爐上料的多變性、高爐料線深度遠超于正常料線的異常性、熱風爐烘爐期間烘爐曲線的穩定控制性、中修結束前各系統不完全恢復操作但需要全自動試車時的復雜性，這些問題及過程都需要自動化控制的緊密配合。因而需要完善自動控制程序設計，使之既能滿足正常生產時的工藝要求，又能滿足大中修、定修等特殊爐況的工藝要求。

2.技術方案及措施

2.1停爐前期，適應特殊供料要求控制程序的研發

在3#高爐在中修停爐前，重新研發了自動要料程序，對自動要料機制進行了重新改寫，可實現X焦Y礦的上料要求。正常情況下，仍按照1焦1礦進行上料，特殊上料要求時，可依據上料生產崗位設定，實現X焦Y礦（X、Y為整數）上料。隨著料線的不斷深入，當料線到達10M以下，原裝在探尺減速箱上的主令控制器（北尺-1：10）到達量程上限，主令控制器發出的探尺待機位反轉，這時硬接點控制探尺停車已走不通。為滿足探尺正常探測料線，又可以實現正常提尺到待機位停尺的功能，預先判斷出了這一狀況，避免硬接點停尺，通過北尺編碼器的數值編寫控制程序，實現了無硬點探尺自動停尺功能。

2.2高爐爐頂、槽下設備全自動試車整套模擬控制系統的研發

在高爐中修后期，開爐前，爐頂、槽下大部分設備可以運行，但有部分設備因中修正在進行無法操作，如主皮帶、下密閥、、料罐射源、料罐壓力、頂壓、探尺等。為保證高爐正常投產后，爐頂、槽下供料、裝料、布料的正常運行，需要在部分設備不具備試車的情況下，提前調試設備、強化操作技術。在這套全自動試車模擬控制系統中，具備試車條件的設備可以參與全自動試車，不具備試車條件的設備或參數通過模擬程序給出。

主皮帶不能啟車，槽下焦炭、礦石的料頭、料尾信號，通過中間罐的控制閥打開后模擬主皮帶運行時，中間罐到爐頂的運行時間，在到達延時后，自動發出；料罐料空、料滿信號因射源關閉和無料設車，無法給出，模擬程序通過料頭到B檢點+上密閥打開后延時模擬給出料滿信號，在下密、料流打開后，根據生產崗位預先設定好的布料圈數進行判斷，當到達或接近預先設定的布料圈數后，給出料空信號；罐壓、頂壓因高爐未生產，沒有實際數值，也根據正常工況模擬給出，在一均閥開后，給罐壓充壓，罐壓顯示A數值，在二均閥開后，給罐壓充壓，罐壓顯示B數值，并且讓罐壓大于頂壓，在布料完成后，下密閥罐，開均放時，讓罐壓數值回零；對下密閥、探尺等因中修無法操作，也通過模擬程序進行模擬試車，取消下密閥的命令與反饋，用模擬程序代替，需要下密閥開閥時，自動發出命令（并不連鎖硬件），模擬現場閥門開閥時間，延時后，給出開閥反饋，下密關閥與探尺提尺、放尺等均通過類似原理給出。

全自動試車模擬程序，可以應用在部分設備不能參與試車的情況下，實現高爐爐頂、槽下設備的全自動連鎖試車。

2.3熱風爐中修期間停爐保溫、后期烘爐專用控制程序的研發

中修期間，為實現熱風爐停爐保溫、后期烘爐的正常運行，在保留原有熱風爐控制系統的基礎上，設計了一套停爐保溫、后期烘爐專用程序與畫面，用于生產崗位監控熱風爐狀況與操作熱風爐各閥。它取消了原有的熱風爐助燃風機與助燃風機放散閥，預熱爐與三座熱風爐之間的送風連鎖，混風調節連鎖等一系列連鎖關系。為便于后期高爐正常生產后，熱風爐恢復正常的連鎖關系，采用了一鍵式連鎖啟用與停用，在烘爐期間，一鍵停用連鎖，正常生產期間，一鍵啟用連鎖。這樣在烘爐期間，所有熱風爐的設備可以無連鎖啟停。

2.3.1在助燃空氣管路上，新增加了三套調節閥和三套電磁閥，通過控制調節閥的閥位實現調節煤氣量的大小，從而控制熱風爐拱頂溫度。對調節閥和電磁閥引入PLC，實現了自動控制。

2.3.2在熱風爐烘爐保溫時期，容易引起熄火事故。如果熄火后，不及時發現處理，將會造成高爐煤氣擴散或點火爆炸。為此，增加了一個烘爐安全檢測程序。烘爐階段，拱頂溫度是按烘爐曲線緩慢上升的，每分鐘檢測一個拱頂溫度值，如果較上次檢測拱頂溫度下降且超過5度，將發出語音報警提示，最大程度的保證了烘爐工作的安全運行。

2.4高爐槽下、噴煤控制系統研發

2.4.1 槽下各供料皮帶的啟車預警程序研發應用

槽下主皮帶、供礦皮帶、供焦皮帶等在啟車時，必須現場確認皮帶周圍無人，而槽下皮帶都很長，巡檢一圈需要很長時間。因而根據皮帶運行的特點，在幾條主要皮帶上增加了啟動預報警系統。即在皮帶現場安裝警鈴，在皮帶啟車前，警鈴先預警，提示人員離開，此時，若有人正在操作，可啟動急停。在警鈴預警過后，再發出啟車命令。這樣，進一步增強皮帶運行的安全性。

2.4.2 噴吹下煤量自動計算程序研發

高爐噴煤主要向高爐內噴吹煤粉，噴吹下煤量是否準確，直接影響到高爐的生產和成本，因此，噴吹下煤量的精確計算是十分重要的。以往噴吹下煤量由人工手動計算，有以下缺點：①、噴吹煤粉超量，操作人員手動控制罐壓和噴吹風量，容易發生煤粉難噴，堵塞噴槍，堵噴吹總管等事故。②、高爐虧煤，由于人為操作需要把握極精密的時間，一旦疏忽就會影響高爐噴煤量。③、由于人工操作易出現噴煤量不均勻，極易造成爐況不穩，同時頻繁操作閥門易損壞，設備維護及備件費用極高。

針對以上問題研發了噴煤下煤量自動計算程序，以噴煤管道切換球閥動作設為程序計算條件。“開”信號到位為開始計算條件，“關”信號到位為停止計算條件。開始采集備吹罐的原始重量設定為“A”。當時間在變時，采集時間后改變了的重量為“B”。“A-B=X”即“X”為實際噴量，高爐要求小時噴吹量由操作人員輸入系統新加入的輸入框內，數值為“C”。剩余時間為“D”，（C÷60min×D=E）其中“E”為應噴重量。自動計算系統以“X”為標值，不斷顯示和調整“D”與“E”的值，以平均到整點的數值接近或到“X”為準。

噴吹下煤量自動計算的實現，經過前期對噴煤量與罐壓及噴吹風流量的配置比例關系的跟蹤記錄得出了相應的關鍵數值，經過計算設計，把噴煤計算公式及罐重觸發器做成聯鎖，一旦噴煤量變化，計算系統就會顯示、調整罐內壓力和噴吹風量，保證噴吹煤粉均勻穩定。噴吹下煤量自動計算完全由控制器進行計算，無任何人為的干預，時間在全工業以太網內全部同步，使計算結果更加精確。

3實施效果

高爐自控系統的優化設計應用后，取得了顯著效果，自控系統運行穩定，控制精度大幅度提高，使高爐大中修以后快速進入正常生產運行狀態，同時減少了設備的維護工作量和生產事故。大型高爐自控系統的創新性研發，為高爐自控系統的完善、高爐順利投產、達效做出了貢獻。

參考文獻

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