高炉液压系统污染控制

高炉液压系统污染控制（精选十篇）

高炉液压系统污染控制 篇1

液压系统具有易于实现回转、直线运动, 元件排列布置灵活方便等诸多优点, 在钢铁冶金行业得到广泛应用。高炉炉前是出铁和堵口的作业场所, 具有重载、高温、粉尘多等特点, 极易造成液压油的污染。液压系统75%-85%的故障是由于液压油的污染造成的, 如何有效的降低液压系统的污染, 保持油液的清洁度是炉前液压设备正常运转的重要保障。下面以日照钢铁有限公司炼铁厂炉前液压系统为例对液压系统的污染进行分析并制定相应的控制措施。

2 炉前液压系统的构成及常见污染源

2.1 炉前液压系统构成及工作环境

高炉炉前液压系统主要由动力系统、控制元件、执行元件、辅助元件、液压油等组成。这些部件长期暴露在炉前大量的粉尘氧化铁皮环境中, 并且凿岩机和泥炮打泥油缸工作时处于铁水沟正上方温度高, 易导致油液变质。

2.2 污染物的种类及危害

液压系统中的污染物是指包含在油液中的固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂质。固体颗粒会加速液压元件的磨损, 阻塞缝隙及滤油器使泵、阀的性能下降产生噪音卡死等现象。在各种污染物中, 固体颗粒分布最广危害最大, 是引发系统故障、降低元器件寿命的最主要原因。水的入侵会腐蚀元件表面加速液压油氧化, 并和添加剂起作用产生粘性胶质, 堵塞滤芯, 低温环境下游离水结冰会堵塞小孔、油滤器。空气的混入引起气蚀破坏元件材料表面, 并引起系统振动和噪音, 降低油液的体积弹性模量和刚性, 使系统响应特性变差。溶剂及表面化学物质容易使金属腐蚀。微生物的生成使油液变质, 降低润滑性能, 加速元件腐蚀。此外炉前液压系统长期处于高温条件下, 油液易产生化学质变, 腐蚀金属表面, 加速密封元件的老化, 产生金属和非金属颗粒污染。

2.3 油液污染度等级及污染的判定

污染度等级一般采用美国的NAS1638油液污染度等级, 该污染度等级以颗粒浓度为基础, 按100m L油液中在给定的5个颗粒尺寸区间的最大允许颗粒数划分为14个等级, 最清洁的为00级, 污染最高的为12级。日钢炉前液压系统清洁度采用NAS1638, 9级。

液压系统油液在使用过程中品质会逐渐发生改变, 如果变化初期不进行适当的处理, 油液的品质会急剧变化, 引起液压系统故障, 所以对液压油必须进行定期的检查与处理。物理性质实验判定可准确的分析出油液的污染程度, 并根据检测结果决定是否需要更换液压油。

3 液压油污染的控制措施

3.1 液压系统的设计安装

炉前液压系统油箱采用开式结构, 薄板焊接而成, 表面涂耐油材料, 油箱中间设两个隔板将进油管与吸油管分离开, 阻挡沉淀物及回油管产生的泡沫。顶部安装板上装滤油网和防尘盖, 防止异物落入油箱, 防尘盖侧面开小孔与大气相通。液压管路前设置挡铁防止渣、铁直接损害, 在执行部件上加装防尘罩, 防止粉尘、铁屑及烟气、水蒸汽侵害, 延长设备使用寿命。

液压管路的布置应减少弯曲管路和接头数量;管道分段采用锯割, 禁用砂轮切割机, 防止砂轮粉末残留在管道内, 焊接将不锈钢管打好坡口, 锉去毛刺并吹干净, 采用氩弧焊, 防止焊缝熔渣。

液压过滤元件的选择, 目前控制液压油洁净程度最有效的方法就是采用滤油器, 选择滤油器的性能指标有过滤精度、通流能力、压力损失等, 其中过滤精度是主要指标。

液压管路的清洗, 液压系统在投入使用前必须进行两次清洗, 第一次清洗应保证把大量的明显的金属毛刺与粉末、沙粒灰尘、油漆等清洗干净, 否则不允许进行系统的第一次安装。炉前第一次清洗时间一般为1-2个昼夜, 达到预定清洗时间后根据滤网中杂质的量确定是否结束第一次清洗。第二次清洗是在第一次安装连成回路后进行的系统内部循环清洗, 清洗选用系统用油L-HM46#抗磨液压油, 用量为油箱的60%-70%。清洗将液压阀件及油缸进出油口隔开, 在主油路上接临时通路组成独立的清洗回路, 清洗合格后再将油缸阀件等液压元件连接起来做调整试车准备。

3.2 液压系统的日常维护

炉前开口机、泥炮回转油缸活塞杆经常裸露在外面, 被炉前的灰尘等包围, 活塞在往复运动中不仅受到磨粒的磨损与炉前蒸汽的侵蚀, 还有可能从活塞杆与导套间的配合进入油液, 污染液压系统。日常点检及维护中要做好设备的防尘, 保持设备本色, 防止产生积灰, 炉前液压站安装钢化玻璃提高液压站的防尘性能。开口机油管更换频繁, 更换过程中极易导致固体颗粒进入液压系统, 拆装时应将管接头开口朝上, 用堵头堵住以防止液压油流失和污染物的侵入, 并用清洗剂清洗油口。凿岩机每隔30分钟对铁口开一次, 持续使用在5-20分钟, 炉前温度200-400℃, 湿度大, 使用频繁, 故障率高, 对凿岩机的维修要求处于无尘环境, 装配前对凿岩机各零部件进行细致的清洗, 有划伤的部分要进行打磨防止使用过程中磨损密封, 污染油液。

3.3 液压系统的定期清理及油液更换

炉前液压系统应利用高炉定修、炉前修沟等机会定期对油箱进行清理, 清除油箱中的杂质, 并每隔一段时间应进行抽样检查, 分析其污染程度是否在该系统容许范围之内, 如不合要求必须立即更换, 不应在油液脏到使系统工作出现故障时才更换。在更换新油前, 整个系统必须先清洗一次并更换滤芯, 严禁混入不同牌号的液压油。

4 结语

炉前液压系统恶劣的环境是设备维护保养的难点, 我们要从系统设计安装开始考虑尽量减少污染物的入侵, 使用中对液压系统做精心的防护、保养, 定期检测油样、清洗液压油箱, 以延长系统运行周期, 减少设备故障, 保证炉前生产稳定运行。

摘要：液压传动以其易于实现回转、直线运动等优点在高炉炼铁中得到广泛的应用, 但是高炉生产现场作业环境差粉尘多, 而液压系统75%的故障是液压油污染造成的;本文对炉前液压系统的污染源及危害进行了分析, 并提出了相应的控制措施, 提高炉前液压系统的清洁度为高炉正常生产提供必要保证。

关键词：高炉炉前,液压系统,污染分析,控制措施

参考文献

[1]李越.液压系统故障诊断的基本方法与步骤[J].中国设备工程, 2001 (11) .

高炉液压方案1 篇2

1.镔鑫特钢1#高炉液压系统共有4个液压系统和一个润滑系统—炉顶润滑系统。1#高炉4个液压系统分别为:1个炉顶液压系统;1个热风炉液压系统和2个炉前液压系统,所有液压、润滑系统中间配管的管道材质均为20#钢的无缝钢管,液压系统施工工序主要包括液压站、系统管路酸洗、配管及油冲洗,液压站设备调试,液压站系统调试及配合液压执行元件试车等。

炉前液压系统主要用来控制左右泥炮、开铁口机的动作,炉前液压系统主要包括液压站、系统管路及泥炮、开铁口机。液压站分别位于出铁场平台上,站内设备由液压泵、油箱和阀台组组成,液压站设备为设备厂家成套提供。站外系统配管为：Φ28*4无缝钢管约400m，Φ34*5无缝钢管约150m。

炉顶液压系统主要用来控制炉顶设备液压缸及炉顶均压阀、放散阀的液压缸的相关动作，炉顶液压系统主要包括液压站、系统管路及液压执行元件。液压站布置在高炉主卷扬机室，站内设备由液压泵、油箱、蓄能器和阀台组组成，液压站设备为设备厂家成套提供。站外系统配管为：Φ22*3无缝钢管约1300m。

炉顶甘油系统主要为上、下密封箱、料闸、气密箱及柱塞阀提供甘油润滑，炉顶甘油系统主要包括甘油站、系统管路及机体配管，甘油站为设备厂家成套提供，设备机体配管为设备厂家出厂前已配完。站外系统配管只需配到设备机体配管的分配器上即可，站外系统配管为：Φ18*3无缝钢管约250m。

热风炉液压系统主要用来控制热风炉区各阀门的动作，热风炉液压系统控制的阀门有：热风阀3台、燃烧阀3台、倒流休风阀1台、混风切断阀1台，煤气切断阀3台、空气切断阀3台、冷风阀3台、烟道阀3台、废气阀3台等，热风炉液压系统主要包括液压站、系统管路及阀门。热风炉液压站设备位于热风炉西侧液压站房内，站内设备由液压泵、油箱、蓄能器和阀台组组成，液压站设备为设备厂家成套提供。站外系统配管为：Φ28*3无缝钢管约7000m。2.工程特点

（1）施工管道线路长，液压系统数量多，施工工期短。（2）施工工序复杂，施工质量要求高。

（3）管道大多高空作业，且立体交叉作业，存在较多事故隐患。（4）液压油属易燃物，液压系统压力高，存在较多安全隐患。

二、施工准备

1．技术准备

（1）认真作好图纸的自审、会审和随机资料学习，发现问题及时与设计部门、设备制造厂家或业主取得联系，做出处理意见。

（2）图纸审核完毕后，编写施工方案及指导施工的技术交底及技改措施。

（3）施工前做好安装的技术交底、安全交底，让施工人员明了设计意图、施工任务及工程特点，掌握好安装的技术要求和施工程序。2．材料准备及验收

（1）按照设计要求规定的规格、型号、材质向有关部门工程所需的材料计划。

（2）材料到货后，按照有关技术规定进行检查，发现问题即使向有关部门反映，若质量和要求达不到规定要求的应拒绝使用。

（3）施工用型材、板材、管材等材料表面严重锈蚀或缺陷，应及时反映并拒绝使用。3．设备验收

（1）设备到货后，应进行开箱检查，检查时应有施工单位、制造厂家、业主和监理工程师参加，对发现问题做出详细记录，并及时向有关部门反映。

（2）设备到货后，对所验收的设备及其零件和使用工具应妥善保管，不得使其变形、损坏、锈蚀和丢失。

（3）设备开箱检查，随设备附带的技术资料、图纸、合格证应妥善保管。（4）设备开箱检查合格后，做好记录，方可办理移交手续。4．施工验收规范和检验标准

（1）设计图纸中的技术要求和有关技术资料。（2）设备制造厂家的设备说明书和技术指导书。

（3）《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231—98；

（4）《冶金机械设备安装工程施工及验收规范—液压、气动和润滑系统》 YB9246—92；

（5）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50231—98；（6）《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》JBJ29—96；（7）《钢结构工程施工及验收规范》GB50235—97； 5．基础验收

（1）设备基础的标高、中心线符合设计要求，并有标记，验收合格，并已办理中间工序交接。

（2）设备基础地脚螺栓符合图纸要求，且混凝土强度应达到设计要求强度。6．施工条件

（1）基础验收合格且办理完工序中间交接手续。（2）所安装的设备、材料等已准备到位。

（3）厂房内的天车已经安装完毕，并能满足使用。（4）施工现场有施工需要的用水、用电，并能充足供应。（5）施工人员到位，施工机具准备齐全。

三、施工工艺流程及技术要求

1#高炉共有4个液压系统和一个润滑系统—炉顶润滑系统。1#高炉4个液压系统分别为:1个炉顶液压系统;1个热风炉液压系统和2个炉前液压系统,所有液压、润滑系统中间配管的管道材质均为20#钢的无缝钢管，因此，所有液压、润滑系统管道安装前必须进行酸洗工作。结合该工程特点及以往工程经验，该工程所有液压、润滑系统管道采用槽式酸洗法进行酸洗；液压、润滑系统管道焊接采用手工氩弧焊焊接，焊丝采用Φ2.5mm、材质为H08Mn2SiA的焊丝.因此,1#高炉4个液压系统和1个润滑系统施工工艺流程如下:

设备基础验收

阀门、管材管件准备→↓←设备开箱检查

管道酸洗、涂装

↓

液压站设备及执行元件安装

↓

管道支架制作安装

↓

管道切割弯曲加工

↓ 管道焊接 ↓ 管道安装 ↓

中间配管循环油冲洗

↓ 系统压力试验

↓ 调整和试运转

润滑系统管道施工时,在进行管道酸洗,且管道安装完毕后,不对中间配管进行循环油冲洗。只需用压缩空气对管道进行吹扫，并在打甘油时将管道与设备机体配管处分配器入口管道拆开，将管道内的第一管甘油放掉之后再将接口与分配器接口接上。

四、液压润滑系统安装工艺流程及方法

1.液压站设备安装：

液压站设备为成套设备，因此，液压站设备安装时，先安装设备油箱，再根据设备间连接设备管安装液压油泵组、阀台和蓄能器。液压站设备安装应符合以下要求：

成套液压站安装要求

（1）纵横中心线允许差10mm。（2）标高允许差±10mm。（3）铅垂度允许5/1000mm。油箱、蓄能器、阀架安装要求（1）油箱的水平公差或垂直公差为1.5/1000mm；纵、横中心极限偏差为±10mm；标高极限偏差为±10mm。

（2）阀架的水平度或铅垂度公差为1.5/1000mm。

（3）重力式蓄能器铅垂度公差为0.1/1000mm；非重力式蓄能器铅垂度公差为1/1000mm。

电液伺服阀等高精密阀安装要求

（1）必须在系统油冲洗合格后方可安装。

（2）安装前切勿拆下保护板和力矩马达上盖，更不许拨动调零机构。（3）安装时安装接合面应认真检查清洗，必须十分洁净。（4）紧固连接螺栓时，应对称的均匀拧紧，拧紧程度应适当。（5）严格按图纸上的位置安装伺服阀，以免影响系统的控制精度。2．管道酸洗

所有液压、润滑系统中间配管的管道材质均为20#钢的无缝钢管，因此，液压、润滑系统管道安装前必须进行酸洗工作。结合该工程特点以及以往的工作经验，该工程所有液压、润滑系统管道采用槽式酸洗法进行酸洗。

（1）槽式酸洗前准备

液压管道槽式酸洗前应先制作三个酸洗用槽子，分别作酸洗槽、中和槽和钝化槽，槽子制作主要用δ=8mm钢板和[10#槽钢，槽子规格为1m（宽）*1m（高）*12m（长），槽子制作时钢板必须双面焊接，防止腐蚀、渗漏，并在三个槽子的底部各安装一个DN50的闸阀作排污阀。槽子制作完毕后，在槽子内部0.85m高的洁净水,对槽子进行渗漏试验,有漏水现象必须进行放水返修,返修后再装入0.85m高的洁净水,对槽子进行渗漏检查,经检查不渗漏后方可投入使用。并还需制作一个管子存放架,以便于管子风干,管子存放架主要用[10#槽钢进行制作,存放架一端高另一端低,高差大约为0.4m,以便管子内部钝化液排出,以加快管子的风干速度。

（2）酸洗用化学溶液配制 1．酸洗槽溶液的配制

酸洗液的作用主要是利用稀释的弱酸将管子内外壁的锈腐蚀干净。在酸洗槽内加入0.5m高的洁净水，再向其加入浓度为30%的盐酸约2.5t，之后，再在其加入约0.3t乌洛托品，并将乌洛托品、盐酸和水的混合物用铁棒搅匀，用PH试纸检查溶液的酸性，PH值达到2～1即可。

2．中和槽溶液的配制

中和液的作用主要是利用稀释的弱碱将管子酸洗时管子内外壁上余酸中和干净。在中和槽中加入0.55m高的洁净水,再向其加入浓度为25%的氨水1.5t，之后，将氨水和水的混合物用铁棒搅匀，用PH试纸检查溶液的碱性，PH值达到10～11，碱性达不到要求可继续加入氨水，及至PH值达到10～11即可。

3．钝化槽溶液的配制

钝化液的作用主要是利用化学反应在管子内外壁形成一层不易腐蚀的钝化膜。在钝化槽内加入0.65m高的洁净水,再向其加入浓度为25%的氨水1.5t,之后,再在其加入0.7吨亚硝酸钠,并将亚硝酸钠、氨水和水的混合物用铁棒搅匀, 用PH试纸检查溶液的碱性，PH值达到8～10，碱性达不到要求可继续加入氨水，及至PH值达到8～10即可。

（3）管道酸洗

管材验收合格，酸洗化学溶液配制完毕后，即可进行管道酸洗。先将管道包装捆打开，使管子成松散状态，再将管子放入专用酸洗筐内用16t汽车吊吊入酸洗槽内进行酸洗，放入酸洗槽内的管子不宜过多，将管子吊入酸洗槽时，管子必须倾斜放置，并将管子来回拨动，使管道内空气全部跑出，使管子内部充满酸洗液。管子酸洗时间大约3～4小时，酸洗时间以放入酸洗槽内的管子内外壁都呈现出金属光泽为合格。待酸洗合格后，捞出用清水冲洗掉浮酸后将管道立即吊放入中和槽内进行中和处理，中和处理的时间大约3～5分钟，中和后将管道立即吊放入钝化槽内进行钝化处理。钝化处理的时间大约为1～2小时

钝化完毕后，将管子从钝化槽中捞出，放置在事先准备好的存放架上进行风干。待管道风干后在管道端口用塑料胶布将管道两端管口封好以免灰尘、杂物进入管道。之后，再在管子外壁涂刷上防锈漆，待防锈漆干后，再涂上面漆。涂装时，必须在距离管子两端管口大约50mm～100mm不能进行涂装，以便管子进行焊接。管子酸洗过程中，要不定期地对酸洗槽、中和槽和钝化槽内溶液的PH值进行检查，PH值达不到要求时，及时补充相应的酸和碱。（4）管道加工 管道安装焊接前，必须对管道进行加工，管道加工主要指管子煨弯、管子切割、管道坡口加工等。1．管子煨弯

液压、润滑系统管道煨弯采用冷弯法煨制，本工程中液压、润滑系统管道的管径小（最大管径为Φ34），弯管煨制采用弯管器或液压弯管机进行煨弯。弯管必须符合以下要求：

a．弯管的最小弯曲半径不得小于管外径的3倍，管子工作压力越高，管子弯曲半径越大。

b．管子弯曲后的椭圆率应不超过8%，弯曲角度偏差应不超过±1.5mm/m。2．管子切割

碳素钢管宜采用机械切割，如用管刀切割时其管口内被挤起的部分应除去。

切口端面应平整，其倾斜偏差不应大于管子外径的1%，且不得超过3mm。多根管道同排布置时，应将相邻管道的法兰、活接头等错开，距离为100—200mm。

与软管总成连接的管段，在其确定长度时应加4%的余量。

3．管道坡口加工

管道坡口加工指管子与管子组对焊接前或管子与液压接头体组对焊接前管子的坡口加工，管子坡口加工采用磨光机磨削法进行加工，坡口加工如下图示：

管子加工表面必须平整，不得有裂纹、重皮。管子坡口处的切屑粉末、毛刺、熔渣、氧化皮等必须打磨清理干净。（5）管道焊接 液压、润滑系统管道焊接指管子加工完毕后，管子与管子组对间的焊接或管子与液压接头体组对间的焊接。液压、润滑系统管道焊接采用手工氩弧焊焊接，焊丝采用Φ2.5、材质为H08Mn2SiA的焊丝。管道焊接必须符合以下要求： a．施焊前应对坡口及附近宽20mm范围内的管壁进行清理，除净其上的油污、漆、锈及毛刺等。

b．管子、管件的对口应做到内壁平齐，内壁错边量应不超过管壁厚度的10%，且不大于1mm。

c．管道点固焊时，点固焊的材料应与正式焊接时的材质一致。点焊固定后应认真检查焊肉，如发现有裂纹等缺陷时，应将焊肉磨开，将点焊固定处打磨平后重焊，点固焊合格后方可进行正式焊接。

d．在焊接全过程中，应防止风、雨、雪的侵袭。

e．焊接完毕后，应将焊缝表面溶渣及其两侧飞溅清理干净。

f．焊接完毕后，应对焊口外观进行检查，焊缝必须圆滑、不得有夹渣、气孔和裂纹等缺陷；焊缝咬边深度不得大于0.5mm、长度不得大于焊缝全长的10%，但不得超过100mm，焊缝余高不得大于3mm。（6）管道支架安装

管道支架的材料必须符合设计规定要求，支架与其他结构焊接时必须连续满焊，支架中的各焊缝也必须连续满焊，支架焊接也必须符合设计规定要求，设计中无规定时，支架焊接的焊缝焊肉不得小于最薄件的厚度，支架的间距必须符合设计及施工验收规范的要求，管夹与支架焊接时，管夹的底板必须与支架焊接牢固，管夹底板横向两侧都必须有焊点，焊缝焊肉不得小于底板的厚度。同一平面内的管道支架，焊接管夹底板的支架必须在同一平面内，水平度不得大于2/1000；安装门形支、吊架时，支架的垂直度不得大于1/1000。b．管子不得直接焊接到支架上。

c．管道密封件必须按设计规定的材质和规格使用.d．管道连接时,不得用强力对口加热管道加偏心垫等方法来消除接口的空隙偏差错口或不同心等缺陷.（7）管道安装

液压管道敷设应按设计图纸和业主的要求进行，具体布置管路时应尽量避免多层相叠布置。管路应不妨碍设备运行，并方便检查。管道敷设时应符合以下要求： a．管道坐标 ±10mm 管道标高 ±10mm 平管水平度 2/1000 主管铅垂度 2/1000 b．管道安装时应尽量避免管道交叉现象，应注意力求排列整齐美观。c．管道敷设位置应便于装拆、检修，且不得影响生产人员行走，以及电机设备的运转、维护和检修。

d．管子外壁与相邻管道之间边缘的距离应不小于10mm。机体上的管道应尽量贴近机体，但不得妨碍机器动作。

e．管道连接时，不得用强力对口、加热管道、加偏心垫等方法来消除接口的空隙、偏差、错口或不同心等缺陷。液压、润滑系统中的软管应符合以下要求：

a．软管安装要符合避免急弯,外径大于30mm的软管，其最小弯曲半径不小于管外径的9倍，外径小于及等于30mm的软管，其最小弯曲半径不小于管外径的7倍。软管安装完毕后不得有扭转变形现象。

b．与管接头的连接处应有一段直段过渡部分，其长度应不小于管外径的6倍。c．在静止及随机移动时，均不得有扭转变形现象；

d．长度除满足弯曲半径和移动行程外，应有4%左右的余量。e．软管相互间及同他物不得摩擦，离热源近时必须有隔热措施。（7）管道冲洗

液压配管安装完毕，经检查合格后，即可进行管道油冲洗，管道油冲洗即是将阀台出口处至液压缸处（或液压执行元件处）的现场配管进行油冲洗，将每个液压缸（或液压执行元件）的两根液压管作为一个冲洗支回路，在阀台处制作两根主油管，一根做给油管，另一根做回油管与油冲洗装置连接。将每个液压缸（或液压执行元件）分别与主给油、回油管连接，从而形成一个完整的冲洗回路系统。

管道油冲洗前，先对油冲洗用临时管道进行酸洗，临时管道的酸洗质量等同于正式管道酸洗要求，临时管道酸洗合格后，开始制作冲洗回路，冲洗回路的制作等同于正式管道的焊接要求。制作临时管道时，将阀台处球阀配套的接头体焊接到临时管线上；再将液压缸（或液压执行元件）处的两根液压管用液压软管进行短接。检查临时管路及油冲洗装置、油冲洗回路。油冲洗回路不得通过液压站内设备、益流阀、单向阀、液压缸等，甲方指定油冲洗用油牌号。用油量为管道容积与油箱保留油量之和。回油口设置400目滤袋（准备100个），冲洗装置滤芯规格5um（准备96个），滤芯规格3um（准备72个）。冲洗过程中检查滤芯、滤袋及时清洗更换。油冲洗精度达到各系统要求为止。油样化验合格后排除冲洗油，拆除油冲洗装置及油冲洗回路。恢复正式管路。及时向管路内加入正式用油。

干油集中润滑管道在管道酸洗后，现场预制安装。用压缩空气进行吹扫，并在打甘油时将管道与机体配管处分配器入口拆开，将管道内的第一管油放掉，之后再将接口与分配器接口接上。

四、质量保证措施

1工程开工前，向建设单位提交施工方案，对施工方案进行讨论。

施工班组认真熟悉施工图纸，技术人员对班组进行详细的技术交底工作。3 严格按照设计图纸、施工规范、施工方案等有关文件组织施工。4做好施工自检记录，隐蔽工程检查记录，并办理验收签证手续。5施工中的计量器具均经计量鉴定部门的检验合格后方可使用。

6对工程事前、事中、事后进行控制，严格执行国家、部标施工验收规范及评定标准。

7落实质量管理责任制，实行奖罚制度。

8管道焊缝射线探伤抽查符合工作压力在6.3Mpa—31.5Mpa的管道抽查15％.五、安全保证措施

1对参加施工的职工每周进行一次安全教育，提高职工安全意识，坚持安全生产预防为主的方针。

2对施工区域进行定期检查对存在安全隐患的区域要及时整改以达到安全施工的作业环境。

3进入施工现场必须戴好安全帽及劳动保护用品。

4施工用电符合安全技术操作规程的规定，开关箱、电焊机要防潮、防砸、绝缘接地。手持电动工具要配备漏电保护装置。

5氧气、乙炔瓶放置距离不得小于5米，集中存放的要远离火源，顶部要有防砸、防阳光暴晒设施。

6施工现场坑、洞、沟、高空临边要设置临时盖板、护网、栏杆、安全绳等。7油站要设专人监护，站内设置灭火器材。

8对施工现场主要的施工部位、危险区域、主要通道必须悬挂安全警示牌。9特殊工种人员必须持证上岗。

六、施工人员、工、机具及材料

1．施工人员

管理人员 6人 电工 2人 铆工 3人 氩弧焊工 5人 电焊工 6人 2．酸洗材料、油冲洗材料

钢板 δ=8mm 126m2 盐酸 30% 2.6t 氨水 28% 1.8t 面粉 100kg 无缝钢管Φ108*4 60m 冲洗滤芯5um 96个 400目滤袋 100个 2.施工机具

电焊机 6台 切割机 Φ500 2台 液压弯管机 3台 25t汽车吊 1台 50t

管工 24人 气焊工 6人 辅助人员 30人 槽钢[10# 50m 乌洛托品 120kg 亚硝酸钠 900kg 耐油橡胶管DN50 100m 无缝钢管Φ76*4 90m 冲洗滤芯3um 72个 氩弧焊机 6台 磨光机 Φ100 6台 油冲洗装置 2台 汽车吊 1台

镔鑫特钢1#高炉工程 液压、润滑系统施工组织设计

审 批: 审 核: 编 制:

高炉液压系统污染控制 篇3

关键词：PLC 除尘改造 自动控制 组态王

中图分类号：TP302.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0071-02

钢铁冶炼过程中会产生大量的粉尘，这些粉尘散入到空气中，会对环境造成很大的污染，如不采取合适的除尘净化措施，将会严重影响周边环境。另外，高炉周边温度高、辐射强度大，也对从事现场工作的工人的安全和健康造成很大的威胁。在目前的除尘净化系统中，除部分高度自动化的控制系统外，很多采用人工控制或半自动控制，现场的很多除尘阀均由人工手动控制，操作不便、运行成本高且除尘效果差，影响了除尘的效果。

1 系统总体设计

该系统主要针对高炉槽下除尘系统部分进行改造，利用西门子S7-400PLC对高炉槽下配料站、传送带、矿仓和除尘装置等设备进行控制，并对运行情况进行实时监控，在用组态王制作的监控画面上进行体现和控制，实现高炉矿槽除尘的自动控制。

1.1 工艺概述

矿槽除尘系统主要由配料站、传送带、除尘装置、管道、除尘阀等组成。配料站由传送带运送物料装入和装出，在运输过程中根据工艺流程将物料置于矿仓进行贮存，在贮存过程中，启动矿仓的振动筛，同时除尘阀打开进行除尘。当矿仓贮存物料到一定的物位时，系统将停止送入物料，关闭振动筛，除尘阀延时工作后关闭。当需向外送料时，将矿仓闸板开启，向传送带送料，秤斗出口部位的除尘阀开启，送料结束后，秤斗出口除尘阀延时工作后关闭。

高炉槽下共有2个杂矿仓、4个烧结矿仓、4个球团矿仓和5个焦炭仓共计15个矿仓；矿仓中置有振动筛，每个矿仓的筛上和筛下分别装有1个除尘阀，秤斗出口处装有1组除尘阀，根据除尘系统的实际需要，共设计了45个除尘点，根据各除尘点的类型，分别选择DN500、DN400、DN350和DN300几种型号的气动阀门；现场设有两组操作箱，分别用于手动控制方式下操作振筛除尘阀门以及矿口除尘阀和放料闸门；控制室中置有一台工控机作为控制平台，运行组态王监控软件，监测系统的运行状态，并根据需要通过组态软件对系统的运行状态进行调整，实现生产过程的自动控制；在配电室中置有PLC控制柜和继电器柜，继电器柜装有继电器，用于手动方式及故障状态下控制矿槽振筛、传送带、阀门等设备，部分用于自动及手动方式下矿槽振筛、传送带、除尘阀门等设备的控制。系统框图如图1所示。

1.2 控制要求

系统的控制方式有手动控制方式和自动控制方式两种，当将操作箱上的转换开关置于“手动”位置时，可直接利用两组操作箱上的控制按钮进行控制，通过对继电器柜中继电器的控制来实现传送带的运行与停止、除尘阀的开启与关闭、矿槽振筛的启动与停止等工作。当将操作箱上的转换开关置于“自动”位置时，系统将处于自动控制状态，此时有两种模式，一种为画面控制，上位机上运行组态王监控软件，现场中各设备的运行状态将通过PLC传送到上位机中，实现生产过程中信息的实时监控，同时可以在组态王监控软件中操作可以以命令形式传递给PLC，控制系统中各设备的运行；另一种为程序自动控制，这种模式下系统可以在无人操作的情况下用PLC进行全自动控制，运行PLC中预置的程序，PLC控制系统各设备的运行，并将采集到的各设备的状态信息传递给上位机，上位机实现系统中各设备及参数的实时显示，实现系统的全自动控制；两种模式可在组态王监控软件中进行操作切换。系统可根据现场情况，控制阀门、振筛、传送带等设备的运行，阀门延时关闭时间等参数可以根据现场需要在软件窗口中进行调节。

2 控制系统硬件设计

控制系统主要由上位机、主控制器PLC及相关模块、网络设备、电源模块、控制柜、操作箱等组成。

上位机采用工业控制计算机，要求具有较高的性能及可靠性，可以运行Step7系列编程软件和组态王监控软件；上位机网卡采用CP1613，用于上位机与以太网的连接和通讯。

主控制器采用面向生产制造和工艺过程的高性能西门子S7-400系列PLC，CPU型号为CPU414H，具有较强的通信功能，带有PROFIBUS-DP和工业以太网通信模块，利用PROFIBUS-DP端口连接到总线，用于同分布式I/O模块间的数据交换。使用CP443-1模块作为通讯处理器，连接到工业以太网，与上位机之间的连接，构成TCP/IP标准工业以太网总线系统。

由于现场采集点和控制点较多，利用西门子SIMATIC ET200对I/O数量进行扩展，扩展了两个分布式I/O模块ET200M。使用IM153-1模块作为通讯处理器，将分布式I/O模块连接到总线上，实现与主控制器之间的连接。PLC电源采用西门子专用的电源模块。主控制器电源采用西门子S7-400专用的电源模块PS407-0DA，该模块将发送一个故障信号给CPU，具有后备电池，当系统掉电时，转由后备电池供电，所有的参数设置和内存里的数据可以保存。分布式I/O模块ET200M电源采用PS307 5A电源模块。

3 控制系统软件设计

控制系统的软件设计包括上位机的监控界面、程序设计和下位机的PLC程序设计。对于监控软件，选用亚控科技的专业工业控制组态软件组态王6.53；编程软件选用的是西门子的STEP 7编程软件，用于S7系列PLC配置和编程。

3.1 上位机设计

利用对组态王软件对系统进行二次开发，根据系统控制要求，用组态软件系统内部提供的图形控件库来绘制模拟的除尘系统，并配合以图形、动画、数据等显示，构成符合整个系统的界面图形，完成高炉矿槽除尘系统的生产过程的管理和监控，并可显示温度、压力、流量等现场实时数据，可对历史数据进行记录、分析和整理，利于生产过程的总结和工艺的优化。本系统共设计了全局控制、参数设置、参数控制、趋势曲线、实时数据、历史数据、数据管理等10余幅界面，在每个界面都设置了数个自定义功能按键，在运行的过程中可以通过设置相应的功能按键便可切换对应画面并实现相应的控制功能。

3.2 PLC和组态王的通讯

组态王软件支持与国内外常见的PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等，通过串口、USB接口、以太网、总线、GPRS等常规通讯接口方式进行数据通讯。组态王与PLC的通信采用PPI通讯协议，通过计算机的串行口与PLC进行通信，通过访问PLC相关寄存器来获得设备的状态，通过修改PLC相关寄存器来控制输出设备工作。在组态王软件中使用类C语言进行编程，对PLC寄存器和一系列变量进行定义，在定义了变量后，直接利用变量名就可对系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示进行读取和设置。

4 结语

通过采用西门子的一整套PLC设备与组态王软件对炼铁厂高炉槽下除尘设备进行改造，提高了矿槽周边除尘的效率和企业效益，保护了现场操作人员的健康，减轻了炼铁厂的污染。系统在除尘现场运转良好，基本实现了无人操作的高效率自动除尘。

参考文献

[1] 廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 韩晓新.从基础到实践—— PLC与组态王[M].北京：机械工业出版社，2011.

高炉布料系统的精确控制 篇4

高炉生产是一种规模大、要素多、要求严格的冶炼过程，布料控制系统在整个冶炼工序中占有举足轻重的地位。

炉顶布料是继槽下备料之后的另一个重要环节。能不能按照设定的布料曲线准确布料，是影响高炉炉况的另一个重要因素。首先探尺检测料线必须准确，探尺作为高炉的眼睛，必须准确的跟踪料面，为工艺人员提出精确的料面曲线，从而作为判断布料时机的依据，保证高炉炉况稳定。炉顶三个角度的控制是整个炉顶设备的控制核心,精确的控制溜槽的倾动角度α、旋转角度β、料流阀开度γ，炉顶布料达到工艺布料曲线的要求，根据炉顶料单设定实现环形布料、扇形布料、定点布料等多种布料制度，从而确保炉况稳定。炉顶设备自上而下的顺序连锁控制也是整个自动控制系统的重点，通过在不同的布料状态控制相应设备的连锁动作，从而确保整个上料、布料工艺流程的协调一致。提高设备的控制水平，提高各个布料环节的控制精度，是目前高炉控制系统基础级的一个总的要求。只有提高了控制精度，才能满足工艺要求，才能稳定炉况、提高高炉的利用系数。

2 炉顶控制工艺流程

如图1所示，莱钢银前1080m3高炉炉顶采用无料钟串罐式炉顶，分为受料斗、料罐、气密箱等组成部分。在上料过程中，炉料先投进受料斗里，随后放入料罐中，在这个过程中，由于高炉不能和大气相通，通过控制炉顶放散阀、均压阀、上密阀、柱塞阀、下密阀的顺序开关来实现高炉的正常下料，通过控制α、β、γ来实现高炉布料。料面检测设备采用机械探尺与雷达探尺相配合。

装料流程：焦炭、烧结矿等各种入炉原料由料车运到炉顶，倒入受料斗中，受料斗最多可装4车料。料罐放散完毕后打开上密阀和柱塞阀向料罐装料。装料完成后料罐进行均压。一旦高炉准备接受下一批炉料就进行布料，首先打开下密阀并将料流调节阀打开至设定开度，料罐中的炉料通过料流调节阀流到旋转的布料溜槽上。在布料期间，通过γ射线探测料流，该装置可发出料罐清空信号。一旦料罐清空，关闭料流调节阀和下密封阀，打开放散阀进行放散，准备下一次装料。

布料流程：一批料中，允许焦矿设定两个不同的料线位置。当探尺达到规定的料线位置后，自动提升到位，发出布料信号，下密封阀打开，布料溜槽进行启动。β角旋转到设定速度并且到达布料位置，开启料流调节阀，按照批重及规定的布料程序，调节料流调节阀开度和溜槽倾角，使每圈料流均匀、重量相等和首尾相接的向炉喉任意布料。为了减少料头料尾不均匀现象，每批料布完后，布料角度自动步进60度。

3 控制系统配置

整个布料系统采用一套PLC系统，两台上位机完成对整个上料系统的监控及数据采集等。自动控制系统采用Schneider TSX Quantum系列PLC硬件组成基础自动化系统。采用MP7监控软件，编程软件采用Concept2.6,Windows 2000作为系统平台界面，组成计算机化的操作系统，实现人机通讯。

控制器与上位机之间采用环形工业以太网进行通讯。主机控制单元接受由I/O接口收集的信号进行开关量和模拟量的处理后,将信号经I/O接口实现对设备的控制，与监控站及上位机通讯。这个系统配置如图2所示。

其中CPU采用昆腾系列140-CPU-534-14A,CPS采用140-CPS-114-20,NOE采用140-NOE-771-01,I/O模板配置如下：数字量输入模板为140-DAI-753-00、140-DDI-353-00;数字量输出模板为140-DDO-353-00;模拟量输入模板为140-ACI-040-00;模拟量输出模板为140-ACO-130-00。

4 提高高炉布料精确度措施

4.1 料罐料空检测方式

莱钢银前1080m3高炉炉顶采用串罐式无料钟方式，布料时必须分不同的批次进行循环式布料，批次与批次之间具有严格的条件连锁控制，一个批次布料完成，才能允许下一个批次炉料进入料罐准备布料。所以料罐的料空检测信号非常重要。只有准确及时地检测信号，才能及时发出料空信号，使生产按顺序连续进行。

料罐料空的检测必须准确及时。如果检测不准确使信号过早发出，会造成剩料，导致料流阀、下密阀卡料损坏密封圈。检测不准确使信号过晚发出，会造成装料、布料衔接不连贯，上料不及时，影响炉内料线的控制，降低高炉的生产效率，影响炉况稳定。

莱钢银前1080m3高炉建设投产时料空检测采用同位素射线检测方式，检测射源为γ射线。其原理是靠接收装置探测射源发出的γ射线强度，判断并发出料空信号传到PLC系统，而料满则是通过程序来进行判断，当受料斗发出料空信号时，料罐发出料满信号。这种方法一是无法判断料满，二是当料罐发生蓬料时无法检测出此时料罐内的实际情况，不利于操作人员及时发现，而无法发出料空信号则导致下密阀、料流阀始终处于打开状态，影响高炉的正常备料放料。为了更好地检测料罐内料位情况，目前在料罐上部增加一台雷达料位计，能够实时跟踪料罐内料位的变化，雷达料位计是通过处理雷达波从探头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的，雷达波本身频率高，穿透性能好的特点，所以，雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。通过以上两种方式可以立体式的检测料罐内料位，直观的判断罐内状况。

4.2 溜槽控制方式

布料溜槽是炉料入炉前最后的控制设备，它可以控制炉料按照工艺的要求，均匀地布到炉内的各个位置。它通过改变溜槽倾动的角度和旋转的角度来实现多环布料的要求。炉顶溜槽的控制是整个布料程序的控制核心，保证溜槽按照设定的轨迹运动，才能确保入炉料准确布到所需位置。溜槽通过电器控制实现倾动和旋转两个方向的控制，而倾动角度的控制是否准确是影响控制精度的前提。

在自动控制模式下，溜槽可以实现多环或单环布料的要求。为了保证正常的磨损平衡，一般可根据时间或是入炉次数改变一次旋转方向。

炉顶溜槽有两个电机完成设备驱动。电机的控制由PLC根据程序发出控制指令，传递给变频器启动或停止命令，同时发出速度控制指令，从而驱动溜槽动作。设备控制原理如图2所示。

倾动和旋转的角度检测是指导操作人员进行设备控制的重要依据。现在使用的检测设备是单圈绝对值型编码器，安装于驱动电机的减速轴，由控制柜提供工作电源，发出二进制指令给PLC。程序中对接收到的二进制指令进行处理，最后得到溜槽的准确位置数据。根据得到的溜槽实际位置角度，与程序中发出的指令角度进行比较，如果差值在误差设定允许范围内，则溜槽保持原位置不动;如果差值超出允许的设定范围，则程序发出动作指令，电机通过正转或是反转带动溜槽动作，直至差值进入死区范围后停止。如果在布料过程中角度的目标值和实际值超出死区范围，则程序继续发出指令，驱动溜槽动作，使溜槽持续保持在设定角度。溜槽倾动程序控制原理如图3所示。

对于溜槽倾动角度的控制必须达到很高的精确度，才能确保布料角度满足工艺布料曲线的要求。既要使倾动速度快速达到设定角度，又要要求到位时实际角度与设定角度偏差最小。但设备的动作具有一定的惯性，如果以大的速度接近控制角度，常常由于惯性使设备越过临界点而达不到控制要求;当设备越过临界点，必须再反向启动向目标点运动，这样就容易使设备频繁换向启动，对设备不利;如果设定速度较低，设备又满足不了布料速度的要求。

为了解决这一问题，对控制程序进行必要的改进，使溜槽倾动由原来的匀速运动变为不等速运动，用来消除惯性的影响。通过控制程序的修改，使设备速度做阶梯式递减，即根据目标值和实际值进行递减式速度变化，动作过程中不断比较实际位置与目标位置的差距值，值越大速度设定越快，值越小即越靠近设定目标点速度越慢，这样就保证了设备停在目标点的误差最小，防止设备由于惯性因素出现反复运动。根据控制要求和实际试验，现在采用两级速度控制，莱钢两座1000m3级串罐式无料钟高炉的控制精度已经达到正负0.1度级别，较好的满足了生产的需要。

4.3 料面高度检测精度的提高

准确的检测炉内料面高度，可为工艺人员下达布料指令、控制高炉炉况稳定提供正确的参数依据。工艺人员根据炉型的不同，平时生产经验的积累，设定一个相对固定的料面高度，一旦料面下降到这一高度，就允许布下一批料。一旦检测高度不准，生产人员就无法准确掌握炉内冶炼的状况、料面下降的速度、掌握布料的节奏，最终导致炉况不顺，影响高炉生产。

莱钢银前1080m3高炉竣工之初，安装使用的是两部机械探尺，投入生产后，发现传统的机械探尺虽然测量数据可靠，但体积大，而且经常发生故障。过去高炉塌料后，机械探尺根本探不到料面，不能反映料面深度。雷达探尺是一个连续的测量过程，是通过雷达的原理来探测料面的深度，探测深度不受限制，采用非接触的测量方式，24小时不间断工作，通过电子部件算出探头到介质表面的距离，能够准确及时地反映高炉料面情况，设备体积小，易操作，测量精度高。适应高温、粉尘、潮湿的工作环境，可连续、稳定检测高炉料位，无机械磨损故障，通过与机械探尺配合使用，可以更好地掌握高炉料面情况。

经过改造，拆除了一部机械探尺，在原开口处安装一部雷达探尺，与原先的机械式探尺同时使用，同时在值班室位机上做出料位实时曲线图和历史曲线图，可以随时供查看，便于高炉工长对整个高炉进行全面掌控，及时判断出高炉崩料、坐料等异常情况，很好跟踪机械探尺，弥补机械探尺探测深度只有四米、加料时探不出、监测有间隙等不足，为高炉提供准确的料位数据，有利于高炉提高操作控制的准确性，为高炉稳定、顺行提供技术保证。

从图4可以看出，机械探尺和雷达探尺探测料面高度的趋势基本吻合，但机械探尺趋势偶尔会因为机械原因产生脉冲尖波，而雷达探尺趋势则相对稳定。

5 总结

莱钢银前1080立方米高炉自2005年10月投产以来,无料钟炉顶自动控制系统表现出良好的适用性、稳定性、安全性、可靠性。整个炉顶系统不但完全实现了设备的全自动控制，而且在多个方面应用了新技术，提高了设备的控制精度，使其方便、灵活地满足生产工艺要求,为高炉的稳产、高产提供了良好的设备保证,为莱钢的增铁增效创造了良好的条件,也为无料钟炉顶控制技术的实际应用做出了适当的发展和贡献。

摘要：高炉布料系统的控制精度是高炉正常生产的重要一环,保证及时、准确的布料是保证高炉产量和产品质量的前提。本文主要介绍了基于施耐德Quantum系列PLC为控制系统的高炉布料系统的应用及布料精度提高的措施。

关键词：PLC,自动控制,布料系统,昆腾

参考文献

[1]马竹梧.炼铁生产自动化技术.北京冶金工业出版社,2005

[2]马迎驰.PLC控制系统在大中型高炉上的应用.中国仪器仪表,2002

[3]赵润恩.炼铁工艺设计原理.1993

变频器在高炉探尺系统中的应用 篇5

涟钢炼铁厂高炉探尺改造前是采用直流电机驱动其机械设备,直流电机维护困难且备品、备件匮乏，改造方案需要将直流电机改型为交流变频电机。对应于电机改型,探尺系统原有直流控制方案相应需要改造为交流变频控制方案。依据当前变频技术发展和交流变频器应用及比较了各大公司变频器产品后,我们选用ABB公司矢量控制电压源型变频器ACS800系列来设计控制方案。高炉探尺设计依据与选型原则如下:

1)探尺系统原采用直流电机传动。电机型号为Z-68功率:3.7KW220V20A励磁电流0.6A,转速1000转/分。

2)探尺系统现采用交流变频电机传动,电机型号为YTSZ100L1-4。电机功率:2.2kW380V750转/分,机座号160M,中心高150mm,电机长<900mm(考虑了轴伸110mm+码盘尺寸)。

3)提尺与放尺的速度参数：减速机速比31.5, 卷筒直径318mm。正常运行时, 提尺速度<26米/分, 放尺速度<15米/分。

4) 次改造选用变频器为6SE7021-8EB61,400V/7.5KW。由于探尺是位能性负载，其下放的动能不能通过变频器回馈给交流电源，需要外加制动电阻和制动单元消耗能量。同时为满足较高的转速精度和良好的动态品质，以及调速范围宽广和低转速时保持一定精度的提升力矩，需要1台增量编码器，其每转具有1024个脉冲以构成速度闭环控制系统。

2、高炉探尺工艺流程

高炉探尺是用来检测高炉内矿石与焦碳等物料的料面，供冶炼操作人员以视觉观测炉内物料下放的情况，同时控制矿石与焦碳等物料向炉内的排放。当探尺检测炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升到顶部，矿石与焦碳等物料依据工艺设定值向高炉炉内排放。物料排放完毕，探尺自顶部按设定的速度开始自动下放，下放到炉内物料的料面后，探尺被物料支撑，探尺速度减至为零，随后跟随物料下放，直到再次检测到炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升。如此循环往复，使探尺稳定在一个料面高度。

目前冶炼系统一般情况是：小于2500M3的高炉用2个探尺来探测炉内的物料，大于3000M3的高炉用3个或4个探尺来探测炉内的物料。本次改造的是1613M3的高炉探尺。

3 6SE70系列变频器功能和DriveMonitor调试软件简介

3.1变频调速装置6SE70的主要功能

* 6SE70系列变频器是具有多种可供选择接线方式的设备：有将整流部分与逆变部分装于一体的变频器、用于变频器的制动电阻和制动单元、单独的整流单元、整流回馈单元和单独的逆变器。

* 制动运行的方式：对于不经常制动的设备可以选择变频器+制动单元+制动电阻的方式;对于经常制动的设备采用整流回馈单元向公共直流母线供电，再由直流母线向多台逆变器供电，对于不同时制动的逆变器可以在直流母线上交换能量，当制动功率大时从回馈单元向电网回馈能量;还可以将多台变频器的直流母线直接连接，形成公共直流母线，再接入制动单元与制动电阻，当制动功率大时由制动电阻消耗能量。

* 6SE70系列变频器具有多种控制方式：可以设定为VVVF控制、开环矢量控制、闭环矢量控制中的一种，

闭环矢量控制的性能最好，但必须接入测速装置;当变频器或逆变器给多台电机并联供电时，只能采用VVVF方式。

* 6SE70系列变频器的所有设备均有故障自诊断功能。6SE70装置本身提供了多种可靠有效的故障保护措施。同时也提供了简单实用的故障查询手段，装置可以记录同时发生的多个故障(最多达8个)，并可以保存最近8次所发生过的故障代码。

装置的参数可以通过多种方式进行存取：

* 简易操作面板PMU或舒适型操作面板OPIS

* 使用 PROFIBUS-DP协议的通讯板CBP

* DriverMonitor调试软件。

装置可以同时记录最多10个变量(即K连接量)的变化过程，并提供了灵活的记录触发方式。利用DriverMonitor软件可以方便地观察所记录变量的波形。

3.2 DriverMonitor调试软件

6SE70系列变频器可用软件DriverMonitor进行参数设定。该软件提供下列参数功能：

* 菜单索引的参数存取

* 参数组读及写

* 将现有的参数组复制到同系列的其它装置上

* 打印参数组

* 过控制字进行操作(开关量命令、如开/关命令)及施加给定值

* 通过状态字进行观察(整流器工作状态反馈信号)及读出实际植

* 读出故障信号和报警信号

* 读出跟踪缓冲器中的内容(SIMOVERT的示波器功能)

DriverMonitor软件操作示意图见图1：

图1软件操作示意图

4、高炉探尺矢量变频控制原理

变频器应工作在矢量控制方式下以便于力矩控制，要求在变频电机轴端安装增量码盘作为速度检测元件。减速机轴端接多圈绝对值码盘，信号经通讯总线进 PLC，由PLC读出探尺的高度，作为检测值及探尺的操作信号。变频器接受PLC的信号： PLC给变频器提尺信号、放尺信号;变频器给PLC准备好信号及故障信号。变频器与PLC间的这些开关量信号由点对点方式连接。

当要求探尺下放时，由PLC送出放尺信号，由变频器系统实现自动放尺并保持下放速度不超过限制值，在探尺降落到料面时保持电机仍有一定提尺力矩，使探尺保持直立姿势。探尺下放的动能由制动电阻和制动单元消耗掉。

当要求探尺提升时，由PLC送出提尺信号，由变频器系统实现自动提尺并保持提升速度不超过限制值。当PLC检测到探尺在顶部时，由变频器系统实现自动停车并投入抱闸。其控制原理简图见图2：

图2 探尺控制系统电气原理简图

电流波形见图3：

图3 电流波形图

5、结束语

高炉液压系统污染控制 篇6

关键词：高炉 泥炮 液压系统

前言

高炉泥炮是高炉生产的重点设备之一[1]，泥炮能否正常工作，直接关系到高炉的生产能否顺行。传统液压系统的设计主要考虑系统的工作能力、可靠性及成本，不太注意系统的效率[2]。系统的效率大多在50%左右，造成能量损耗过大，因此其节能的潜力很大。而造成液压系统效率低的根本原因是功率不匹配。提高液压系统效率的基本途径，是使系统的输入功率与执行元件的输出功率相匹配，功率匹配程度愈高，系统效率愈高。

本文针对山东钢铁莱芜分公司炼铁厂高炉泥炮液压系统的现状，介绍定量泵液压系统的功率匹配方法与节能途径。

1.液压传动的特点

①体积小、重量轻、单位重量输出的功率大；②在大范围内实现无级调速；③操纵控制方便，与微电子技术和计算机技术的结合已成为实现自动化的重要手段；④惯性小、响应快；⑤易实现过载保护，安全性好，采用矿物油作工作介质，自润滑性能好。

2.高炉泥炮液压系统设备简介

该液压系统使用40#抗磨液压油。加油时油液必须超过上部液位计刻度。运行前应确保液压站与油缸连接的管路经过清洗，以及液压油符合清洁要求。使用前点动电动机，确定电机旋转方向正确。本液压站泵组额定压力为20MPa，液压站37KW泵组采用手动变量柱塞泵，如系统需要采用较高压力，可人为调低油泵流量，调高溢流阀压力（最高压力不应超过25MPa），并在调整过程中注意观察电机电流不得超过其额定电流。

3.定量泵液压系统

定量泵液压系统是定量泵供油，用节流调速的方法调节执行元件的速度。其功率损失较大，效率低，但由于结构简单，成本较低，仍被各行业广泛地应用。造成定量泵液压系统效率低的根本原因是定量泵的输出压力、流量与负载所需的压力、流量不匹配，产生溢流、节流和卸荷能量损失。因此定量泵液压系统的节能途径就是尽可能的使系统的输入功率与执行元件的输出功率相匹配。

定量泵液压系统中单定量泵供油是最简单的回路。但这种回路只适用于恒压力、恒流量的载荷类型。如果用在多负载多速度的工作循环中，则效率在35%以下。因此，根据功率匹配的原理，对多负载多速度液压机械，可选用多泵驱动回路。图1是由三个定量泵组成的驱动回路，由控制阀4、5、6控制向系统供油，可得七种流量组合（若用四台泵，可组合出十五种流量），这种多泵驱动回路用于多负载、多种速度的液压机械， 比用单泵驱动， 可以节能50%以上。

1 高压小流量泵；2、3 低压大流量泵；4、5、6 程序控制器

在定量泵系统，采用恒功率调速的方法也可提高系统效率。恒功率调速的调速特性类似于恒功率变量液压系统，但成本较低。泵输出流量QS =const，泵输出压力油液P作用在压力自动控制节流阀的控制活塞S1和节流阀芯S2上。

当系统压力小于阀4的调定值时，即PS1≤PS2+kX0时，由于节流阀口未开，阀口通流面积a=0，经阀口的溢流量QL=0，因而进入执行元件的流量QC=QS-QL=QS，此时，执行元件具有最大速度。

当系统压力大于阀的调定值，即PS1>PS2+kX0 时，节流阀阀芯上移，阀口开启，a>0，部份液流经节流阀口溢流，进入执行元件的流量QC =QS-QL

4.结论

在山东钢铁莱芜分公司炼铁厂泥炮的液压系统中，存在一定的定量泵，而定量泵在运行过程中由于能源利用率偏低，造成管路中出现噪音和管路振动，室油温升高过快，大大缩短了备件的使用寿命，通过改造后，保证了高炉泥炮液压系统正常运行，为高炉的稳定顺行创造了良好的条件。

参考文献：

[1]尹富荣.开铁口机雾化系统在衡钢高炉上的应用[J].金属材料与冶金工程，2011（4）：41-43

[2]张守喜.本钢新1号高炉移盖机和开铁口机改造实践[J].本钢技术，2011（5）：23-25

作者简介：

高炉喷煤自动控制系统的设计 篇7

高炉喷煤是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细的无烟煤粉、烟煤粉或者两者的混合物, 以代替部分焦炭提供热量和还原剂。高炉喷煤后, 可以扩展风口前的回旋区, 缩小呆滞区, 降低风口前的理论燃烧温度, 利于提高风温使用水平和富氧鼓风, 有利于高炉的稳定顺行。

目前钢铁企业的竞争日趋激烈, 降低企业成本、提高生产作业率、提高控制系统的自动化水平势在必行。当前许多钢铁企业都在进行适应性改造, 以提高企业的竞争力。

许多企业为了节约生产成本, 将降焦比作为进行市场竞争的重要砝码, 高炉喷煤自动控制系统是喷煤系统能否正常运转、能否完成节能降耗的关键。

1 系统工艺

喷煤系统工艺流程如图1所示, 主要包括:

(1) 原煤储运系统:包括煤场, 永磁除铁器, M1、M2、M3皮带输送机, 宽带给料机等。除铁器主要用于清除煤粉中的磁性金属杂物。

(2) 制粉系统:主要工序有干燥与研磨、收粉与除尘等;主要设备有烟气炉、磨煤机、给煤机、布袋收粉器、木屑分离器、高温风机、密封风机、助燃风机、主引风机以及设备相关阀门, 还有相应的防爆抑爆及检测控制设备。

(3) 喷吹系统:由并列式喷吹罐和相应的种阀、硫化装置等组成, 装煤与喷煤交替进行。煤粉喷吹的方法通常是先在喷吹罐组内充以高压氮气, 再自混合器引入高压氮气将煤粉经管道喷入高炉。

(4) 供气系统:由高低压氮气和氧气组成, 用于正常喷吹的运行和维持系统安全。

2 控制系统

2.1 系统设计

自动控制系统以西门子S7-400PLC为控制核心, 采用WINCC 6.2监控软件, 编程软件采用STEP 7 5.4, WINDOWS XP作为系统平台界面, 组成计算机化的操作系统, 实现人机通信。

2.2 画面功能

(1) 主画面, 显示高炉喷吹系统的高炉煤气、热风废气、低压氮气、中压氮气的温度、压力、流量等数据, 以及制粉系统和喷吹系统的监测控制系统流程, 画面设计有各设备和阀门的控制、手自动等各个画面间相互切换的按钮。

实时参数表及I/O点表, 要求能将所有的I/O参数汇总在同一数据表中, 能显示I/O信号的当前值、信号类别。

画面对重要的数据采用闪烁的方式进行实时报警, 包括原煤仓料位高、低报警。通过画面, 可完成各个阀门的开启及操作, 完成各系统的计算机调节 (自动调节与软手动调节) 和现场手操器的无扰切换。

(2) 监控画面, 可显示制粉和喷吹系统的温度、压力、流量分布状况, 完成各阀的启停及状态监视功能。

3 喷煤自动化技术特色

3.1 煤粉预热喷吹

与常规煤粉喷吹相比, 煤粉预热喷吹可提高煤粉的燃尽率, 增加喷吹量, 降低焦比。煤粉预热喷吹技术的核心是如何安全地利用原排入大气的热风炉废气的潜热, 通过特殊的换热器由热媒传给煤粉再喷入高炉。煤粉初始温度的提高, 可显著提高火焰传播速度, 促使燃烧反应速度加快, 使煤粉在有限时间、有限空间内燃烧率大幅度提高。

实践表明, 煤粉预热后进行喷吹有利于煤粉提前热解, 促进煤粉的燃烧气化, 提高热风温度以及煤粉在回旋区的停留时间, 使煤粉的燃烧区域前移, 提高了煤粉在回旋区的燃尽率。预热温度每提高50℃, 煤粉的燃尽率平均提高2%。

3.2 自动倒罐作业

倒罐作业是高炉喷煤过程中的重要作业, 该项目采用并列罐喷煤装置。并罐式喷吹是2个喷吹罐并列置于一个煤粉仓下, 交替向高炉喷吹, 即一个罐喷吹时, 另一个罐卸压装煤后冲压进入备用状态。喷吹罐喷完并卸压、装煤、充压、均压后, 备用罐开始喷吹。

自动倒罐包括自动装煤、自动充泄压过程, 保证煤粉的连续喷吹, 克服了手动操作易出现的空煤和重煤问题, 实现均匀喷吹, 而且能够降低操作人员劳动强度, 杜绝误操作。

喷吹倒罐时, 一般在喷吹罐内保留一层操作煤粉量, 以免煤粉层被击穿, 造成向高炉空吹, 保留煤粉量一般占到总装入罐内煤粉的10%左右。当罐重降低到0.5t时, 自动启动倒罐进程。

自动倒罐过程中, 当总压力太低或太高时, 系统不管处于何种状态, 将关闭所有下煤阀和补压阀, 并弹出窗口进行声光报警。如果阀门故障等原因造成下一步无法进行, 操作人员根据情况可人工干预跳过此步, 继续自动倒罐作业, 或者按下喷吹停止按钮, 停止自动倒罐作业, 转入手动倒罐作业。全自动倒罐作业时, 并罐喷煤阀门按规定顺序动作, 只有上一阀门开关到位, 才允许下一步骤进行, 具有明显的顺序控制特征。

3.3 自动调节回路

外环为喷吹速度自动调节回路, 内环为喷吹罐罐内压力自动调节回路。延期发生炉高炉煤气、空气流量采用单回路闭环调节。自动调节程序采用周期运行服务方式。由于受煤粉品种、湿度、温度的影响较大, 系统无法每时每刻均处于理想的均匀喷吹状态, 为避免频繁调节影响调节效果, 需要选择合适的时间间隔输出调节信号。

4 结语

该系统自试投运以来, 较好地满足了技术与管理人员异地维护与管理的需要, 不仅节约了人力资源, 提高了高炉的产量和产品质量, 而且便于及时发现并消除隐患, 降低设备故障率。

参考文献

[1]金艳娟.高炉喷煤技术 (第2版) [M].北京:冶金工业出版社

高炉槽上供料系统控制策略研究 篇8

高炉槽上供料系统是高炉原燃料供应流程的重要环节,它承担着为高炉槽下配料系统提供原料、为高炉冶炼储备原燃料的关键任务,与槽下配料顺行与否以及保证高炉高利用系数密切相关。槽上供料系统一旦出现问题而又不能及时合理处理,将严重威胁高炉生产,造成巨大经济损失[1]。因此,高炉槽上供料系统控制策略的研究与应用迫在眉睫。

根据卸料小车定位传感器的不同,其控制方式分为3类:(1)基于格雷母线定位的卸料车控制方式,该控制方式可以实现卸料车的精准定位,但由于格雷母线价格昂贵,该控制方式对传感器的成本投入要求较高,直接影响了该控制策略的推广应用;(2)基于编码器定位的卸料小车控制方式,该方式对小车刹车时产生的滑动缺乏有效检测,且编码器价格昂贵,其技术瓶颈和价格劣势制约了此类控制方式的推广应用;(3)采用接近开关定位的卸料车控制方式,接近开关定位准确,价格低廉,易于维护,该控制方式在多种场合中广泛应用。但在第3种控制方式下,控制策略的自动化程序和安全性方面仍然存在以下不足之处:(1)控制策略多为手动控制策略,即操作人员选择卸料仓位,小车行至该料仓时进行卸料,手动操作大大增加了工人的劳动强度,同时易造成亏料、溢料等生产事故,影响槽上供料系统顺行;(2)卸料车多采用单峰布料方式,料仓内料面不平整,影响料仓容积率,无法保证供料线设备检修等特殊情况下料仓的备料能力;(3)卸料车安全控制策略较为单一、不够完善,无法保证特殊情况下卸料车的远程控制安全[2]。

针对现有控制方式和控制策略的不足,我们为高炉槽上供料系统提供一种基于接近开关定位的卸料车控制策略,该控制策略通过对当前限位和目标限位的比较,提高了任意料仓任意限位的组合情况下控制策略研究成果的复用性,实现了多峰卸料,保证了料仓容积率。同时,实现传感器失灵等情况下安全保护和控制策略的通用性,保证原燃料供应的顺行和料仓的备料能力。

1控制对象

来自烧结机、原料场和焦炉的烧结矿、球块杂矿、焦炭经各自的运输线运至高炉槽上矿焦槽顶部,通过烧结矿卸料车、球块杂矿卸料车、焦炭卸料车卸入各自料仓中。图1是槽上供料系统的卸料小车的典型工艺流程图,本文所提出的控制策略可以适用于类似的卸料小车工艺流程。

BC—槽上皮带机;Tr—卸料车;C1～C8—1～8号料仓;X0-1—卸料车后极限位;X0-2—卸料车前极限位;Xa-b—a号料仓b号限位(a=1～8,b=1～3,a和b为整数,如:X1-1即为1号料仓1号限位)。

2控制策略

槽上供料策略核心是控制卸料车将原燃料送至指定料仓中,保证料仓不亏料、不溢料、不混料和高容积率,保证控制策略的通用性。具体策略是通过对料仓料位的连续检测和计算,控制程序获得各个料仓的料位数据和料位状态,通过比较各个料仓的料位数据,结合料仓的料位状态,程序自动设定卸料车的目标仓位和目标限位,并发出卸料车开往某个料仓卸料的命令,保证料仓不亏料、不溢料;通过对目标限位和实际限位的逻辑比较,程序将产生卸料车前进或后退命令,实现卸料车的自动运行;多峰卸料控制策略采用了定时方式,实现了卸料车同一料仓各个限位均匀卸料,减小了料仓堆尖高度,保证了料面平整度和料仓高容积率;极限位停车和限位失灵时的保护策略,实现了限位故障时的自动判断和自动切除,确保了在传感器故障时,卸料过程不混料;本控制策略提供了禁用限位和禁用料仓功能,保证在任意限位故障时控制策略的通用性。策略主要由以下5部分构成。

2.1卸料车目标仓位和目标限位计算

程序实时采集进料矿种的各个存储料仓的料位数据,并计算各个料仓的料位状态:料位低(料位略高于亏料料位)、料位正常、料仓料满(料位值略低于溢料料位)。通过实时比较各个料仓的料位数据,结合料仓的料位状态,程序自动计算出卸料车的目标仓位,并驱动卸料车自动前往目标仓位进行卸料。例如:当前进料矿种为南非矿,存储仓为1～4号料仓,小车正停止于2号料仓2号限位进行卸料。程序实时采集1～4号料仓的料位数据,并计算1～4料仓的料位状态,若3号料仓料位低且2号料仓料位正常或料满,程序自动将3号料仓设定为目标仓位;若2号料仓料满,程序则会比较其余3个料仓的料位数据,将料位最低的料仓设定为目标仓位。当1～4号料仓均料满时,程序将停止寻找目标仓,并向原料厂供料控制系统发送停料请求,在接收到对方的应答信号延时一段时间后,程序将依次逆续停止槽上块矿线皮带机。在寻找目标仓过程中,程序会自动选择目标仓中离当前位置最近的限位作为目标仓的目标限位,以保证卸料小车的最短行驶距离。程序判断逻辑如下:若小车目标仓位值Mc大于实际仓位值Sc,则目标限位为Mc号料仓1号限位;若小车目标仓位值Mc小于实际仓位值Sc,则目标限位为Mc号料仓3号限位。

2.2小车前进和后退控制

程序分配2个寄存器R1和R2,R1存储卸料车到达(所在)矿仓的实际位置信息,R2存储程序下达的小车要去的矿仓的目标位置指令信息,表1所示为寄存器R1和R2的数值含义。例如:程序计算出小车目标位置为2号料仓3号限位时,R2寄存器赋值为6;现场3号料仓1号限位有信号时,R1寄存器为赋值为7。

程序通过比较R1和R2寄存器中的数值确定小车运行方向。如图1所示,1～8号料仓方向为正向,如果R2中数值大于R1,则小车正向行驶;如果R2中数值小于R1,则小车反向行驶;如果R2与R1中数值相等,则小车停止。

R1寄存器的实际位置信息对正确控制小车的运动具有至关重要的意义,为了防止人为感应限位开关带来的误信号,只有当小车在前进或者后退时感应到的限位开关信号,程序才认定为有效数据存储到R1寄存器中,这样大大降低了停机检修时人为感应限位开关带来的不良信号干扰。

2.3多峰卸料实现

多峰卸料策略是供料控制策略的重要组成部分之一,程序采用定时方式,控制卸料车每隔一段时间移动一次位置,在同一料仓的3个限位上自动行走,顺序为“1-2-3-2-1”或“3-2-1-2-3”。按照既定的设定时间,小车可在料仓的多点自动卸料,实现了多峰卸料,确保了料仓高容积率。若此时接收到某料仓亏料或所在料仓料满信号后,小车则停止当前的多峰卸料,自动前往目标仓位。

2.4故障保护和报警

安全保护策略包括极限位停车保护和限位失灵判定与保护。极限位停车保护是当出现极限位信号时,程序将无条件停止卸料车,同时停止卸料车所在皮带机,该保护策略可有效防止小车冲出轨道和在料仓外堆料的情况发生。限位失灵的判定和保护是在卸料车带常规负荷的情况下,程序自动测算卸料车在相邻料仓之间、相邻限位之间的运行时间,从而可以计算小车在任意两个限位间的理论运行时间。当卸料车开往目标限位的实际运行时间超过理论运行时间5 s(可调)时,程序自动判定当前目标限位故障,同时,自动禁用该限位,这时程序自动选择当前目标限位所在料仓的其他限位作为新的目标限位。若某一料仓3个限位均失灵而无法正确停车时,程序会自动禁用该料仓,小车便会自动寻找下一个目标仓停车。当料仓出现溢料情况时,程序无条件停止卸料车和卸料车所在的皮带机,以防止溢料情况加剧。以上任何故障信息出现时均可在控制室内进行声光报警,提醒操作人员及时进行检修和处理。

2.5限位失灵或料仓故障时的自动控制

为了保证在限位失灵或料仓故障时自动控制策略的复用性,自动控制策略支持人工选择禁用失灵限位和故障料仓而不影响这个自动控制策略的可靠性。当小车在多峰卸料和寻找目标仓时,程序会自动跳过被禁用的限位和被禁用的料仓。例如:卸料车在1～4号料仓装南非矿,如果1号料仓2号限位失灵、4号料仓检修,则可选择禁用4号料仓和禁用1号料仓2号限位,程序依然可以实现小车在1～3号料仓的自动装料,这时如果小车在1号料仓多峰卸料时则只停靠1号限位和3号限位。禁用料仓的实现方法是任何一个料仓被禁用,程序会认定该料仓已经料满,小车便自动跳过料满的料仓去其他料仓中卸料;禁用限位的实现方法采用规则法,归纳后逐一列举各种限位失灵的情况,当某一料仓3个限位都失灵后,自动禁用该料仓,自动控制策略仍可以继续进行。

3控制策略应用

本控制策略在实际应用过程中,对于新建的项目,可采用PLC的SCL语言编程实现。对于技术改造的项目,可将本控制策略以模型的方式嵌入到原有控制系统组态平台的运行环境和操作平台下,利用可与之相兼容的Visual C++语言进行全自动控制策略模型的编写,数据通信采用基于OPC技术,主要完成的功能是从控制系统的OPC服务器取得实时数据,利用全自动控制策略模型,实现现场设备控制,完成集散系统与应用软件的无缝连接[3,4]。系统的数据流程如图2所示。

4结论

该控制策略已经于2009年10月、2010年11

月、2011年12月分别在涟源钢铁集团有限公司3 200 m3高炉、南京钢铁联合有限公司8#高炉、方大特钢科技股份有限公司新2#高炉的槽上原燃料供应系统中投入使用。应用结果表明,本文所讨论的控制策略,不论对于新建的槽上供料系统,还是改造的槽上供料系统,均很好地实现了卸料车全自动多峰卸料,确保了传感器失灵等情况下的安全保护,本控制策略可以保证在任意接近开关故障情况下应用的有效性和通用性,保证原燃料供应的顺行和料仓的备料能力。这是传统的控制策略无法做到的。

参考文献

[1]马竹梧,邱建平,李江.钢铁工业自动化炼铁卷[M].北京:冶金工业出版社,2000.

[2]王红彦.高炉槽上烧结矿供料系统的自动控制[J].河北冶金,2008,165(3):16.WANG Hong-yan.Automatic control of sinter feeding sys-tem[J].Hebei Metallurgy,2008,165(3):16.

[3]马智慧,吴敏,曹卫华,等.钢厂热风炉燃烧控制模型的开发与应用[J].计算机测量与控制,2006,14(1):54-55.MA Zhi-hui,WU Min,CAO Wei-hua,et al.Developmentand application of a combustion control model for hot-blasts in the iron&steel group corporation[J].ComputerMeasurement&Control,2006,14(1):54-55.

武钢1#高炉五车制控制系统研究 篇9

武钢1#高炉是武钢第一座高炉,它的有效容积2200m3,上料系统采用PW式无料钟炉顶。该高炉最后一次大修后于2010年4月点火开炉,投产半个月内利用系数即达到了2.0以上,实现了大修高炉快速开炉达产。随着我国现代化进程的不断加快,对钢铁需求的数量与质量与日俱增。我国的钢铁生产工艺正向数字化的高新技术方向发展。作为整个钢铁生产中的重要环节,高炉炼铁工艺中的高新技术应用尤为重要,其技术指标对整个钢铁工艺流程有着直接和显著的影响。其中高炉上料系统为整个高炉的核心设备,负责原料的输送。对高炉上料系统采用合理优化与控制,成为现代钢铁工艺中的一个重要课题。

1 武钢1#高炉概况及设备简介

武汉钢铁1#高炉从事炼铁生产,采用料车上料,串罐式炉顶。高炉工作时,按每批料的矿石、燃料的需要量进行称量和配料后,由上料小车送往炉顶,再由炉顶装置按设定要求向高炉布料。

1.1 槽下配料设备

本项目中的主要现场设备包括:

(1)储料装置。东西小矿槽和东西大矿槽共有20个槽,分别装载冶炼所需的矿石和球团等品种,另外有东西焦槽各一个。

(2)上料装置。槽下采用主卷扬机拖动,采用南北各800kW交流电机拖动。

(3)碎料返仓装置。碎料系统采用返焦皮带系统和返矿皮带系统。

(4)矿料称量装置。称量六套,即东西焦矿槽共四套,东西焦丁称量斗各一套。

(5)其它焦丁卷扬系统和闸门系统等。

1.2 高炉炉顶主要设备

高炉炉顶装料设备是用来将炉料装入炉内并使之合理分布,武钢1#高炉采用无料钟(串罐式)的炉项布料系统。

高炉无料钟装料系统的组成如下。

(1)受料装置(接受料车上料):

上料罐,上料阀,下料罐,下密封阀,料流调节阀,均压放散阀等。

(2)布料装置:

布料溜槽(可按控制要求倾斜、旋转向炉内布料)。

(3)布料料流调节装置:

主要由料流调节阀组成;料流调节阀的作用是调节向高炉布料的料流速度。

(4)液压系统:

给油缸驱动的机械提供动力。

(5)料罐压力调节装置:

用于调整料罐压力,确保顺利装料、布料。

2 1#高炉上料系统的改进

目前武汉钢铁集团公司高炉上料系统采用的是四车制上料方案,该方案中,由于焦矿1:5比例的分配原因,使两个焦炭槽不能完全利用,6吨容量每次装载4.3吨,利用率不足80%,制约了高炉上料的能力,降低了炼铁的效率。对此本文拟开发出五车制上料方案,对高炉上料系统进行五车制改造。该方案中焦炭槽能够完全利用,两车焦炭槽共装约12吨原料,而根据约1:5比例分配三车矿槽,能够充分利用原料且比例合适,这使上料系统的能力显著提升。

2.1 工艺流程

在武钢1#高炉系统中,槽下系统、上料系统与炉顶布料系统三者紧密相连。因此,在对系统整个工艺流程进行分析时,应将这三个子系统结合起来看。高炉上料系统总体工艺流程图如图1所示,首先,是对上料数据的输入,并校验其正确性,如果校验结果正确,则进行上料矩阵的设置,如果不正确,则进行数据重传,再次校验,这样反复循环直至校验正确。然后,再对槽下系统的矩阵进行分配,为配料、装料和上料做准备,完成配料后装料、上料。在料车到炉顶上料过程中,对上料是否完成进行判断。最初要判断上焦是否完成,若完成,则进行焦炭的炉顶布料,若没有完成,则继续上焦;然后是对三车矿石上料,并对其完成与否进行判断,同样,若完成,则进行矿石炉顶布料,若没有完成,系统继续进行矿石上料。当以上步骤全部执行完之后,系统进入下一批次的上料循环中。该工艺流程的组态界面如图1所示。

2.2 PLC核心控制系统

(1)PLC控制系统的硬件配置

如图2所示,PLC部分采用施耐德QUANTUM系列534-14CPU。

通讯采用NOE771-00通讯模块,以TCP/IP以太网方式通讯。

槽下PLC系统由六个机架组成。

(2)高炉上料PLC系统的人机操作界面

人机操作画面用于操作画面的显示和操作,选用Wonderware公司的INTOUCH软件。

武钢1#高炉上料系统界面图如图3所示。

(3)PLC编程核心代码

本系统是基于法国施耐德PLC进行设计,以实现武钢1#高炉上料系统五车制改造。通过PLC及其网络的应用,可以显著提高高炉上料系统的自动化水平和可靠性,实现上料系统的实时监控和灵活方便的工艺配方。该系统的PLC编程核心代码如图4所示。

2.3 使用效果

1#高炉使用不同车制后,对高炉的操作更加灵活,可根据高炉炉矿随时调节矿批,提高上料速度,采用五车制操作方案后,高炉各项技术经济指标均有不同程度的提高和改善。使用五车制后,日产量,利用系数由2.225t/(m3·d)提高到2.364t/(m3·d),入炉焦比由386.3kg/t下降到356.6 kg/t,并且进风面积由0.4435m2扩大到0.4560m2,炉顶煤气中CO2含量由18.4%提高到21.5%。

2.4 经济效益

武钢的冶金焦炭和煤矿紧缺,使用五车制操作方案既可以将高炉矿石的上料能力由420t/h增加到480t/h,又可以提高焦矿的利用率、弥补部分冶金焦矿的不足。焦炭价格415元/t,焦丁价格170元/t,年增加焦丁量为7.425万吨,年节省焦炭量为7.425万吨,年经济效益为(415-170)*7.425=1819万元。

3 结束语

本文结合实际武钢科技进步项目—1#高炉上料系统五车制改造,开发设计了一套高炉上料五车制自动控制系统。项目跟踪国内外先进技术,采用当今先进的无料钟炉项设备,增加设备可靠性并减少备件消耗量,节约成本。在综合国内外生产过程控制的技术发展的基础上,开发设计了可编程控制器控制系统。在该系统中,PLC(可编程控制器)作为核心部件,对整个生产线起着监测和控制的作用,对各类电磁阀等机械部件发出控制指令,并结合组态软件能完成预期的要求。与四车制高炉上料系统相比,改进后的五车制系统使得武钢1#高炉平均利用系数从当初的2.225t/(m3·d)提高到2012年的2.364t/(m3·d)。在整个提高过程中,上料系统无论从操作的制度,还是设备的整体性能都进行了大量的改进和提高,确保了高炉炉况的稳定和顺行,实现了各项生产指标的改善和提高,大大优化了技术经济指标。

摘要：针对武钢1#高炉上料效率低的问题,开发设计一套高炉上料五车制自动控制系统。首先详细叙述高炉上料系统的工艺流程,并在此基础上,运用PLC技术,提出独创性五车制控制系统方案,通过对比改进前后系统的部分生产指标、使用效果和经济效益表明,该系统能有效提高高炉上料能力,并达到稳定炉况和优化提高各项技术经济指标的目的。

关键词：高炉,上料系统,五车制,可编程控制器

参考文献

[1]孙勤刚,扬博.武钢2号高炉无料钟炉顶布料模式的优化[J].炼铁,2002,40(2):81-83.

[2]张洪明.包钢三号高炉上料自动控制系统[J].内蒙古科技与经济,2004,8(21):91-93.

[3]贾秀龙,冯世彬.2号高炉上料系统的改进及应用[J].梅山科技,2009(1):7-8.

[4]周美兰,郑大伟.PLC在大型锅炉控制中的应用[J].2002(1):54-55.

[5]韩瑚光.首钢新3号高炉上料系统设计[J].中国科技信息,2009(6):8-11.

[6]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆:重庆大学出版社,2001.

[7]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[8]江敏,陈鼎宁.PLC实现高炉上料系统的自动控制[J].福建工程学院学报,2005,8(4):335-337.

[9]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2002.

[10]宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术[M].北京:冶金工业出版社,1999.

高炉上料控制系统的设计与研究 篇10

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)