爐前TMT三大機(jī)控制系統(tǒng)可靠性升級(jí)項(xiàng)目

馬 寧

（唐山首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司，河北 唐山 063000）

1 概述

TMT爐前三大機(jī)分別包括泥炮機(jī)、開口機(jī)、溝蓋機(jī)。高爐爐前出鐵場(chǎng)有四個(gè)出鐵口，每個(gè)出鐵口都配有一套三大機(jī)，每套出鐵口設(shè)備均配有一組液壓閥臺(tái)，通過閥臺(tái)上的電磁閥、比例閥控制設(shè)備的運(yùn)行；開口機(jī)、溝蓋機(jī)運(yùn)行需要200bar系統(tǒng)壓力，泥炮機(jī)運(yùn)行需要315bar系統(tǒng)壓力，PLC系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所選擇的設(shè)備來控制液壓站電磁閥為現(xiàn)場(chǎng)提供對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)壓力。

圖1 油路示意圖

該液壓系統(tǒng)有3臺(tái)主泵、1臺(tái)循環(huán)泵、2套蓄能器，正常工作時(shí)三臺(tái)主泵的狀態(tài)為一臺(tái)運(yùn)行（為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行提供液壓驅(qū)動(dòng)力）、一臺(tái)熱備（當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)出鐵場(chǎng)同時(shí)動(dòng)作設(shè)備或者蓄能器壓力不足時(shí)該泵自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行）、一臺(tái)停用（冷備狀態(tài)，可手動(dòng)啟動(dòng)該泵運(yùn)行），每臺(tái)主泵配有一套出口電磁閥（選擇輸出200bar或者315bar），油箱上有一組油箱出口電磁閥分別與3臺(tái)主泵對(duì)應(yīng)（該組電磁閥得電時(shí)與200bar管路接通，失電時(shí)與315bar管路接通），還有1個(gè)油路互通電磁閥（失電時(shí)200bar管路與315bar管路接通）；當(dāng)運(yùn)行開口機(jī)或溝蓋機(jī)時(shí)，主泵出口200bar管路電磁閥及對(duì)應(yīng)的油箱出口200bar管路電磁閥打開，向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供200bar系統(tǒng)壓力，當(dāng)運(yùn)行泥炮機(jī)時(shí)，主泵出口315bar管路電磁閥打開，向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供315bar系統(tǒng)壓力（液壓系統(tǒng)示意圖見圖1，以其中一臺(tái)主泵舉例）。

2 爐前三大機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)有控制方式及其缺陷

最初該系統(tǒng)具備以下控制方式：

①通過HMI系統(tǒng)在主控室進(jìn)行全自動(dòng)和手動(dòng)操作；②通過現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)操作；③通過遙控器遙控操作；④事故狀態(tài)下的液壓系統(tǒng)切換控制：指當(dāng)1#出鐵場(chǎng)液壓油路設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，手動(dòng)切換油路系統(tǒng)，通過4#出鐵液壓油路驅(qū)動(dòng)1#出鐵場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行，從而確保爐前連續(xù)生產(chǎn)；⑤緊急模式：為防止PLC系統(tǒng)故障或液壓站主泵故障造成設(shè)備無法動(dòng)作，而配備的一種應(yīng)急操作模式，即由PLC系統(tǒng)控制改為電氣控制，通過蓄能器提供的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，根據(jù)信號(hào)變送器的預(yù)設(shè)值將模擬量信號(hào)傳輸至比例閥從而控制開口機(jī)、泥炮機(jī)的運(yùn)行速度。

前四種模式都是通過PLC系統(tǒng)來控制設(shè)備的運(yùn)行，一旦PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，就只能通過緊急模式來控制設(shè)備運(yùn)行，但是，通過緊急模式控制設(shè)備運(yùn)行也存在以下三個(gè)方面的問題：

①緊急模式可以完成一次溝蓋機(jī)移蓋、泥炮機(jī)堵口操作，但無法實(shí)現(xiàn)開口機(jī)連續(xù)多次地鉆眼操作；②通過緊急模式運(yùn)行設(shè)備時(shí)，200bar油路管路與315bar油路管路連通，這對(duì)200bar油路系統(tǒng)管路沖擊較大，易造成油路系統(tǒng)及液壓設(shè)備故障，無法保證三大機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；③如果控制系統(tǒng)的24V電源出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致緊急模式也無法使用。

3 控制系統(tǒng)升級(jí)改造方案

為了提高該系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，保證高爐爐前生產(chǎn)的連續(xù)性，現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行以下改造升級(jí)工作：

（1）給液壓站主泵及循環(huán)泵增加直起控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)PLC系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致液壓站主泵及循環(huán)泵無法運(yùn)行時(shí)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)直接控制各個(gè)泵的運(yùn)行，從而為三大機(jī)提供連續(xù)不斷地驅(qū)動(dòng)力。

（2）給液壓站主泵出口壓力電磁閥及油路切換電磁閥增加控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，確保PLC系統(tǒng)故障時(shí)能手動(dòng)控制液壓系統(tǒng)電磁閥，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇輸出200bar壓力和315bar壓力。

（3）給200bar、315bar油路互通電磁閥及蓄能器電磁閥增加控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，確保315bar油路系統(tǒng)不會(huì)對(duì)200bar油路系統(tǒng)造成沖擊，并且保留蓄能器的應(yīng)急使用功能。

（4）給24V控制電源系統(tǒng)增加冗余電源，即使有一路24V電源出現(xiàn)故障也不影響設(shè)備的正常運(yùn)行，大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。

（5）增加液壓站主泵異常預(yù)警功能，將程序中主泵異常狀態(tài)點(diǎn)與爐前三大機(jī)警報(bào)器做關(guān)聯(lián)輸出，實(shí)現(xiàn)當(dāng)液壓站出現(xiàn)主泵狀態(tài)異常時(shí)，爐前四個(gè)出鐵場(chǎng)警報(bào)器鳴響，發(fā)出報(bào)警，確保生產(chǎn)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而盡快聯(lián)系維檢人員處理。

4 成果與效益

圖2 歷年成果及效益對(duì)比

通過以上改造結(jié)合原有的緊急模式控制（即通過信號(hào)變送器輸出電流信號(hào)的大小控制比例閥的開度，從而控制設(shè)備的運(yùn)行速度及壓力），這種新的控制方式解決了PLC系統(tǒng)或24V控制電源出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致爐前三大機(jī)無法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的問題，滿足生產(chǎn)工藝需要，也為處理設(shè)備故障爭(zhēng)取了充足的時(shí)間。

從2009年京唐公司一期1#、2#高爐投產(chǎn)開始至2014年年底，爐前三大機(jī)累計(jì)發(fā)生影響生產(chǎn)故障12起，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致爐前開口機(jī)、泥炮機(jī)燒毀，造成高爐減風(fēng)，累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失約2150萬元，2015年該改造項(xiàng)目實(shí)施后至今，爐前三大機(jī)未再發(fā)生過一起影響生產(chǎn)故障。