高爐上料自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王利山

【摘要】本文主要根據(jù)高爐煉鐵上料的工藝流程，設(shè)計(jì)了一套上料自動(dòng)控制系統(tǒng)。首先對(duì)高爐煉鐵工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)答介紹，其次對(duì)高爐上料進(jìn)行了闡述，之后對(duì)上料自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要進(jìn)行論述，最后得出結(jié)論采用高爐上料自動(dòng)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作的繼電器控制，提高了上料控制的安全性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】高爐上料；自動(dòng)控制；PLC

1、引言

高爐煉鐵在鋼鐵冶金行業(yè)中，是最重要的組成部分。高爐煉鐵是一個(gè)連續(xù)的過程，其通過氧化還原反應(yīng)，將鐵礦石還原生成生鐵。各種原料包括鐵礦石、焦炭和助熔劑按成分比例，由爐頂加料裝置批次被送至高爐內(nèi)，爐喉面要維持在一定的高度。鐵礦石和焦炭在爐中變化成為交替的層狀結(jié)構(gòu)，在下降的過程中，礦石逐漸變成鐵水和熔渣，聚集在爐中，并定期從釋放口放出。高爐供料系統(tǒng)是煉鐵生產(chǎn)的重要組成部分，供料系統(tǒng)通過料車分開，分為配料系統(tǒng)和上料系統(tǒng)前后兩部分，本文主要闡述上料系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)。

2、高爐上料系統(tǒng)自動(dòng)控制概述

高爐上料系統(tǒng)由槽下配料部分和爐頂布料部分兩部分組成。槽下配料是實(shí)現(xiàn)原料稱量工作和稱量誤差補(bǔ)償工作的系統(tǒng)設(shè)備，當(dāng)爐頂料灌具備裝料，同時(shí)礦槽具備排料時(shí)，原料由料車輸送至爐頂，經(jīng)過受料斗閘門、上密封閥送至對(duì)應(yīng)料灌內(nèi)。料管內(nèi)發(fā)出料滿信號(hào)同時(shí)具備布料條件時(shí)，原料通過料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥，依照設(shè)置好的布料溜槽傾動(dòng)角旋和轉(zhuǎn)角度進(jìn)入爐中。

3、高爐上料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在高爐上料自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通過PLC編程，可以完成對(duì)高爐上料系統(tǒng)的槽下配料和爐頂布料的控制。設(shè)定所需鐵礦石、焦炭、溶劑的重量，振動(dòng)給料篩啟動(dòng)進(jìn)行篩料，實(shí)際重量與設(shè)定值相等時(shí)，振動(dòng)給料停止。高爐上料控制系統(tǒng)的軟件部分采取結(jié)構(gòu)化編程方法，將不同功能的程序分別寄存于不同的塊中，主程序塊OB1在使用時(shí)可以調(diào)用不同功能的程序。

3.1槽下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)控制

（1）燒結(jié)、焦炭、球團(tuán)、焦丁稱量斗的稱量控制：發(fā)出排料信號(hào)時(shí)，礦石稱量斗閘門開啟排料。稱量值是控制值得5%時(shí)，稱量斗閘門關(guān)閉，料空信號(hào)發(fā)出。稱量斗閘門關(guān)閉并稱空后，振動(dòng)篩啟動(dòng)運(yùn)行。稱量值達(dá)到經(jīng)補(bǔ)正的控制值時(shí)，振動(dòng)篩停止，進(jìn)行滿稱量。當(dāng)達(dá)到110%的經(jīng)補(bǔ)正控制值時(shí)，報(bào)警信號(hào)發(fā)出。啟動(dòng)振動(dòng)篩T秒后，一直未發(fā)出斗滿信號(hào)，則認(rèn)為發(fā)生上卡料情況，上卡料報(bào)警。打開閘門打開T秒后，未出現(xiàn)空信號(hào)，則認(rèn)為發(fā)生下卡料情況，下卡料報(bào)警。

（2）槽下稱量斗的放料順序：依照料單內(nèi)選擇的倉(cāng)號(hào)放料，若上一個(gè)稱量斗開啟閘門，空信號(hào)發(fā)出，則發(fā)出下一個(gè)斗排料命令。

3.2主卷上料小車的連鎖控制

主卷上料小車依據(jù)與槽下、爐頂程序的銜接完成對(duì)料車的上、下運(yùn)行的自動(dòng)控制，同時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)操作，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的松繩、過卷等故障緊急響應(yīng)，確保料車能夠安全可靠的運(yùn)行。主卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)操作和主卷揚(yáng)機(jī)和其它設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系：

（1）主卷揚(yáng)機(jī)采取變頻調(diào)速控制，自動(dòng)操作控制時(shí)，PLC發(fā)出啟動(dòng)命令信號(hào)，當(dāng)料車裝燒結(jié)礦或者燒結(jié)礦同其它雜礦混裝時(shí)，由對(duì)應(yīng)的料坑礦石漏斗閘門關(guān)上后，由此關(guān)閉信號(hào)發(fā)出。當(dāng)料車裝焦炭時(shí)，由對(duì)應(yīng)的焦炭稱量漏斗閘門關(guān)閉信號(hào)發(fā)出。

（2）當(dāng)向上運(yùn)行的料車抵達(dá)檢查點(diǎn)時(shí)，檢查受料漏斗是否料空，以及料罐上密封閥和上料閥是否關(guān)閉。若受料斗未出現(xiàn)了空信號(hào)，即受料斗有料，或上密封閥和上料閥沒有關(guān)閉，則主卷揚(yáng)機(jī)自動(dòng)停止于檢查點(diǎn)附近，到受料斗發(fā)出料空信號(hào)后，同時(shí)需要上密封閥和上料閥曾開啟過，并且目前處于關(guān)閉狀態(tài)，則重新慢速開啟主卷揚(yáng)機(jī)。

（3）料車進(jìn)行程序空走行或非程序空走行時(shí)，料車到達(dá)爐頂極限位置，主卷揚(yáng)機(jī)停止后并延時(shí)5秒，主卷揚(yáng)機(jī)自動(dòng)開啟運(yùn)行，料車向下運(yùn)行。

（4）主卷揚(yáng)機(jī)有以下聯(lián)鎖，裝料程序一直處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，主卷揚(yáng)機(jī)不可以開啟（除手動(dòng)操作）。若相應(yīng)焦炭稱量漏斗或料坑礦石漏斗閘門開啟以后沒有關(guān)閉好，主卷揚(yáng)機(jī)不可以開啟。在工作程序圖上，當(dāng)料車向上運(yùn)行到達(dá)檢查點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的上密封閥、上料閥應(yīng)該開啟而沒有開啟，或者開啟后沒有完全關(guān)閉，即相應(yīng)受料漏斗料未空，料車應(yīng)停止于檢查點(diǎn)附近。

（5）主卷揚(yáng)機(jī)和其它系統(tǒng)的關(guān)系。主卷揚(yáng)機(jī)停止運(yùn)行后，空料車處在料坑下的裝料位置時(shí)，啟動(dòng)裝料程序控制系統(tǒng)；料車處在料坑下部裝料位置，主卷揚(yáng)機(jī)停止后，相應(yīng)焦炭稱量漏斗或料坑礦石漏斗的閘門方可開啟。主卷揚(yáng)機(jī)加速啟動(dòng)運(yùn)行，依照程序相應(yīng)的焦炭篩或礦石稱量漏斗閘門等方可開啟。進(jìn)行料罐料空檢查的同時(shí)或稍后進(jìn)行低速檢查。

3.3爐頂布料設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)控制

依照生產(chǎn)工藝需求，高爐爐頂布料主要是控制布料溜槽傾動(dòng)角和旋轉(zhuǎn)角，如圖是布料程序流程圖。

4、結(jié)論

高爐工序過程要求較高，上料配料需要精準(zhǔn)。根據(jù)高爐上料工藝流程，各設(shè)備之間需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆?lián)鎖控制，若上料緩慢，非常影響生產(chǎn)節(jié)奏，若上料錯(cuò)誤，將影響后續(xù)的高爐生產(chǎn)，甚至?xí)?dǎo)致休風(fēng)和停產(chǎn)等生產(chǎn)事故，因此使用人工操作運(yùn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力。采用高爐上料自動(dòng)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作的繼電器控制，提高了上料控制的安全性和可靠性。目前，高爐上料自動(dòng)控制已普遍運(yùn)用于鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)之中。

參考文獻(xiàn)

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