高炉上料控制系统

高炉上料控制系统（精选九篇）

高炉上料控制系统 篇1

沙钢的6#高炉设备已经严重老化, 而企业对钢铁产量和质量都提出了新的要求, 原有的自动化控制系统在硬件设备以及软件系统方面都已经无法满足需求。为此, 结合实际科研项目, 开发设计一套高炉上料生产线自动控制系统。

1 高炉上料控制系统的功能要求

(1) 对现场设备能进行上位机自动、手动操作, 机旁操作和检修操作等多方式控制。

(2) 采用无料钟炉顶技术, 利用四杆机构驱动阀门的启闭来实现炉体各部分的隔离、密封。

(3) 通过控制室HMI, 能监控生产动态及对设备参数进行设定, 对数据进行分析处理、存储趋势显示、事故记录、报警显示以及生产报表的编制并能随时打印或定时打印。

(4) DCS控制系统中的通信和高炉中的控制站与PLC主站的通信方式一致, 采用工业以太网。

2 高炉上料控制系统的组成

利用网络将计算机系统、仪表系统以及电气系统连接在一起, 实现EIC三电合一。

该1350m3高炉控制系统, 一级采用PLC, 其作用在于控制仪表过程以及电气的传动过程。二级为计算机系统, 主要作用在于控制高炉的整个生产过程并对炼铁的过程进行跟踪。监控站HMI和PLC现场控制站之间通过以太网进行通信, 当监控站发生故障时, PLC现场控制站可独立运行。高炉各子PLC系统之间采用以太网TCP/IP协议通信, 通过光纤介质构成环网, 以实现高炉各子系统的数据共享。高炉自动化系统留有和其它系统 (如二级系统) 通信的以太网接口。上料控制系统炉顶设备的控制采用一套PLC, 矿槽与上料系统的控制采用一套PLC, 单独设置一个矿槽控制室高炉上料控制系统组成及总体设计布置如图1所示。

在控制系统中, 工控机作为人机界面, 主要作用在于采集生产过程中的数据, 并对其进行加工处理。主站PLC的主要作用在于对生产过程中的一级进行控制, 采用西门子S7-400, 所有的I/O模板均安置于ET200M远程站, 通过Profibus网与主站连接。主干网络速率为10/100M, PLC主站以及工控机通过交换机挂在主干网络上。控制器的扩展网络为Profibus网。该控制系统网络结构的优点在于能够很快传输各个工作站以及控制器中的数据, 安全可靠, 操作简单易懂, 维护方便, 并且可扩展性好。

3 高炉上料控制系统硬件设计

3.1 电力传动装置

(1) 槽下的皮带以及高炉中的振筛采用的传动装置是普通的交流电机拖动, 而上料系统中的主皮带则采用4台高压交流电机驱动。

(2) 布料溜槽的倾斜 (即α角) 驱动与定位由一台变频器驱动的交流电机实现。

(3) β角驱动由交流变频设备与1台Y系列电动机实现。

(4) 探尺采用直流传动装置, 调速装置为西门子6RA70018.6DS22。

(5) 下料闸节流阀 (即γ角的控制) 的打开和定位由液压驱动, 通过比例阀控制液压缸。

3.2 信号检测系统

信号检测系统主要对每个阀门的具体位置、高炉里面的压力、布料器的倾动角、转动角度、放尺的深度、炉内的温度等参数进行检测。采集的数据经处理传送给PLC完成相应的控制功能。

3.3 PLC模块配置

槽下上料部分采用16位数字输入量模块33块, 16位数字量输出模块10块, 8位模拟量输入模块13块。炉顶装料、布料部分采用16位数字输入量模块30块, 16位数字量输出模块9块, 8位模拟量输入模块7块, 8位模拟量输出模块2块。主站S7-400通过Profibus-DP连接9个ET-200M从站的接口模块IM153.2。PLC控制系统硬件配置如图2所示。

4 高炉上料系统主要工艺控制方案软件设计

根据系统工艺要求, 运用结构化方法进行PLC编程, 自动形成一个组织块OB1, 它可以用于主程序的循环, 也可以当作循环扫描块。上料系统程序控制模块结构如图3所示。

5 高炉上料系统上位机软件设计

上位机软件采用工业监控组态软件Win CC设计, 实现对整系统流程的监控, 以画面的形式将高炉的整个上料运行过程的参数以及工艺流程反映出来, 工作人员通过计算机就可以实时了解到所有信息和参数变化, 如物料重量、压力等, 并及时进行调整。

5.1 槽下上料流程的监控

高炉的槽下上料监控画面如图4所示, 操作人员可以直观了解到高炉槽下各个设备的具体运行情况, 包括报警信息的提示以及当前正执行的料批信息, 并可对各个设备进行“手动/自动”操作切换。

5.2 炉顶工艺流程的监控

高炉的炉顶工艺流程监控画面如图5所示, 可以实现高炉炉顶材料罐、布料的溜槽、探测尺等的实时控制, 以及各种仪器检测数值的监视、控制。

6 结语

实践证明, 沙钢6号高炉上料系统的自动控制设计符合实际高炉生产工艺要求, 操作简单、方便, 自动化程度高。配料工艺设计的改进, 大大提高了配料的精度, 减少了现场操作人员, 单槽下备料及上料部分可减少作业岗位30~50个。通过对控制程序的逐步优化, 设备作业率得到提高, 设备故障率明显降低, 半年多来为企业节省设备维修及维护资金80万左右。

参考文献

[1]毕艳国.基于PLC的高炉上料控制系统硬件设计与配置[J].中国科技信息, 2013, (12)

[2]陈宏.浅析PLC在猛铁高炉自动化上料控制系统中的应用[J].科技咨询, 2012, (05)

450高炉车间上料区域应急预案 篇2

主皮带系统应急预案

1、主皮带撕裂或跑偏导致生产中断应急预案

1.1主皮带撕裂或跑偏导致生产中断的原因

1.1.1 原燃料内有铁器、杂物等物品，在进入导料槽后，体积大而长，卡在槽口与皮带之间，产生磨擦，造成皮带撕裂，导致生产中断。1.1.2 导料槽因异物蓬料，导料槽料满后往外溢料，料块卷入皮带轮中间，皮带轮中间异物造成皮带严重跑偏，皮带触及跑偏开关停带，导致生产中断。

1.1.3 皮带跑偏，与吊耳或机架发生磨擦，在快速运转中，造成皮带撕裂，导致生产中断。

1.1.4 固定清扫器螺丝松脱，皮带机架焊口开，运转中清扫器变形，皮带机架翘起，触及皮带，点检不到位造成皮带撕裂，导致生产中断。1.1.5 上托辊、下平轮，主被动滚筒中间磨损凹下，停转、磨破，造成皮带跑偏或撕裂皮带，导致生产中断。1.2 主皮带撕裂或跑偏导致生产中断的现象 1.2.1 原燃料内有铁器、杂物等。

1.2.2 杂物体积大引起蓬料往外溢料，料块卷入皮带中间，皮带中间异物造成皮带严重跑偏，皮带触及跑偏开关报警，导致生产中断。1.2.3 螺丝松动脱落，机架焊口开。

1.2.4 上托辊、下平轮，改向滚筒磨破，不转造成皮带跑偏。1.2.5 导料槽口磨损，落料偏使皮带跑偏。

1.3矿、焦主皮带撕裂或跑偏导致生产中断的处理措施

1.3.1 发生撕带或皮带跑偏事故后，上料代班长电话通知值班工长，报告撕带或皮带跑偏情况及所需处理时间。

1.3.2 通知检修工到场进行事故抢修，通知上料工长到现场检查，工长检查后向车间主任和炉长，汇报现场事故情况，撕裂长度或跑偏程度，并组织抢修。

1.3.3 高炉值班工长根据事故大小及处理时间采取相应措施：①矿带扯、焦带正常时，可先通知主控操作工改变拉料制度；②让另一条主皮带对应的料车全部拉矿，另一个料车拉焦；③在配合检修人员接好皮带，人员撤离现场后，通知主控操作人员恢复正常作业。

主卷、料车系统应急预案

1、料车不上应急预案

1.1 料车不上的原因

1.1.1 电器故障：接触器、继电器、空气开关、线路、主令控制器、软、硬保护等故障引起的料车不上。

1.1.2 机械设备故障：主要原因有钢丝绳断、钢丝绳乱、钢丝绳脱轮、料车掉道、超车、蹲底等；传动、牵引运行系统故障引起的料车不上。

1.1.3 自动控制系统故障：由于程序混乱，条件不满足等各种因素，引起的料车不上。1.2 料车不上的现象

1.2.1 电器故障引起的料车不上，大多原因在自动控制系统可以查出，主要现象是：有驱动信号，但无回路或在某地无法通过。

1.2.2 机械设备引起的料车不上故障，大多原因有异常声音、设备故障点温度升高等异常现象，因此必须到现场检查故障情况，故障排除以后方可上料。

1.2.3 自动控制系统故障主要原因有：自动控制系统不完善而引起的故障，强制执行所引起的不执行故障；条件不满足要求所引起的不执行故障等。

1.3 料车不上的危害性

1.3.1 电器故障引起的料车不上，会直接导致慢风，休风。

1.3.2 机械设备故障引起的料车不上，会直接导致慢风、休风和设备损坏、报废；事故扩大等危害性。

1.3.3 自动控制系统故障会直接导致慢风，休风和炉顶温度升高。1.4 料车不上的预防与处理措施

1.4.1 发生料车不上事故后，立即通知值班室、电工、检修、工长。1.4.2 电器故障：在自动控制系统查出故障点，依据故障点检查相对应的接触器、继电器、空气开关、线路、主令控制器；软、硬保护等，待故障排除方可上料。

1.4.3 机械设备故障发生后，应立即检查有无钢丝绳断、钢丝绳乱、钢丝绳脱轮、料车掉道、超车、蹲底等现象；传动、牵引、运行系统故障，待故障排除方可上料。

1.4.4 自动控制系统故障有程序混乱、条件不满足等各种因素引起的料 车不上时，依据故障点检查相对应的程序，待故障排除方可上料。1.4.5 料车不动，值班室必须减风控制，30分钟内无法恢复上料，应果断休风。1.5料车掉道应急预案 料车掉道的原因

1.1轨道不平整、变形。

1.2轴承破碎、料车轮匡动或料车整体运行不稳。1.6 料车掉道的现象

料车在炉顶或地坑掉道、甚至翻车。料车掉道的危害性

3.1 料车不能上料，顶温无法控制，容易烧坏炉顶设备和布袋，高炉被迫休风。

3.2 料车掉道，保护不灵，拉断钢丝绳及设备，料车落下甩坏。4 料车掉道的预防与处理措施

4.1加强日常对料车轮、轨道、拉架、天轮等部位的加油润滑；保证料车平稳运行，框架无变形；电器、仪控类设备定期清洁，并定期检查松驰保护。

4.2 料车掉道首先通知值班工长、维修工到现场。

4.3 空车掉道，程度较轻，处理简单时，值班工长应将风量减到最小，控制炉顶温度。

4.4重车掉道或掉道后拉坏设备等，短期无法解决，值班工长应果断组织出铁，出铁后休风。

5、溜槽破损应急预案

5.1溜槽破损的原因

5.1.1超出正常使用期限，而未检查更换。

5.1.2衬板、压板材质不合格或镶嵌不合理，造成脱落。

5.1.3由于长期炉顶温度过高，耐磨衬板变质，使用寿命缩短。5.2溜槽破损的现象

5.2.1上部装料制度调剂效果不明显。

5.2.2出现频繁的崩料，顶温偏高，煤气利用较差。5.2.3出现中心堆积征兆。

5.2.4用炉顶摄像仪观察，料流出现分叉，溜槽底部漏料。5.3溜槽破损的危害性

溜槽破损不能及时发现，造成炉况失常，长期崩塌料操作会造成炉凉，严重者会导致炉墙结厚、炉缸冻结恶性事故发生。5.4溜槽破损的预防及处理措施

5.4.1选择优质耐磨长寿的溜槽，溜槽使用前一定要专业人员进行检查确认质量是否合格，不合格的溜槽不得使用。

5.4.2定期检修时必须由专人检查溜槽的使用情况，判断不能坚持一个检修周期（三个月）时，必须更换。

5.4.3在炉顶摄像仪中观察到溜槽漏料，但未影响到炉况时，可以采用小角度单环轻负荷作业，同时安排组织在最短的时间内更换。5.4.4溜槽漏料严重，炉况不顺且有恶化趋势，一经发现，应紧急下休风料，休风料完毕后紧急休风更换。

6、气密箱停水、停氮气、氮气压力过低、温度高应急预案

6.1气密箱停水、停氮气、氮气压力过低、温度高的原因 6.1.1停冷却水或管道堵塞，形成水压不足。

6.1.2制氧氮气机停、氮气管破裂、氮气用户增加形成氮气压力低于炉顶煤气压力。

6.2气密箱停水、停氮气、氮气压力过低、温度高的现象

气密箱温度显示高出平时的正常温度。

6.3气密箱停水、停氮气、氮气压力过低、温度高的危害性

6.3.1煤气温度高，气密箱无法冷却，气密箱轴承齿轮变形损坏。6.3.2气密箱无法密封，大量粉尘进入气密箱，形成积灰增加活动部件磨损。

6.4气密箱停水、停氮气、氮气压力过低、温度高的预防和处理措施 6.4.1出现冷却水压力低或断水时的处理措施：

6.4.1.1加大气密箱充氮气量，以使气密箱温度保持在70℃以下，并能密封煤气，相应要求高炉减风，降低顶压；

6.4.1.2联系值班室了解断水情况。如果冷却水不能及时补充，应通知值班室进罐出铁后，休风处理；

6.4.1.3恢复供水后，应上炉顶进行检查进水管各蝶阀、自动阀门、流量计是否正常，有无堵塞，若已损坏及时更换，若堵塞及时清理。再次开启时，必须确保水压恢复到原来的压力后方可开启。6.4.2出现停氮气或氮气压力显著降低的处理措施：

6.4.2.1当氮气总管阀前压力降低到600kPa时，看是否还有下降趋势，同时观察阀后压力是否也降低，排除仪表问题，确认氮气压力确实降低；

6.4.2.2立即通知调度，了解氮气供应情况，要求停止一般用户的氮气使用；

6.4.2.3高炉应立即减风，降低顶压，当氮气压力与高炉煤气的压力差小于30kPa时，应立即出铁休风；

6.4.2.4在休风过程中原则上不采用空料线作业，避免炉顶温度升高造成气密箱温度高。

料罐系统应急预案

1、料罐不均压应急预案

1.1料罐不均压的原因

1.1.1均压放散阀密封圈破损、漏气。1.1.2均压管道积灰堵塞。

1.1.3料罐压差变送器外接管堵塞。1.1.4上密密封圈破损。1.2料罐不均压的现象

料罐均压后压差显示未能降到10kPa以下。

1.3料罐不均压的危害性

1.3.1不能完全均压时，造成下料时间延长，空料线。

1.3.2完全不能均压时，下密阀开启困难，甚至损坏下密封圈；下密打开后，不能下料。

1.3.3空料线后炉顶温度升高，损坏炉顶设备。1.4料罐不均压的预防和处理措施

1.4.1每次定修或非计划休风时间较长时，必须组织清理均压管道内的积灰。

1.4.2必须定期疏通料罐压力、压差变送器外接管道，夏季一星期一次，冬季一天一次，如遇雨季吃倒料及其它特殊情况时，每班一次。1.4.3如料罐充压后，压差显示在3秒以内未能降到10kPa以下，应及时通知炉顶操作工上炉顶检查，确保临时上料、正常料线作业。1.4.4首先检查料罐压差、压力变送器外接管是否堵塞，若堵塞应及时疏通，并通知微机工进行手动下料。1.4.5检查上密是否漏气，若漏气及时向上料工长及当班值班工长汇报，并按上密漏气的应急预案进行处理。

2、料罐蓬料的应急预案

2.1料罐蓬料的原因

2.1.1炉料内有大的金属物件卡住，影响正常下料。

2.1.2下密不严，均压阀不严，导致下料罐有压力，造成上料罐蓬料。2.1.3上密不严，均压放散阀不严，导致均压失败，造成下料罐蓬料。料罐蓬料的预防和处理措施 1.一经发现，立即停止上料。

2.通知高炉值班工长进行减风作业，控制炉顶温度升高。

3.通知加料人员、维修人员进行检查，根据均压现象、上下密开关、节流阀开关和滚筒旋转的运行状态判断事故的根源。

4.在如果是均压或均压放散的故障，可降低炉顶压力而下料。

5.如果均压正常，节流阀和节流滚筒、上下密均运行正常，应确定为料罐卡料，立即组织出铁休风处理。

6.如果是上下密封阀不到位或密封圈故障，均应休风进行更换。

3、节流阀应急预案 3.1节流阀故障的原因 3.1.1电源控制闸掉闸。

3.1.2料罐内被异物卡堵。

3.1.3信号故障：错位、损坏。

3.1.4编码器故障：编码器指示与料流阀实际开度不符。

3.1.5液压系统故障：压力低、油压管漏油、油缸内泄、换向阀不工作等。

3.1.6继电器故障：烧毁。4.节流阀故障的危害性

4.1高炉不能正常下料，造成空料线，炉顶温度高。

4.2节流阀未能按程序设定角度作业，导致下料速度过快或过慢，影响实际布料，最终影响炉况顺行。

4.3节流阀关闭不严，炉料直接接触密封阀，造成密封胶圈损坏。4.1料流阀故障的的预防和处理措施

4.1.1节流开关异常，应及时联系炉顶操作工进行详细检查。

4.1.2检查节流阀的电源闸是否正常，若掉闸及时合闸，若是截料阀异常，应检查三楼PLC柜的继电器是否停电，若没有应多插几下，确 实接触不良，应及时更换。

4.1.3检查液压系统的压力是否正常，是否有泄漏现象，若有及时联系维修人员进行处理。

4.1.4检查机械传动部位，有动作就有可能是被异物卡住；若是节流阀应及时联系微机拉闸，开下密进行手动盘车，进行重新下料；若是需要开时，应检查是否有关信号，没有应及时调整关信号位置，使其停电，再重开；若截料阀是应联系微机重开均压放散、开上密，开关几次截料阀即可。若卡物无法消除，应立即组织出铁，休风处理。

4.1.5无论何种故障，必须首先通知值班工长，值班工长根据事故处理难易程度，决定是减风控制，还是休风处理。

5、上下密封阀（密封圈、阀座破损漏气）应急预案

5.1上下密封阀故障的原因

5.1.1密封圈质量低劣，高温变质断裂。5.1.2直筒口接触面磨损严重。

5.1.3检修检查不认真，带隐患作业。

5.1.4维修安装不规范，内六角螺栓松动或断裂，密封圈密封面不平整等。

5.1.5炉顶温度高，使密封胶圈因受热疲劳老化，寿命缩短。5.2上下密封阀故障的现象

5.2.1上密封不严，料罐均压保不住。5.2.2下密封不严，料罐自动均压。5.3上下密封阀故障的危害性

5.3.1上密不严造成下密下料不畅蓬料，下密不严造成上密下料不畅蓬料。

5.3.2上下密封阀不严，煤气吹坏阀板、阀座、节流阀和滚筒等。5.3.3高炉被迫减风，降低顶压，甚至休风。5.4上下密封阀故障的预防和处理措施 5.4.1选择高质量的密封胶圈，认真检查并确认胶圈的几何尺寸和弹性。5.4.2加强检修监护力度，在更换完密封圈后，必须进行检查：压痕是否在中心、下压程度及内六角螺栓是否松动，衬套磨损的程度，必要时必须进行加固。

5.4.3检修中还应检查衬板内衬圈的情况，有磨损时应加固，检查滚筒的磨损情况，磨损面超3毫米应补焊。5.4.4漏气后应及时调整油缸行程，增加下压的程度。

5.4.5上密漏气时将微机监控画面中的均压阀调为检测探尺。下密漏气调为不检测探尺。

5.4.6确认上下密封圈吹坏，以上措施无效时，应视炉况作出相应处理：若炉况不好时，可以使用常压操作推迟休风更换；若炉况许可，应立即组织出铁休风。

炉顶液压系统应急预案

1、炉顶液压系统故障的根本原因 1.1电机温度高造成突然停泵。

1.2液压油管接口渗油或喷油，焊缝开渗油。1.3过滤器堵塞。

1.4油泵不能吸油或油量不足，原因： 1.4.1吸入端漏气；

1.4.2液压油粘度过高或工件温度低； 1.4.3油箱内液位过低。

1.5油泵不起压力的原因：内泄漏严重、溢流阀坏、联轴器松。

2、炉顶液压系统故障的现象

停泵、喷油、堵塞。

3、炉顶液压系统故障的危害性

各阀门工作开启不正常，造成不能正常上料，空料线，炉顶煤气温度升高。

4、炉顶液压系统故障的预防和处理措施

4.1加强巡检、点检力度，提高检修质量，加强操作人员的应急处理能力，发现隐患及时处理。

4.2对油质进行严格控制，粘度超标及时更换。4.3注意油温度的控制，温度超标要加强冷却。

4.4冬天温度低，油粘度大，液压工作缓慢，所以冬季要注意液压件保温。

4.5出现故障准确判断是否在运行管路上，若故障在运行管路上，应及时停泵，进行紧固管接头，或更换破损的密封圈，或补焊管路破损处。

4.6油泵有故障应及时倒泵，同时应注意观察：检查漏气部位，是否是管道密封故障。如是重新密封；提高工作油的工作温度；适当加油提高油面。4.7油路堵塞时，应注意油内杂质，并更换滤芯。

炉顶干油系统应急预案

1、炉顶干油系统故障的根本原因

1.1干油泵控制系统失灵，不能正常按时启动，导致润滑系统缺油。1.2贮油器和配管里进入空气，油泵启动后没有压力，无法将润滑油输出。

1.3溢流阀在低压下开启，润滑油溢流回贮油器。

1.4使用时间过长，泵缸柱塞等零件过度磨损，干油压力不足，无法正常输油，特别是距油泵远的地方缺油。1.5输油管路发生断裂。

1.6活塞粘滞缘故，在降低了调定压力后动作，活塞磨损。1.7阀芯粘滞。

2、炉顶干油系统故障的现象

2.1干油泵不按时启动或泵虽启动，但泵的输出压力不足，无法正常输油，特别是远端可能缺油。2.2干油泵运转时发出异常声音。2.3输油管路漏油。

3、炉顶干油系统故障的危害性

使所需要润滑的设备得不到润滑，受到机械损坏。

4、炉顶干油系统故障的预防和处理措施

4.1加强点检，当油位下降时，要及时补合格的润滑油。4.2当润滑油无压力时，要检查更换压力表，并检查干油泵的工作压力。4.3当干油泵吸入空气时，应打开排气阀排气。4.4活塞粘滞和阀芯未见滞时，应及时进行清洗，磨损超标时及时更换。4.5溢流阀自动打开无法保压时，应调整溢流阀工作压力。

探尺系统的应急预案

1、探尺系统故障的原因

1.1探尺不放：

1.1.1由于长期高温，探尺链烧坏，料锤脱落，或炉喉钢砖卡链拉断，料锤脱落；

1.1.2提尺电流大，探尺脱轮或压链，探尺不能靠重力落下。1.2触点控制器错位，造成探尺提不到零位或上超。1.3探尺与码盘、码盘与微机显示数据不符。1.4雷达料位计不显示数据或数据闪烁。

2、探尺系统故障的现象

2.1探尺不提不放，料锤不跟料面走，甚至卡死。2.2探尺显示无法反应其实际料面高度。2.3雷达料位计不反应真实料面的高度。

3、探尺系统故障的危害

料面高低无法判断，形成自由装料布料，影响炉况顺行。

4、探尺系统故障的预防和处理措施

4.1严格炉顶温度的控制，若炉温超过450℃时，应将探尺提起。4.2凡休风超过三个小时以上，都应校对探尺。

4.3探尺提不到零位或上超要联系电工进行断电，用管钳校正后恢复使用。

4.4一个探尺不能正常工作时，可盘到零位后断开，靠另外一个探尺控制。

4.5二个探尺不能正常工作时，有雷达料位计的可以按雷达料位计控制。4.6爱护雷达料位计，并经常与机械探尺进行比较校正。4.7所有探尺均不能正常工作时，应组织休风更换。

5、α角显示不准确应急预案

5.1 α角显示不准确的根本原因 5.1.1连接轴松动。

5.1.2编码器线路接触不好或断开。5.1.3编码器故障。

5.2 α角显示不准确的现象

溜槽实际角度与指定值不符，校对时偏差过大。

5.3 α角显示不准确的危害性

高炉不能均匀合理布料，影响高炉顺行，严重时造成高炉难行事故。

5.4 α角显示不准确的预防及处理措施 5.4.1加强检修中对α角的精度校对。

高炉上料控制系统 篇3

关键词：自动化；上料系统；混料

中图分类号：TF325 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0063－02

1 张钢炼铁自动化系统

张钢1350高炉自动化系统采用的是韩国Ls产电公司生产的高性能plc组成工业以太网环网的解决方案，现场的传感器、执行器、变频器，直流传动装置、操作开关等多采用profibus现场总线方式实现与cpu的通讯，主控室操作电脑与服务器采用此C/S结构，plc与控制电脑分在不同的网段，plc之间通过High Speed Link实现高速通信。

此方案优点明显，主要的优点：①为提高系统的稳定性采取了两个措施：一是cpu实现系统冗余；二是工业以太网实现了环网结构。②现场设备通过profibus通讯，节省了线缆用量，对于现场模块出现的问题可以在主控室人机界面上做监控，有利于维护人员迅速对故障点的位置做出判断，并迅速查找原因而解决问题。③服务器为冗余配置，plc与主控制室控制电脑在不同网段也提高了网络的可靠性，并减轻了网络负担。④网络扩展方便。

2 上料系统内各设备间的关系

高炉上料系统分为高炉矿槽系统和高炉炉顶系统。矿槽系统主要完成对高炉所需要料的供给。炉顶系统主要工作是把原料合理的布置到高炉之内。高炉炉顶系统向矿槽系统发送下料请求，矿槽系统则是在高炉请求与自身条件满足的情况下给高炉供料。炉顶系统与矿槽系统之间的信息交换通过以太网High Speed Link来实现。

2.1 对于矿槽系统，主要是完成各种原料在制定料单下的顺序排料

此控制最主要的逻辑关系是把矿仓中不同的料按照制定的料单在运转皮带上实现合理的放置。由于各个仓位置固定，皮带的运转速度也是固定的，从而可以得到各个仓的位置时间，根据各个仓的位置时间就可以实现排出的料在皮带上首尾相接。具体排料顺序采取的是料单中远离高炉侧的仓先下料，第一仓下料完毕后产生的料尾与第二仓的料头衔接，依次类推实现一批料在皮带上的合理衔接。

2.2 对于炉顶系统的工作主要是如何实现将矿槽系统所传送原料安全、规则的放置到高炉之内

众所周知，高炉冶炼是在高温高压等苛刻条件下进行的一系列化学、物理反应，为保证高炉生产的顺行稳定安全的进行，实现对苛刻条件的满足至关重要。炉顶各设备之间存在严格的逻辑关系，无料钟炉顶参与自动控制的主要设备为料流系统上料罐的上料闸（截料阀）、上密封阀，下料罐的料流阀（节流阀）、下密封阀，以及布料流槽和探尺、气流系统的排压阀、均压阀。

2.2.1 无料钟炉顶布料过程

炉料通过皮带送至上料罐后，当下料罐没有炉料时，下料罐进行排压操作（即下料罐的压力和大气压力一样大小），然后上密封阀打开，接着截料阀打开，炉料从上料罐进入下料罐；当炉料完全进入下料罐后，截料阀关闭，然后上密封阀关闭。探尺运行到规定料线后提起，下料罐进行均压操作（即下料罐压力与炉内压力一样大小），然后下密封阀打开，料流阀随后开到规定开度；炉料从下料罐流出，经料流调节阀、下密封阀，通过旋转溜槽布到炉喉内，形成新的料面。当一批料布完后，料流调节阀关闭，接着下密封阀关闭。在料流调节阀关闭的同时，探尺开始跟踪料面。达到料线后，进行下一轮的布料操作。

2.2.2 布料溜槽的控制

布料溜槽所起到的作用，顾名思义为向炉内布料之用，是布料准确与否的关键设备。在高炉操作者制定的料单控制下，依据料种、料重，完成对入炉料在炉内的合理放置。为完成此目标，布料溜槽须与节流阀配合使用。布料采用了两种方式：一个是重量法布料，即依据下料罐内料的重量，节流阀所开角度大小按照料流曲线自动执行；一个是时间法布料，即依据旋转溜槽旋转一周所用时间固定，按照经验人为控制节流阀角度，完成对入炉料圈数和份数的控制。

3 上料系统存在的问题与解决方案

高炉投产初期，重点是如何顺利开炉的工作，对上料速度要求并不严格，一些逻辑的判断仅停留在能够完成基本的功能上，而没达到精细化的要求。随着生产的进行，一些细节问题慢慢显现。

3.1 溜槽布料问题与解决方案

布料溜槽所完成的工作就是严格按照高炉操作人员设置好的布料矩阵，把下料罐内的料按照圈数与份数合理的放置到高炉之内指定的位置。高炉炉顶内料的分布情况合理与否对高炉生产的好坏有非常大的影响。从生产中发现，我们的布料溜槽并不能很好的依照布料矩阵的设定执行。布料溜槽工作的正常顺序应该是从布料矩阵的第一档按照设定的圈数与份数开始布料，一档完成换作二档，依次进行到设定的最后一档，最后一档的圈数和份数完成后，一罐料的布置亦即完成。而现实却是另一种状态：布料溜槽倾动是从上一次布料的末档对应角度运转到本次布料的第一档，然后依次到最后一档。这种状态的结果是高炉的最外圈所布料的量减少到设定的一半左右，外圈减少的量全部落到内圈之中，造成外围炉料向中心堆积，此结果不是我们要的理想状态。经过分析发现，此结果的出现与逻辑的判断有直接关系，如果把上一罐料的末尾所对应的溜槽倾动角度提前过渡到本罐料的起始角度，问题就可以得到解决。按照此思路，对布料溜槽的程序进行了改进，得到了理想的结果。

3.2 矿槽混装问题与解决方案

所谓的混装上料是指把焦丁烧结矿、球团矿、块矿混合在一起的上料方式。此上料方式的合理性已被实践所验证，此混装冶炼不但可以改善炉内软熔带的透气性、透液性，且有利于提高冶炼强度，提高生铁质量，降低成本。原混装方案是采用焦丁在皮带上与其他矿混合一次，其他矿依次排于皮带之上而不混合的方案，皮带之上所有原料在高炉上料罐和下料罐各混合一次，而后打到高炉之内。此种方案混合并不充分。我们采取了更为优化的混装方案，根据现有设备状况，在尽可能不改动外围设备状态的前提下，采用改变各仓的控制方案即各仓的下料顺序，实现烧结矿与其他矿在皮带上尽可能大面积的混合，亦即在皮带运行允许的前提下实现烧结矿与焦丁、球团、块矿在皮带上的混合。各仓控制方案的改进重点是对料头与料尾产生的判断。经过改进后，混装系统成为两套系统，原系统与优化后系统可以从人机界面实现一键切换。

4 结束语

高炉上料系统的改进是在原有设备的基础上，不添加任何其他设备的前提下通过改变主程序即实现了想要的结果。高炉上料系统自改进以来，系统运行稳定，高炉上料能力得到了提高，节省了成本，高炉产量也稳步提升。

参考文献

1 刁日升、刘树芳、杨志远.攀钢高炉焦丁混装入炉生产实践［J］.钢铁钒钛，2000（1）

Zhang Gang 1 350 m3 Blast Furnace Process Improvement

Liu Changming, Zhang Wei

Abstract: Zhang Gang 1350 m3 blast furnace is 28 January 2010 put into operation a new string tank blast, had run a few months to achieve full production. However, with production for the initial construction problems has gradually revealed, along with the new requirements of the new technology failed to get the initial construction to very good sound, these problems have become an important factor constraining production. Problems for production we have taken appropriate measures, the prominent issue is the question on the feeding process. This paper briefly describes the sheet steel iron system automation system composition, and feeding system Within the important linkage between devices, and then discuss the problems in the feeding system and the analysis of the problem and solutions.

略钢1#高炉上料系统增容改造实践 篇4

略钢炼铁1#高炉容积400m3, 于2008年6月12日建成投运, 是在原150m3高炉的基础上改扩建而成, 上料系统改造也是在原料仓基础上增加了四个东西烧结矿仓, 斜桥双料车上料。根据当时原燃料水平, 1#高炉设计利用系数2.80t/m3.d, 每天所需烧结矿约2200t, 料速按平均6.4批/小时设计, 矿批重15t左右, 称量斗和料车容积均为2.8m3。近几年, 通过实施精料方针, 狠抓原燃料管理, 1#高炉得到强化, 炉况稳定性得到提高, 产量大幅增长, 利用系数超过2.90t/m3.d。高炉强化后常因一些设备小故障或打扫料坑卫生导致慢风操作, 上料速度慢的问题成为高炉强化冶炼的瓶颈。

2 1#高炉上料系统存在的问题

2.1 称量斗、料车容积小。

1#高炉称量斗和料车容积为2.8m3, 每一车只能上矿5.4t, 每车料上焦炭1.7t。每批料为14.2t, 每小时上6.4批料, 每小时也就35车料, 即每小时只能上90.8t, 每天最多只能上2181t, 这样的运力远远不能满足1#高炉的生产。

2.2 装料速度慢。

从料车到料坑的信号到位后发指令, 称量斗的电液动推杆启动, 到称量斗全开, 这个过程需要6~7秒, 放完料延时5秒后到称量斗阀门关上, 整个过程约需42秒。

2.3 料车在斜桥上运行速度慢。

料车从装满料后启动, 经过一级加速、二级加速和高速运行后, 再到二级减速、一级减速运动, 再到停车倒料, 完成这个过程大约52秒时间。料车运行时间长, 无法做到快速赶料线。

2.4 1#炉槽下由于受地理环境影响, 8#皮带中心距19米, 而9#中

心距45米, 上料速度快慢不一样, 程序上只能以9#皮带运行时间来设定。

3 1#高炉上料系统的改造

通过对现场的仔细观察和精确计算, 制定了1#高炉上料系统改造方案。

3.1 加大料车、称量斗容积, 提高单车上料能力。

3.1.1 加大上料小车容积。

上料小车有效容积由原来2.8m3加大到3.2m3。限制料车容积增大的因素有三个, 一是上料主卷扬电机平台横梁与上料斜桥的垂直距离, 该距离限制着料车的高度;二是上料主卷扬电机。上料小车提升卷扬的变频电机 (160KW) 经过核算每车在加速段能拉6.5t, 单车重量受到限制;三是斜桥轨道。受料坑和炉顶天轮中心线限制, 外侧轨道无法移动, 内侧轨道移动距离有限。通过综合计算, 确定料车容积3.2m3。料车宽度增加后, 轮距增加, 确保外侧轨道不动, 将中间轨道拆除, 重新安装两根轨道, 满足3.2m3料车前后轮距的要求。改造后, 每车增加近1吨的烧结矿, 提升了料车上料的能力。

3.1.2 加大称量斗容积。

1#高炉上料称量斗原来设计的是2.8m3, 通过现场观察, 只能通过增加高度的方法来解决问题, 6个称量斗高度只能增高200mm, 即容积增加1.9×1.45×0.2=0.551m3, 称量斗容积可达到3.351m3。由于振动筛距称量斗高度较近, 加高称量斗的同时振动筛也要相应加高, 顺延将筛子上边的仓口漏斗要取掉200mm。经对称量斗、振筛、返矿漏斗和收料斗等改造, 达到了加大称量都容积的目的。

3.2 加快装料速度, 提升上料能力。

3.2.1 加快放料速度。

1#高炉原设计称量斗的底闸阀采用电液推杆驱动, 型号DYTC-7000Ⅲ-300AC-XX型, 行程280mm, 每次开启时间很约需要6-7秒钟时间, 有时因为料斗卡料打开时间还更长, 影响了上料速度。公司目前氮气能力充足, 我们利用气缸开关速度快的特点, 用氮气做动力将电液推杆驱动改成气动驱动。原理图如图1。

由于气动控制的速度快, 打开只需1秒时间, 与改造前相比, 一开一关就节约12秒时间。通过计算选用气缸的大小和行程, 按电液推杆4000N推力、气体压力最低为0.4MPa来计算气缸的缸径和杆径, 选缸径为125mm缸, F=Px S=4626N, 大于4000N力。同时选用二位五通电磁阀控制气缸开关, 电磁阀短脉冲电流信号, 电磁阀发热少, 同时具有断电保持功能, 保证了气缸阀门的安全。气缸能把称量斗快速打开, 放料时间由原来的42秒缩短到28秒, 为上料节约了时间, 提升了上料能力。

3.2.2 加快放料速度。

料车到炉顶后, 料装在炉顶固定受料斗里, 放料时打开放散阀门--松开上密夹紧--打开上密封阀--打开柱塞阀门, 然后打开均压阀门--下密封阀门打开--节流阀门打开放料。完成上述一个过程, 需5个油缸动作一次。经对液压站相应节流阀的调整, 每个油缸加快2秒, 5个油缸就为上料节约了10秒。

3.2.3 缩短设备开关和启动的延时。

设备开关启动放料都有延时, 这是因为设备自动运行中的联锁, 解决信号、皮带撒料、漏斗撒料等的问题。自动化控制上对设备的每一次开关、启动、放料等延时进行优化, 减少了这些延时, 加快了上料速度。

3.3 电器控制上加快料车运行速度, 解决上料能力。

1#高炉上料小车原来从料坑启动, 加速后高速运行一段时间, 然后减速, 再到停车, 即是从炉底到炉顶这个过程需要52秒钟时间, 由自动化控制通过调节变频器的参数, 把个时间由52秒钟减少到40秒钟, 上料小车运行速度得到提高, 提高了上料能力。

3.4 调整炉顶受料斗自动控制程序, 确定提前打开时间, 增加上料的批数。

通过严密的观察和计算, 在每半批料的最后一车上行至10秒时, 程序自动打开放散阀、上密、挡料阀等设备, 开始往料罐装料, 在受料斗放空时间35秒时最后一车料也顺利装进料罐。同时, 在最后一车到炉顶的信号一到, 且受料斗放空倒计时运行到18秒时, 下半批的第一车开始上行, 料车上行至炉顶第一减速点时挡料阀已经关到位, 这样既大大提高了上料速度, 同时也不影响自动化对上料批数的计算。

3.5 自动控制槽下8#、9#皮带上各称量斗的料到装入料车的时间, 提高装料速度。

1#炉槽下由于受地理环境影响, 8#、9#皮带相对应的称量斗的远近有很大的差距, 最近的称量斗需要8秒延时, 最远的需要40秒延时。为了让每个称量斗的料都能全部装进料车, 即相应的皮带上不剩料, 通过对每个称量斗放空料且闸门关到位后, 皮带上的料要用多长时间全部进入料车进行严格的掐时, 自动化系统对每个称量斗及相对应的皮带做了合适的延时, 使每个称量斗的延时各不相同, 从而大大节约了上料时间。同时对8#皮带进行提速, 将电动滚筒带速由原来的1.25m/S提高到2m/S, 每车料将节约8秒的上料时间。

4 改造完成的后果。

2012年4月份, 分厂机械、自控、工艺口通过以上措施的实施, 1#高炉上料小车从料坑装料到炉顶倒料加延时用时84秒钟, 在上料过程中可以备料。原来每小时上35车料, 现在增加到42车料, 每小时约8.3批料, 效果显著。

5 结束语

通过对1#高炉上料系统的改造, 每小时可以上8.3批料, 上料速度得到提高, 解决了长期以来1#高炉因上料速度慢、低料线而影响1#高炉强化冶炼的问题。

摘要：通过对略钢炼铁分厂1#高炉上料系统料车卷扬、料车料斗、气动闸门称量斗、自动化控制系统等的改造, 上料速度由原来每小时上6.4批料提高到8.3批料, 上料速度大大提高, 解决了1#高炉上料速度慢的问题, 消除了低料线给高炉造成的影响。

关键词：高炉,上料速度,料线

参考文献

[1]机械手册.[1]机械手册.

高炉上料变频传动系统启动故障分析 篇5

1 变频传动系统启动故障的分析

3 起故障均为高炉上料变频传动系统在正常运行使用中,突然出现于卷扬电机得电起步瞬间。分别为:机械传动系统电动液压制动器释放不到位,上料卷扬电机起步即报过载停机故障;修复更换过IGBT单元模块的变频器参数设置不当,上料卷扬起步无力,电机噪音较大;上料卷扬电机起步瞬间即“回溜”,下滑严重导致控制系统检测超限,直接控制变频器供电主回路断路器动作跳闸,无法使用。

1.1 机械制动故障,电机起步即停机

高炉上料料车正常运行使用中,突然在1 次自动启动时,变频器报出故障信息:1)MOTOR STALL(7121)3.06FW 2 bit14。电机堵转(可能由于电机过载或电机功率不够);2)MOTER TEMP(4310);电机过热(可能由于过载、电机功率不足、冷却不足或不正确的启动数据)。

报出警示和错误信息的同时,变频器迅即停机,上料卷扬电机即刻停止。通过检查发现该情况为变频器在重载启动时发生过载报错而停止逆变输出,属于变频器保护功能动作。试车发现2 组电动液压制动器中的左侧一组在上料卷扬主电机得电后的释放过程中,明显比右侧的一组动作慢,且终止行程不到位,动作行程少160 mm,制动轮存在较严重摩擦,需要人工推动才能打开抱闸。又了解到该电动液压推杆于10 d前刚刚更换,液压油油位正常,明显属于质量问题,导致上料传动系统电机高速轴制动抱闸打开不到位,造成电机堵转,因此变频器才报出过载过热的故障信息。更换电动液压推杆后,设备恢复正常。对应于变频传动系统机械方面的该类堵、卡故障问题,变频器能够做出迅速的保护动作,直至停机。并给出许多相应的报警报错信息显示,此时需要现场维修工程师酌情分析,判断识别。

1.2 电机起步无力,轻微回滑问题

因为在用变频器需要线下维护保养拆换冷却风机而更换上经过修复的变频器,投用后数次出现上料卷扬电机起步无力,料车轻微回滑且电机噪音较大的情况。变频器输出电流给电动机建立一定启动力矩后,输出控制信号给电动液力推杆,打开制动器抱闸,却由于电动机因为变频器提供的电流未能持续上升,电动机电动力矩不能迅速增大,变频器即已经过流限制,保护功能因其所设置数值达到而动作,停止逆变单元输出。此时变频器报出的故障信息是:1)MOTOR STALL(7121)3.06FW 2 bit14。电机堵转(可能由于电机过载或电机功率不够);2)PP OVERLOAD(5482)3.18AW 5 bit 5。过大的IGBT结温(可能是由于低频运行时负载过大导致);3)OVERCURRENT(2310)3.05FW 1 bit 1。输出电流过大,超过跳闸极限值;4)PP OVERLOAD(5482)3.17FW 5 bit 6。IGBT结温过高。

同时控制信号给制动器断电复位,动作有延时,因此故障出现轻微回溜现象。但是原因却是变频器重载启动力矩建立不满足,并不在电动液压推杆制动系统。又了解到该变频器经过修复处理,更换了IGBT逆变单元模块。遂怀疑逆变部分输出参数设置存在问题。检查后,将各逆变单元模块参数记录并设置一致后,再将参数群112 组Inverter Data变频器数据和190 组Internal Inverter data变频器内部数据仔细查对,将112.02I Nominal Heavy Duty由410 A改大为420 A;112.03 Inverter Nominal Power由260 k V · A改为266 k V · A。并且再次确认系统机械传动部分不存在堵卡等不正常情况后,投用试车,正常运行。

以上2起故障虽然都是由变频器保护功能动作报警报错,停止了逆变部分的输出,但是根本原因却大相径庭。前者是由于机械传动部分存在问题,制动器抱闸打开不到位,相对于电动机来说加大了负载,形成严重过载甚至堵转故障,变频器输出电流的迅速增大并达到了设定的极限值而触发保护功能动作。而后者是由于变频器本身参数设置偏小,在机械传动部分正常情况下,亦不能满足上料电动机重载启动的力矩要求,过流保护功能即动作停止逆变输出,因此需要更改优化设置,但需要慎重确认传动系统没有问题,参数设置中的保护数值做微幅调整,否则易引发设备损坏故障。相比较西门子、安川等其他品牌变频器,ABB ACS800 系列变频器基于其额定电流最多只有1.10倍的平均过载能力,因此现场应用中极易引发过载报警报错。实际应用中,可有意放大电机参数,比如额定电流、额定容量等来避免频繁的报警停机非故障类情况。

1.3 变频器故障,电机起步大幅回滑

运行使用中的高炉上料卷扬变频传动系统,不时频频出现电机启动,料车上料提升的起步瞬间,还没有上行,却大幅度地下滑回落,设置于主减速机低速轴联动的主令控制器,检测到回滑超限,为保护料车及炉顶其他设备,即刻自动切断变频器供电主回路电源,上料设备停机。因为该故障现象不定时出现,有时数天或数10 h不发生,有时却在8 h内频繁出现数次,总体趋势是发生的频次愈来愈多。最初怀疑变频器参数设置存在不当,对于转矩提升速度,最大力矩限制及制动进行了优化设置;重新对变频器进行电机静态励磁辨识,以重建电机数学模型;考虑到在ABB变频器DTC控制方式下,干扰源强烈,并且应用现场导电性灰尘较多,变频器主机板控制单元的硬件有可能受到损伤,应予以更换。

1.3.1 软件参数设置的优化处理

首先对限制和启动/停止及力矩、放大变频器力矩限制,增加转矩提升速度,最大力矩限制及制动进行了优化设置,部分参数优化设置见表1。

1.3.2 重新作变频器对电动机的特性辨识

大多数工企现场控制环境中,静态励磁辨识ID Magnetisation均能够满足使用要求。在电动机运行速度接近零速度的应用场合,应进行动态辨识ID RUN(辨识运行),将电机与减速机联轴器脱开,按照Standard ID RUN依变频器提示进行。

以上措施均不能消除上料电机起步回滑故障的,应考虑对变频器主机板控制单元进行更换。

1.3.3 更换变频器主机板控制单元

对于变频器主机板控制单元的硬件损伤,只有进行更换。需要先行将用户设置参数上载到控制盘,变频器断电更换机板单元并正确接线连接,然后与电机铭牌参数一同下传到新的主机板控制单元,确认应用宏和电机参数无误,进行电机辨识,正常完成电机辨识,控制盘显示警示信息:Warning ID DONE。表示变频器可以投用。经过前2项处理措施,降低了上料卷扬电机起步大幅回滑的发生频次,最终在更换主机板控制单元后,该故障现象彻底消除。说明主机板控制单元在多灰尘和DTC电机控制方式进而逆变器开关频率很高的情况下,确实存在非致命性的硬件损伤。

2 实际信号参数群的应用及结论

变频器实际信号指的是接到变频器各控制端子板的开关量、模拟量包含输入输出的控制信号,和变频器传动单元内部检测、计算得到的电流、电压、频率、温度等变频器工作运行参数,它反映的是前述状态、参数的实际值,不能够人工设置更改。因此可以利用其进行变频器运行状态的参数检查和输入开关量模拟量信号控制条件是否满足的逻辑判断,相当于电气故障查找的必备工具万用表,而相比万用表更加准确方便快捷。结合变频器故障警示与报错信息及其历史记录,调取和利用实际信号参数群,对于变频传动机电系统的故障诊断和及时处理非常有利。

变频器在电机起步瞬间跳闸、传动设备回滑等故障原因是多方面的,正确地分析排除机械传动方面的卡、堵故障,然后在充分理解变频器各参数尤其是保护功能设定值的基础上,对其进行优化,能够彻底消除故障。

参考文献

[1]马小亮.变频调速典型控制系统(三)[J].电气传动,2012,42(3):73-80.

[2]陈钧,樊磊,王洪银,等.高炉上料变频DTC传动几起典型故障分析[J].电气应用,2013,32(20):38-41.

[3]李方圆.图解变频器控制及应用[M].北京:中国电力出版社,2012.

[4]朱安远.ACS800系列和SINAMICS传动家族变流器电流过载能力指标的比较研究[J].电气传动,2012,42(11):42-50.

[5]陈钧.基于ABB变频器程序设计的提升泵控制技术[J].电工技术,2013(3):56-58.

[6]满永奎,韩安荣.通用变频器及其应用[M].第3版.北京:机械工业出版社,2012.

高炉上料控制系统 篇6

安钢炼铁厂的2000级大高炉, 矿石等原料采用分散筛分、分散称量的工艺方式, 槽下上料系统物料的输送采用的是皮带机进行。高炉上料系统就好比一门大炮的弹药, 没有它再好的炮也打不响, 所以, 高炉上料系统能否正常运转, 直接影响到高炉生产的顺利运行。滚筒是输送皮带机的重要部件, 滚筒正常工作是上料系统中的皮带机运行的一个重要保证。实际生产中, 因各种原因造成滚筒的失效, 型式主要有筒皮包胶损坏、轴承损坏。因滚筒包胶损坏, 可用肉眼直接进行检查判断, 而滚筒轴承密封在轴承座内, 需要进行专业的检测与维护, 维护中的重点就落在了润滑工作保证上。通常工程机械中采用润滑脂进行润滑, 如不能及时补给润滑脂, 将会造成表面磨损、温度升高和能量损耗。集中润滑系统利用适当的泵压, 定时、定量的泵送润滑脂到各润滑点。

在安钢大高炉实际生产中, 槽下上料系统5条重要输送皮带机和18台振动筛都采用的是人工手动润滑, 这种润滑方式, 润滑效率低, 润滑不到位、职工劳动强度大, 是设备运行的缺陷和隐患。槽下上料系统现场皮带机和振动筛因润滑不足, 造成的事故时有发生, 造成了不小的经济损失, 为保证上料系统的稳定运行, 我厂决定对槽下上料的皮带机和振动筛进行了集中润滑的技术改进。我们按照现场实际工况对润滑系统设计, 充分考虑工作环境和各种条件和必要的参数, 通过对比, 决定采用双线流出式干油集中润滑。

1 高炉槽下上料系统和振动筛系统的干油集中润滑系统主要组成部分

1) 润滑站:为系统提供润滑脂及动力源;

2) 自动控制器:对整个润滑系统进行控制;

3) 安全阀:限定系统最高压力, 保护各工作元件;

4) 分配器:根据各润滑点需要对润滑脂进行合理的分配;

5) 管线和接头等辅件:输送润滑脂等。

2 双线流出式干油集中润滑系统工作简介

该润滑系统工作时电动机带润滑泵, 润滑脂从一条给油主管压送到各给油器, 在管路内的润滑脂压力作用下, 给油器开始动作, 将一定份量的润滑脂供给皮带机和振动筛的各润滑点。当所有给油器都动作完毕, 位于管路最远支管末端的压力操纵阀的压力升高, 达到20MPa时, 压力操纵阀触杆即触动行程开关, 使换向阀换向。这时润滑站压送的润滑脂沿另一条给油主管通过给油器向各润滑点供给润滑脂, 各给油器动作完毕, 保证全部润滑点的润滑。当压力操纵阀内的压力又升高到20MPa时, 换向阀又换向, 同时润滑站的电源切断, 油泵停止工作。经过8小时后, 润滑站又按上述相同顺序工作。

3 双线流出式干油集中润滑特点

干油集中润滑系统适用于多点、分散的设备布置情况, 各点的给油量可灵活调节, 克服了人工加注润滑脂的缺陷, 它能够利用一定的泵压, 按时、定量的将润滑脂泵到到各个润滑点, 保证各个润滑点形成可靠和足量的油膜, 使设备持久正常运行。集中润滑系统是相对封闭的, 能防止润滑脂被冶金企业的常有的颗料到物污染。经现场生产实际应用, 这一套双线流出式干油集中润滑设备, 非常适用于润滑点多且分散的高炉皮带机上料和振动筛系统。

4 应用结果

双线流出式干油集中润滑在我厂实际工作应用中, 起到了很显著的效果, 由于有了良好的润滑, 有效降低了设备运转时产生的噪音, 大大改善了现场的工作环境, 它几乎杜绝了因润滑不足造成的设备事故和停机检修, 减少了由润滑不足带来的生产损失。根据我们实际应用来看, 与手动润滑的相比, 干油集中润滑能够减少40%以上的轴承失效。干油集中润滑系统为提高机械的使用寿命和性能, 提高生产效率起到了极大的作用。另外, 它还可以节省维修成本, 并大大提高了工人的工作效率, 降低了维修工人的工作强度, 消除了一项影响高炉正常生产的重大设备隐患, 有力保证了公司整体低成本运行的目标。得到了生产车间运行工和维修工的好评, 同时也得到了各级领导的肯定和表扬。

摘要：本文对安钢2000级高炉槽下上料系统的皮带机和振动筛进行干油集中润滑系统的改造, 克服了人工加注润滑脂的缺点, 保证设备各润滑点的充分有效润滑, 降低了因润滑不足造成的设备故障, 延长了转动设备的正常使用寿命, 为总体生产的低成本运行创造了条件。

高炉上料控制系统 篇7

现场总线技术于20世纪70年代诞生, 具有多方面的优越性, 得到了大范围的推广, 引导了自动控制领域的一场革命。本文主要介绍了图尔克现场总线技术在高炉上料中的应用。

现场总线FF (Field Bus) 的概念起源于20世纪70年代。当时, 主要考虑将操作室的现场信号与控制仪器的控制信号以数字信号的形式由1组总线传送, 不必每个信号都要用1组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展, 数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能。

由全数字现场控制系统代替数字和模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制和生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS (Field-bus Control System) 。它将通信线一直延伸到生产现场的生产设备, 用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络, 将传统的DCS或PLC的3层网络结构变为2层网络结构, 降低了成本, 提高了可靠性, 实现了控制与管理一体化的结构体系。

2 控制系统综述

高炉上料系统包括矿槽和炉顶两个区域, 所包含的设备比较分散。如果采用传统的控制系统, 则敷设的电缆和施工量将大大增加。因此, 为了简化控制系统, 降低施工量, 在此次高炉上料系统中采用了图尔克现场总线设备。

图尔克公司的总线模块通过采用一种开放型的Profibus-DP现场总线协议与控制器通讯, 现场信号采集模块通过具有IP67防护等级的IO预铸电缆连接外部设备。

总线模块包括3个主要部分: (1) 网关模块。主要负责完成开放型现场总线系统之间的所有通讯任务。在整个总线系统中它作为扫描器/检测器控制系统内部的所有通讯设备和网络。 (2) 总线上的每一个站点均包含通讯和IO采集模块, 包括开关量输入、开关量输出、开关量输入/输出、模拟量输入和模拟量输出。 (3) 终端电阻。在总线网络的终端位置接入终端电阻, 相应站点为此总线的终点, 从而提高总线通讯的稳定性。

3 系统组成

3.1 主站

主站采用西门子公司高可靠性的S7-400可编程逻辑控制器, PLC主站通过CPU自带的Profibus-DP通讯接口与图尔克现场总线通讯, 并采用以太网通讯模块CP433-1通过交换机与上位机通讯。主站指可编程逻辑控制器 (PLC) 、上位机, 完成总线通信控制与运算收集的信号, 并发出设备控制指令。

3.2 从站

从站用于采集现场设备和仪表的状态信号、参数和将控制系统发出的控制命令发送到设备所对应的执行机构。从站可分为以下4种方式: (1) 西门子PLC本身带有IO子站, 可分为S7400、S7300和S7200, IO子站可作为Profibus-DP上的从站之一。PLC主站通过IO子站采集现场的设备状态和参数, 并发出设备控制指令。正控制系统的硬件组态均在主站中完成。西门子PLC的硬件组态直接在Step7调用对应的硬件进行组态。图尔克现场总线设备的组态要预先导入图尔克提供的GSD文件, 这样在Step7组态软件中才找到相应的硬件列表, 最终完成组态。 (2) 现场I/O总线模块。它用于连接控制系统中的各种现场设备, 按照主站发出的指令驱动现场设备, 并将I/O输入和故障诊断等住处反馈至主站。现场总线从站的IO地址由主站组态时统一分配, 这样在主站编程时使用分散式I/O与使用主站的I/O没有区别。 (3) 带有Profibus-DP通讯接口的驱动器、传感器和执行机构等现场设备。它们在主站上完成硬件组态和参数设置。 (4) 操作站人机接口界面采用西门子公司的上位机监控软件WINCC6.0;工程师站采用的编程软件为西门子的S7 V5.5

高炉上料系统的PLC组态如图1所示。

另外, 整个高炉上料控制系统设置了4台上位机, 分为2个操作站。其中, 一台操作站设置在矿槽上料操作室, 主要完成矿槽上料和炉顶布料的监控和运行;另外两台设置在高炉主控室, 其中, 一台用于监控上料系统的运行状况, 不参与操作, 另外一台作为工程师站或备用。上位机可显示所有设备的运行状态和每个检测参数, 且每个检测参数均设置了实时趋势和历史趋势, 以便于查询。在该系统中, 可记录每一个报警信息, 操作人员可查询设备在什么时间发生了什么故障, 以方便维修人员维护和检修设备。

4 结束语

经生产实践证明, 图尔克现场总线与中控室CPU之间的通讯连接未出现问题, 整个系统的稳定性高, 可通过现场模块的指示灯查找现场设备的故障点, 客户对控制系统非常满意;而不足之处在于设计时矿槽称重仪表、液压站阀台电磁阀控制采集未采用TURCK现场PROFUBUS总线的方式, 导致中央控室内的电缆数量较多, 但类似的问题在后续的项目中我们会作出相应的改进。

摘要：以福建三安钢铁有限公司1#高炉系统为例, 介绍了图尔克现场总线在高炉上料系统中的应用。此工程于2012-07正式投入生产, 整个系统的自动化程度高, 系统运行稳定、可靠, 操作、维护简便。

高炉上料控制系统 篇8

高炉上料主要有料车卷扬上料和传输带上料两种形式。而在1 000m3级及以下高炉中广泛采用料车卷扬上料形式,该形式结构紧凑、占地面积小、有足够上料能力、能实现自动控制,并且运转可靠。在控制方式方面,交流变频器+PLC的调速系统较早期采用的绕线式异步电机串电阻调速控制方式更有利于提高高炉上料系统的可靠性,改善起动、制动及加速控制性能。

1 料车卷扬上料工艺简介

1.1 工作过程

高炉料车卷扬上料主要工作过程:各种原料经槽下配料放入料仓,料车到料坑后,料仓闸门打开把料放入料车,在料车达到一定重量时,料仓闸门开始关闭,在料仓闸门关到位的同时炉顶准备好,料车便起动经加速、匀速、减速1、减速2到达炉顶。在整个工作过程中,两料车交替上料,装满料的料车(重料车)上行时空料车下行,空料车相当于一个平衡锤,平衡了重料车的车厢自重。这样,两料车用一个卷扬机拖动,不但节省了电机功率,而且电机运行时总有一个重料车上行,拖动电机一直处于电动状态。

1.2 工作特点

料车卷扬是料车上料机的拖动设备,其工作特点为:(1)能频繁起动、制动、停车、反向,转速平稳、过渡时间短;(2)能按一定速度运行;(3)能大范围调速;(4)工作可靠。

1.3 设计依据

1 000m3高炉采用2台315kW电机共同拖动一套卷扬设备,要求2台电机转速相同、力矩平均分配。料车卷扬电机额定电压为380V,额定转速为980r/min;卷筒直径为1 800mm,最大卷扬速度为3m/s;料车全行程时间为46s,钢绳全行程为85m。

2 变频调速系统主要设备选型

2.1 电机选用

对于1 000m3高炉,电机选用YTSZ355L-6型三相交流异步变频电机即可满足工作需要。每台电机额定功率为315kW,额定电流为560A,额定电压为380V,工频,额定转矩为3 000N·m,额定转速为980r/min,具有良好调速性能。

2.2 变频器选用

变频器应有足够的过载能力,因此选用重载型,过载率为150%、60s;变频器的容量应比变频器说明书中的“配用电机容量”加大二挡,变频器电流应大于电机电流。根据料车卷扬负载性质,选用汇川MD601D工程型专用变频器。该变频器是一款高性能模块化工程变频器,具有四象限和非四象限运行模式,主要面向动静态指标要求较高、功能应用较复杂的高端应用场合,能实现大功率交流电机起动、停止、制动、可逆运转与调速运行。综合分析,选用额定输出功率为450kW,型号为MD601D-4T500的变频器。变频驱动系统由二极管整流柜、逆变柜、制动柜构成。变频器带有2路0(4)～20mA模拟量输入,1路模拟量输出;带有6路输入、3路输出的开关量或继电器干接点接口;配备Profibus-DP、CANopen和Modbus-RTU串口通信接口,并自带DCS控制系统。

2.3 PLC的选用

PLC选用西门子S7-300型,其特点为:(1)为模块化PLC系统,满足中、小规模性能要求;(2)拥有各种性能的模块,可非常好地适应自动化控制任务;(3)简单实用的分布式结构和多界面网络能力,使得应用十分灵活;(4)控制任务增加时,可自由扩展;(5)拥有大量的集成功能。

PLC CPU选用315-2 DP,它具有中、大规模的程序存储器和数据结构;对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力;具有Profibus-DP主站/从站接口;用于大规模的I/O配置,并可建立分布式I/O结构。西门子S7-300 PLC控制覆盖槽下供料设备至高炉炉顶设备,并通过ProfibusDP与高炉控制站联网。

3 变频调速系统设计

3.1 工作原理

正常情况下,PLC根据DCS控制系统反馈的料车状态并结合生产需要,发出上行或下行指令至DCS控制系统;控制电器得电接通主变频器使主卷扬得电运行,同时抱闸打开,随后减速机带动绳筒运转,钢绳动作,料车上行或下行。变频调速系统工作原理如图1所示。

3.2 变频器主回路设计

变频器主回路原理图如图2所示。变频器采用一组用一组备工作方式,变频调速系统有2个变频器组,每组又有2套变频器。2套变频器控制1台电机,互为备用(通过接触器柜来实现)。两组变频器采用CAN-LINK通信协议来传输数据,以保证2台电机速度同步、力矩平均分配。

3.3 料车的控制

在电气控制中,多点位置检测通常是由主令控制器来完成的。由于传统主令控制器由机械凸轮和触点组成,存在触点部分故障较多、调整不方便、控制精度低、寿命短等缺点,而智能主令控制器用程序逻辑代替机械凸轮动作,以无触点代替有触点,避免了许多机械故障,提高了控制的可靠性,因此料车的多点位置检测采用智能主令控制器来实现。

智能主令控制器由绝对值编码器、主控单元组成。为提高抗干扰性,绝对值编码器选用格雷码输出。由于PLC只识别二进制码,因此需使用软件实现格雷码到二进制码的转换。绝对值编码器安装在现场,与受控设备传动轴柔性连接。主控单元安装在控制室内,由操作面板、PLC等组成。绝对值编码器把料车运行位置以数字信号形式送给主控单元,再由主控单元控制变频器的频率,进而实现对卷扬动作的控制。

4 变频器参数设置和PLC I/O分配

在接线无误的情况下,合上电源就可以设置变频器参数。变频器各项参数设置见表1。

PLC的I/O分配见表2。

5 结束语

高炉上料变频控制系统是实现高炉生产全过程自动控制的重要组成部分,采用PLC和变频器调速提高了高炉上料的平稳性和可靠性。新建1 000m3高炉自2012年3月投运以来一直运行稳定。

摘要：结合某钢厂新建1000m3高炉,介绍汇川变频器和西门子S7-300PLC在高炉主卷扬调速中的应用,给出变频调速系统工作原理图、变频器主回路原理图、变频器参数设置方法、PLCI/O分配表。实际应用效果表明,采用变频器和PLC后,该系统的有效性和稳定性得到提升。

关键词：高炉,主卷扬,变频器,PLC

参考文献

双指针上料矩阵在大型高炉中的应用 篇9

大中型高炉的自动控制系统由上料、本体、热风炉、公辅系统组成, 其中上料系统是其中的核心组成部分。土耳其伊斯梅尔3 000立方高炉, 槽下采用皮带上料方式, 炉顶采用PW公司的串罐无料钟炉顶。在高炉正常运行条件下, 整个上料过程是连续不间断的过程。当炉顶发出上料信号, 槽下各矿仓根据上料矩阵的设定, 依次或同时打开闸门。放出原料在皮带上首尾相继, 或者根据矩阵设置进行叠料。当整体料条的料头和料尾依次进入上料罐时, 发出上料罐有料信号。当下料罐放完一批料后发出料空信号时, 打开均压放散阀对料罐进行卸压, 依次打开上密封阀及上料闸, 上料罐中炉料依靠重力装入下料罐。装料完毕后, 关闭上料闸、上密封阀和均压放散阀, 并打开一次均压阀, 充入荒煤气对下料罐进行一次均压, 使下料罐压力达到略低于炉顶压力。当探尺探料降至设定料线深度时, 发出提探尺信号, 同时关闭一次均压阀, 打开二次均压阀使用氮气进行二次均压, 使罐内压力略超过炉顶压力。探尺提到等待位后, 待溜槽倾动到a角, 并旋转至设定的角度b后, 打开下密封阀和料流调节阀, 用料流调节阀的开度大小r控制料流速度, 炉料由布料溜槽布入炉内。

2 本项目对高炉上料系统的特殊要求

由于本项目的自动化系统需要与外方设计的高炉专家系统对接, 为此统一设计了上料、热风炉、本体各子系统与专家系统的通讯接口。该专家系统, 在上料系统部分, 只提供了各料批的原料种类和重量, 如何分配到各个矿仓, 需要一级系统解决。

目前国内传统的高炉上料系统, 在设计配料矩阵时, 以称量斗为核心。配料矩阵中的元素是称量斗的序号, 矩阵运转时, PLC程序寻找相应的称量斗进行放料;同时备料不受控制, 只要称量斗放空, 即开始备料。而这种上料系统, 无法与外方提供的高炉专家系统实现对接。为此, 一级控制系统编程人员设计了一种新型的上料方式, 解决了这个问题。

3 自动控制系统构成

该项目自动化系统, 采用热备冗余的PLC系统, 网络系统采用双网双冗余模式, 即PLC网络采用Profibus DP双网系统, HMI网络采用以太网双网形式, 通过两台热备服务器实现全厂的数据监控。软件上采用西门子PCS7系统开发PLC控制软件及监控画面。如图1。

4 双指针上料矩阵介绍

双指针上料矩阵, 采用以原燃料种类信息为中心的配置方法, 简称“认料不认斗”方式。根据接收到的高炉专家系统提供的料单中的料种信息以及下料重量, PLC程序遍历各原燃料矿仓的当前状态及对应的称量斗的状态, 自动计算出需要用到的称量斗, 每个用到的称量斗应该备多少料。该上料矩阵在运行时, 备料和放料分开进行, 在程序实现中各有一个指针, 简称双指针上料矩阵。

5 与传统上料矩阵的区别与对比

传统上料矩阵, 以称量斗为中心, 根据输入的上料矩阵, 设置两个矩阵指针—料批指针和料组指针。料组指针根据输入的矩阵, 指向某个称量斗, 进行放料, 待该称量斗放空后, 指针步进, 指向下一个称量斗, 依次类推, 直到该料组中所有的称量斗都放料完毕。此时, 料批指针步进。所有的称量斗一放空, 即开始备料, 不管下一批料中是否使用。而双指针上料矩阵, 以料种为中心, 上料矩阵中设定的是料的种类和相应的重量。放料和备料分开进行, 因此采用两组料批指针和料组指针。流程图如图2。

6结语

双指针上料矩阵, 实现了“认料不认斗”的上料方式, 不仅实现了与高炉专家系统的有效对接, 而且提高了高炉上料矩阵设置的灵活性, 使操作人员和工艺人员更关注原燃料成分的配比, 而不必过多地关注具体的各矿仓及称量斗的情况, 同时只有原燃料信息及重量的上料矩阵, 更便于对生产情况的统计和计算。除此之外, 由于该新型上料矩阵, 在配置时, 与矿仓称量斗的序号无关, 理论上可以向任意称量斗中备任意料, 大大提高了设备的灵活性, 在土耳其伊斯梅尔高炉实际生产中得到了验证。

摘要：土耳其伊斯梅尔钢铁厂3 000立方高炉项目, 是我国在国外承建的最大规模高炉项目。为了满足外方的高要求, 从设计到调试, 应用了一系列新技术。本文所述双指针上料矩阵即是其中之一。

关键词：PCS7,高炉上料,上料矩阵,双指针

参考文献

[1]炼铁工艺[M].冶金工业出版社.