爐前TMT三大機控制系統可靠性升級項目

馬 寧

（唐山首信自動化信息技術有限公司，河北 唐山 063000）

1 概述

TMT爐前三大機分別包括泥炮機、開口機、溝蓋機。高爐爐前出鐵場有四個出鐵口，每個出鐵口都配有一套三大機，每套出鐵口設備均配有一組液壓閥臺，通過閥臺上的電磁閥、比例閥控制設備的運行；開口機、溝蓋機運行需要200bar系統壓力，泥炮機運行需要315bar系統壓力，PLC系統根據現場所選擇的設備來控制液壓站電磁閥為現場提供對應的系統壓力。

圖1 油路示意圖

該液壓系統有3臺主泵、1臺循環泵、2套蓄能器，正常工作時三臺主泵的狀態為一臺運行（為現場設備運行提供液壓驅動力）、一臺熱備（當現場有兩個出鐵場同時動作設備或者蓄能器壓力不足時該泵自動啟動運行）、一臺停用（冷備狀態，可手動啟動該泵運行），每臺主泵配有一套出口電磁閥（選擇輸出200bar或者315bar），油箱上有一組油箱出口電磁閥分別與3臺主泵對應（該組電磁閥得電時與200bar管路接通，失電時與315bar管路接通），還有1個油路互通電磁閥（失電時200bar管路與315bar管路接通）；當運行開口機或溝蓋機時，主泵出口200bar管路電磁閥及對應的油箱出口200bar管路電磁閥打開，向現場設備提供200bar系統壓力，當運行泥炮機時，主泵出口315bar管路電磁閥打開，向現場設備提供315bar系統壓力（液壓系統示意圖見圖1，以其中一臺主泵舉例）。

2 爐前三大機控制系統現有控制方式及其缺陷

最初該系統具備以下控制方式：

①通過HMI系統在主控室進行全自動和手動操作；②通過現場操作臺可實現手動、自動操作；③通過遙控器遙控操作；④事故狀態下的液壓系統切換控制：指當1#出鐵場液壓油路設備出現故障時，手動切換油路系統，通過4#出鐵液壓油路驅動1#出鐵場設備運行，從而確保爐前連續生產；⑤緊急模式：為防止PLC系統故障或液壓站主泵故障造成設備無法動作，而配備的一種應急操作模式，即由PLC系統控制改為電氣控制，通過蓄能器提供的動力驅動設備運行，根據信號變送器的預設值將模擬量信號傳輸至比例閥從而控制開口機、泥炮機的運行速度。

前四種模式都是通過PLC系統來控制設備的運行，一旦PLC系統出現故障時，就只能通過緊急模式來控制設備運行，但是，通過緊急模式控制設備運行也存在以下三個方面的問題：

①緊急模式可以完成一次溝蓋機移蓋、泥炮機堵口操作，但無法實現開口機連續多次地鉆眼操作；②通過緊急模式運行設備時，200bar油路管路與315bar油路管路連通，這對200bar油路系統管路沖擊較大，易造成油路系統及液壓設備故障，無法保證三大機的連續穩定運行；③如果控制系統的24V電源出現故障，將導致緊急模式也無法使用。

3 控制系統升級改造方案

為了提高該系統的可靠性及穩定性，保證高爐爐前生產的連續性，現對該系統進行以下改造升級工作：

（1）給液壓站主泵及循環泵增加直起控制轉換開關，當PLC系統發生故障導致液壓站主泵及循環泵無法運行時，通過轉換開關直接控制各個泵的運行，從而為三大機提供連續不斷地驅動力。

（2）給液壓站主泵出口壓力電磁閥及油路切換電磁閥增加控制轉換開關，確保PLC系統故障時能手動控制液壓系統電磁閥，通過轉換開關選擇輸出200bar壓力和315bar壓力。

（3）給200bar、315bar油路互通電磁閥及蓄能器電磁閥增加控制轉換開關，確保315bar油路系統不會對200bar油路系統造成沖擊，并且保留蓄能器的應急使用功能。

（4）給24V控制電源系統增加冗余電源，即使有一路24V電源出現故障也不影響設備的正常運行，大大提高控制系統的可靠性。

（5）增加液壓站主泵異常預警功能，將程序中主泵異常狀態點與爐前三大機警報器做關聯輸出，實現當液壓站出現主泵狀態異常時，爐前四個出鐵場警報器鳴響，發出報警，確保生產人員及時發現，從而盡快聯系維檢人員處理。

4 成果與效益

圖2 歷年成果及效益對比

通過以上改造結合原有的緊急模式控制（即通過信號變送器輸出電流信號的大小控制比例閥的開度，從而控制設備的運行速度及壓力），這種新的控制方式解決了PLC系統或24V控制電源出現故障時導致爐前三大機無法連續穩定運行的問題，滿足生產工藝需要，也為處理設備故障爭取了充足的時間。

從2009年京唐公司一期1#、2#高爐投產開始至2014年年底，爐前三大機累計發生影響生產故障12起，嚴重時甚至導致爐前開口機、泥炮機燒毀，造成高爐減風，累計經濟損失約2150萬元，2015年該改造項目實施后至今，爐前三大機未再發生過一起影響生產故障。