煉鋼廠立式連鑄機液壓站無人化改造

李小龍

（山西云時代太鋼信息自動化技術有限公司， 山西 太原 030003）

某煉鋼廠立式連鑄機主液壓站為連鑄機配套系統，與連鑄機同期建設，為連鑄機夾輥、脫錠缸、二冷更換車油缸、斜出坯擺缸、鎖緊缸等主要設備提供液壓動力，其主體設備和控制系統自20 世紀80 年代建成后一直沿用至2018 年，整個液壓系統工藝落后，系統可靠性差，主要表現為：

1）液壓站運行模式采用操作臺人工操作模式，需要運行人員24 小時值守；

2）液壓系統采用的供液泵加高壓泵加壓模式，工藝落后，操作過程復雜，PLC 控制系統連鎖保護、報警系統不完善，設備運行監控完全依靠運行人員，對運行人員素質要求較高；

3）控制系統采用西門子S5PLC 系統，設備陳舊，備件采購困難；

4）液壓系統缺少油溫自動控制、油泵聯動啟停、壓力聯鎖報警、備用油泵自動投用、各閥站壓力連鎖報警等自動控制功能，整套系統運行可靠性差；

5）操作臺設備工藝參數監控均為數顯表顯示，顯示參數、報警信息數量少，難以滿足液壓系統點檢、操作需要。

隨著立式連鑄機控制系統整體改造，液壓站的人工運行模式與工藝現狀已無法滿足連鑄機的整體運行需求，需要對液壓站控制系統、操作臺及檢測儀表進行升級改造。

1 液壓站控制系統優化設計

根據液壓站工藝特點及現狀，結合用戶改造后實現無人值守運行的需求，本次控制系統升級改造以現有工藝設備為基礎，重新設計檢測流程圖（見下頁圖1）、PLC 系統、操作臺監控系統，完善主要工藝設備儀表檢測及聯鎖保護、報警功能等，設計思路如下：

圖1 液壓系統檢測流程圖

1）以實現無人值守為目標，完善主要工藝設備儀表檢測及聯鎖保護、報警功能，重新設計檢測流程圖。

2）主體工藝設備蓄能器由落后的非隔離式蓄能器升級為皮囊式蓄能器，提升液壓系統整體安全穩定性。

3）重新設計PLC 控制系統，以西門子S7300PLC系統取代現有的S5PLC 系統，主控室HMI 新增液壓站操作畫面，開發PLC、HMI 程序，完善液壓系統油箱溫度自動控制、供液泵高壓泵組一鍵啟停、備用供液泵高壓泵組自動投用等功能，實現液壓站遠程監控、無人值守。

4）重新設計操作臺控制系統，操作臺作為設備點檢人員應急操作及設備檢修時使用，增加觸摸操作屏，顯示液壓系統所有運行參數及設備狀態，增加報警記錄查詢功能，方便點檢人員故障判斷和設備維護。

2 功能設計與實施

2.1 主體工藝設備控制（見下頁圖2）

圖2 供液泵、高壓泵啟動及備投流程圖

主油箱增加油溫檢測儀表，冷卻水溫度、壓力檢測、電磁閥等儀表，監控油箱液位、溫度，冷卻水溫度、壓力等工藝參數，實現油位、油溫報警及聯鎖停機功能，實現遠程自動、手動油溫冷卻功能；供液泵實現就地、遠程手動、系統聯動啟停功能，聯鎖禁停、停機及報警功能，備用泵聯鎖供液壓力和主泵運行狀態自動投用功能；高壓泵由原間歇性運行模式改為長期運行模式，實現就地、遠程手動、系統聯動啟停功能，聯鎖停機、報警功能，備用泵聯鎖系統壓力、供液壓力及主泵運行自動投用功能；實現各油泵遠程手動、自動模式下，自動累計運行時間功能；實現蓄能器壓力、系統壓力、二冷段閥臺總壓力、各段壓力、拉矯段閥臺壓力，以及二冷更換車、脫錠、鎖緊、擺缸、側夾等閥臺壓力檢測及聯鎖報警功能。

2.2 遠程操作控制（見圖3）

圖3 液壓系統主操作畫面

液壓站4 臺供液泵、8 臺高壓泵，按照工藝流程分為2 個系列：1 號、2 號供液泵組成1 組供液泵（一用一備），1 號、1.1 號高壓泵組成1 組高壓泵（一用一備），2 號、2.1 號高壓泵組成2 組高壓泵（一用一備），1 組供液泵為1 組、2 組高壓泵提供液壓，共同構成1 系列泵組；3 號、4 號供液泵，3 號、3.1 號、4號、4.1 號高壓泵按相同原則構成2 系列泵組。

1）開發泵組控制程序，實現各泵組就地/遠程、手動/自動選擇，一鍵啟停操作功能。

2）開發備用泵組自投控制程序，供液備用泵依據主泵運行狀態、供液壓力等條件自動投用，高壓備用泵依據主泵運行狀態、系統壓力、供液壓力等條件自動投用，供液備用泵投用觸發后，系列泵組內各高壓備用泵相應觸發投用，同時發出報警信息，備用泵組系統整體聯動，保證系統壓力穩定輸出。

3）重新開發報警程序，對各主要工藝設備所有運行參數報警、聯鎖事件、運行狀態突發事件在HMI顯示并記錄，保證所有報警信息及時提示操作人員，及時采取應對措施，提升液壓系統整體運行安全系數。

本次升級改造提升了整體主液壓站系統運行安全系數，實現了液壓站無人值守，為液壓站持續、穩定、高效運行提供了重要保障。

1）PLC 控制系統，完善了主油箱、供液泵、高壓泵、蓄能器、液壓閥臺等設備的檢測、報警、聯鎖功能，備用泵組系統聯動，提高了泵組備用自投時系統壓力穩定性。

2）HMI 實現了各泵組一鍵啟停功能，完善了工藝設備所有運行參數、事件報警功能。

3）新操作臺完善了防誤操作功能，增加觸摸顯示屏，在突出應急操作功能的基礎上，提升顯示、報警、記錄信息量，方便檢修人員點檢設備及故障查詢分析，提升系統維護性能。