2500m3高爐的頂壓控制

薄巍

摘 要：煉鐵高爐內(nèi)部是一個(gè)高溫、高壓的還原性密閉空間，高爐頂壓是高爐爐況的一個(gè)重要參數(shù)，它是整個(gè)高爐爐內(nèi)的氣體流動(dòng)、高爐透氣性的一個(gè)綜合體現(xiàn)。高爐頂壓的穩(wěn)定有利于高爐內(nèi)鐵礦石的還原反應(yīng)，一個(gè)1000m3以上的爐況良好的高爐，頂壓的波動(dòng)范圍不會(huì)超過±3kPa。這就給高爐的自動(dòng)化控制提出了更高的精度要求。本文主要介紹了宣化鋼鐵公司2500m3高爐的頂壓控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：設(shè)備冗余 前饋控制 過程站

中圖分類號(hào)：TF54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）02（a）-0004-02

1 宣鋼2500m3高爐控制系統(tǒng)

宣鋼2500m3高爐的控制系統(tǒng)采用美國(guó)ABB公司的AC800F控制系統(tǒng)。其PLC控制硬件分為爐頂系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、噴煤系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)和本體系統(tǒng)6個(gè)過程站，其中頂壓的輸入輸出控制涉及爐頂系統(tǒng)和本體系統(tǒng)兩個(gè)過程站。

2 頂壓反饋系統(tǒng)

宣鋼2500m3高爐的頂壓是通過4個(gè)減壓閥組來調(diào)節(jié)，4個(gè)減壓閥組后在串聯(lián)TRT（余壓發(fā)電）系統(tǒng)，在調(diào)節(jié)高爐頂壓的同時(shí)，可以進(jìn)行發(fā)電。

2.1 硬件的冗余設(shè)計(jì)

首先，在爐頂控制站安裝兩個(gè)頂壓A、B反饋信號(hào)，在本體控制站安裝兩個(gè)頂壓C、D反饋信號(hào)，這兩對(duì)信號(hào)再分別進(jìn)行比較，各選出一路正常信號(hào)爐頂上升管壓力1和爐頂上升管壓力2輸出到TRT。

其次，把從主控室到動(dòng)力廠TRT的信號(hào)傳輸線設(shè)計(jì)為2路。信號(hào)分別由本體控制站輸出模件與爐頂控制站輸出模件給出。TRT靜葉調(diào)節(jié)時(shí)，主要選擇1路信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果1路信號(hào)發(fā)生故障，程序自動(dòng)地調(diào)節(jié)到2路上進(jìn)行調(diào)節(jié)，不會(huì)影響高爐生產(chǎn)。設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

2.2 程序的冗余設(shè)計(jì)

頂壓反饋保護(hù)程序通過ABB的AC800F9.1編程實(shí)現(xiàn)的，如果兩個(gè)頂壓反饋都正常（是否正常，通過程序自動(dòng)判斷：兩個(gè)頂壓值求差，取絕對(duì)值，如果該值﹤5，認(rèn)為正常），則由工長(zhǎng)通過頂壓趨勢(shì)判斷，哪一個(gè)波動(dòng)更小，就在操作員站的操作畫面上通過按鈕選擇哪一個(gè)；如果兩個(gè)頂壓有一個(gè)不正常（頂壓差的絕對(duì)值≥5，表明兩個(gè)頂壓相差較大，其中某一個(gè)可能有故障），則進(jìn)行進(jìn)一步自動(dòng)判斷。根據(jù)頂壓調(diào)節(jié)原理，在頂壓穩(wěn)定、調(diào)節(jié)正常的情況下，頂壓設(shè)定值和反饋值應(yīng)該是趨于等值的。那么用兩個(gè)頂壓值分別減去設(shè)定值，如果有一個(gè)其差的絕對(duì)值≥3，說明該頂壓有故障，程序自動(dòng)切換頂壓值到絕對(duì)值<3的那一個(gè)上。最壞的情況，如果兩個(gè)頂壓都不正常，那么屬于緊急情況，可自動(dòng)選擇到與頂壓值相差無幾的除塵器后煤氣出口管壓力。具體程序見表1。

在本體操作站上的爐頂上升管壓力2的獲得可參考表2。

3 頂壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為了控制爐頂壓力，在爐頂安裝了4個(gè)減壓閥：減壓閥A、減壓閥B、減壓閥C、減壓閥D。其中減壓閥組A、C開度的反饋信號(hào)接在本體控制站。減壓閥組B、D開度的反饋信號(hào)接在爐頂控制站。同頂壓信號(hào)一樣，起到了雙保險(xiǎn)的作用。

減壓閥組執(zhí)行機(jī)構(gòu)在程序上是通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)的，控制輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電流（4～20mA），從而控制減壓閥組的開度大小。4mA代表輸出到減壓閥是0%的開度信號(hào)，20mA代表輸出到減壓閥是100%的開度信號(hào)，中間的開度值與電流信號(hào)成線性關(guān)系。PID參數(shù)塊通過頂壓設(shè)定值與反饋值的偏差，自動(dòng)調(diào)整輸出電流，控制減壓閥組的開度大小，使頂壓的實(shí)際值趨近于工長(zhǎng)的設(shè)定值，維持高爐頂壓的穩(wěn)定。

同時(shí)，我們?cè)谠O(shè)定值的輸入上也采取了保護(hù)措施。頂壓的設(shè)定需要高爐操作工長(zhǎng)根據(jù)高爐的實(shí)時(shí)爐況在高爐操作畫面上輸入設(shè)定值。我們從安全角度考慮，在程序上給這個(gè)設(shè)定值設(shè)置了一個(gè)上限300（可在線修改），即工長(zhǎng)如果不小心輸入了比300大的值，程序就會(huì)自動(dòng)屏蔽，并彈出對(duì)話框提示工長(zhǎng)進(jìn)行了錯(cuò)誤的操作。

4 結(jié)語

宣鋼2500m3高爐的頂壓控制系統(tǒng)自投用以來，一直運(yùn)行穩(wěn)定，頂壓波動(dòng)范圍控制在±3kPa以內(nèi)。高爐生產(chǎn)從來沒有出現(xiàn)過因?yàn)楣らL(zhǎng)失誤或者模件損壞或者信號(hào)不正常而影響其頂壓調(diào)節(jié)的事故。保證了工藝生產(chǎn)過程穩(wěn)定，為提高宣鋼生鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。

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