大型高炉大中修前后自动化运行的设计应用

宁胜

摘 要： 目前，宣钢各高炉自动化控制系统主要是实现高炉正常生产状况下的控制策略，但对于高炉大修、中修过程中的一些特殊工艺要求，并没有专门的控制程序来实现其自动化运行，随着自动化水平提高和生产实际，要求完善高炉自控系统在特殊炉况下的自动化运行功能。

关键词： 自控系统；高炉大中修；自动喷煤；模拟试车

1.背景

对于大型高炉在大中修前期高炉上料的多变性、高炉料线深度远超于正常料线的异常性、热风炉烘炉期间烘炉曲线的稳定控制性、中修结束前各系统不完全恢复操作但需要全自动试车时的复杂性，这些问题及过程都需要自动化控制的紧密配合。因而需要完善自动控制程序设计，使之既能满足正常生产时的工艺要求，又能满足大中修、定修等特殊炉况的工艺要求。

2.技术方案及措施

2.1停炉前期，适应特殊供料要求控制程序的研发

在3#高炉在中修停炉前，重新研发了自动要料程序，对自动要料机制进行了重新改写，可实现X焦Y矿的上料要求。正常情况下，仍按照1焦1矿进行上料，特殊上料要求时，可依据上料生产岗位设定，实现X焦Y矿（X、Y为整数）上料。随着料线的不断深入，当料线到达10M以下，原装在探尺减速箱上的主令控制器（北尺-1：10）到达量程上限，主令控制器发出的探尺待机位反转，这时硬接点控制探尺停车已走不通。为满足探尺正常探测料线，又可以实现正常提尺到待机位停尺的功能，预先判断出了这一状况，避免硬接点停尺，通过北尺编码器的数值编写控制程序，实现了无硬点探尺自动停尺功能。

2.2高炉炉顶、槽下设备全自动试车整套模拟控制系统的研发

在高炉中修后期，开炉前，炉顶、槽下大部分设备可以运行，但有部分设备因中修正在进行无法操作，如主皮带、下密阀、、料罐射源、料罐压力、顶压、探尺等。为保证高炉正常投产后，炉顶、槽下供料、装料、布料的正常运行，需要在部分设备不具备试车的情况下，提前调试设备、强化操作技术。在这套全自动试车模拟控制系统中，具备试车条件的设备可以参与全自动试车，不具备试车条件的设备或参数通过模拟程序给出。

主皮带不能启车，槽下焦炭、矿石的料头、料尾信号，通过中间罐的控制阀打开后模拟主皮带运行时，中间罐到炉顶的运行时间，在到达延时后，自动发出；料罐料空、料满信号因射源关闭和无料设车，无法给出，模拟程序通过料头到B检点+上密阀打开后延时模拟给出料满信号，在下密、料流打开后，根据生产岗位预先设定好的布料圈数进行判断，当到达或接近预先设定的布料圈数后，给出料空信号；罐压、顶压因高炉未生产，没有实际数值，也根据正常工况模拟给出，在一均阀开后，给罐压充压，罐压显示A数值，在二均阀开后，给罐压充压，罐压显示B数值，并且让罐压大于顶压，在布料完成后，下密阀罐，开均放时，让罐压数值回零；对下密阀、探尺等因中修无法操作，也通过模拟程序进行模拟试车，取消下密阀的命令与反馈，用模拟程序代替，需要下密阀开阀时，自动发出命令（并不连锁硬件），模拟现场阀门开阀时间，延时后，给出开阀反馈，下密关阀与探尺提尺、放尺等均通过类似原理给出。

全自动试车模拟程序，可以应用在部分设备不能参与试车的情况下，实现高炉炉顶、槽下设备的全自动连锁试车。

2.3热风炉中修期间停炉保温、后期烘炉专用控制程序的研发

中修期间，为实现热风炉停炉保温、后期烘炉的正常运行，在保留原有热风炉控制系统的基础上，设计了一套停炉保温、后期烘炉专用程序与画面，用于生产岗位监控热风炉状况与操作热风炉各阀。它取消了原有的热风炉助燃风机与助燃风机放散阀，预热炉与三座热风炉之间的送风连锁，混风调节连锁等一系列连锁关系。为便于后期高炉正常生产后，热风炉恢复正常的连锁关系，采用了一键式连锁启用与停用，在烘炉期间，一键停用连锁，正常生产期间，一键启用连锁。这样在烘炉期间，所有热风炉的设备可以无连锁启停。

2.3.1在助燃空气管路上，新增加了三套调节阀和三套电磁阀，通过控制调节阀的阀位实现调节煤气量的大小，从而控制热风炉拱顶温度。对调节阀和电磁阀引入PLC，实现了自动控制。

2.3.2在热风炉烘炉保温时期，容易引起熄火事故。如果熄火后，不及时发现处理，将会造成高炉煤气扩散或点火爆炸。为此，增加了一个烘炉安全检测程序。烘炉阶段，拱顶温度是按烘炉曲线缓慢上升的，每分钟检测一个拱顶温度值，如果较上次检测拱顶温度下降且超过5度，将发出语音报警提示，最大程度的保证了烘炉工作的安全运行。

2.4高炉槽下、喷煤控制系统研发

2.4.1 槽下各供料皮带的启车预警程序研发应用

槽下主皮带、供矿皮带、供焦皮带等在啟车时，必须现场确认皮带周围无人，而槽下皮带都很长，巡检一圈需要很长时间。因而根据皮带运行的特点，在几条主要皮带上增加了启动预报警系统。即在皮带现场安装警铃，在皮带启车前，警铃先预警，提示人员离开，此时，若有人正在操作，可启动急停。在警铃预警过后，再发出启车命令。这样，进一步增强皮带运行的安全性。

2.4.2 喷吹下煤量自动计算程序研发

高炉喷煤主要向高炉内喷吹煤粉，喷吹下煤量是否准确，直接影响到高炉的生产和成本，因此，喷吹下煤量的精确计算是十分重要的。以往喷吹下煤量由人工手动计算，有以下缺点：①、喷吹煤粉超量，操作人员手动控制罐压和喷吹风量，容易发生煤粉难喷，堵塞喷枪，堵喷吹总管等事故。②、高炉亏煤，由于人为操作需要把握极精密的时间，一旦疏忽就会影响高炉喷煤量。③、由于人工操作易出现喷煤量不均匀，极易造成炉况不稳，同时频繁操作阀门易损坏，设备维护及备件费用极高。

针对以上问题研发了喷煤下煤量自动计算程序，以喷煤管道切换球阀动作设为程序计算条件。“开”信号到位为开始计算条件，“关”信号到位为停止计算条件。开始采集备吹罐的原始重量设定为“A”。当时间在变时，采集时间后改变了的重量为“B”。“A-B=X”即“X”为实际喷量，高炉要求小时喷吹量由操作人员输入系统新加入的输入框内，数值为“C”。剩余时间为“D”，（C÷60min×D=E）其中“E”为应喷重量。自动计算系统以“X”为标值，不断显示和调整“D”与“E”的值，以平均到整点的数值接近或到“X”为准。

喷吹下煤量自动计算的实现，经过前期对喷煤量与罐压及喷吹风流量的配置比例关系的跟踪记录得出了相应的关键数值，经过计算设计，把喷煤计算公式及罐重触发器做成联锁，一旦喷煤量变化，计算系统就会显示、调整罐内压力和喷吹风量，保证喷吹煤粉均匀稳定。喷吹下煤量自动计算完全由控制器进行计算，无任何人为的干预，时间在全工业以太网内全部同步，使计算结果更加精确。

3实施效果

高炉自控系统的优化设计应用后，取得了显著效果，自控系统运行稳定，控制精度大幅度提高，使高炉大中修以后快速进入正常生产运行状态，同时减少了设备的维护工作量和生产事故。大型高炉自控系统的创新性研发，为高炉自控系统的完善、高炉顺利投产、达效做出了贡献。

参考文献

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