冶金高爐工程自動化儀表的安裝要點

楊興志

[摘? ? 要]伴隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進，冶金行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。對于冶金行業(yè)而言，自動化儀表的大量使用，較大的提升了冶金企業(yè)的綜合效益。文章以冶金高爐工程自動化儀表為研究對象，詳細論述了自動化儀表的安裝要點以及注意事項，旨在全面提升冶金行業(yè)自動化儀表的使用效果，推動企業(yè)健康有序發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]高爐;自動化儀表;安裝;調(diào)試

[中圖分類號]TM75 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–0–02

Discussion on the Installation of Metallurgical Blast Furnace Engineering

Yang Xing-zhi

[Abstract]With the continuous progress of China's industrialization process， the metallurgical industry is developing rapidly.For the metallurgical industry， the large use of automated instruments has greatly improved the comprehensive benefits of metallurgical enterprises.With the automatic instrument as the research object， the installation points and precautions are discussed in detail， aiming to comprehensively improve the use effect of the automatic instrument in the metallurgical industry and promote the healthy and orderly development of the enterprise.

[Keywords]blast furnace; automatic instrument; installation; debugging

相較于其他行業(yè)而言，冶金行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境十分苛刻。其生產(chǎn)環(huán)境具備振動強、粉末的濃度較高，生產(chǎn)溫度較高等特性，在這種生產(chǎn)環(huán)境下，自動化檢測儀表適應(yīng)環(huán)境的能力極強，能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場對所有數(shù)據(jù)信息進行有效讀取。這樣能夠切實降低現(xiàn)場檢測人員數(shù)量，避免惡劣的生產(chǎn)環(huán)境帶給人員的身體健康損害，還能提升數(shù)據(jù)讀取效率和精準(zhǔn)度。本文以高爐自動化儀表系統(tǒng)為研究對象，詳細論述了自動化儀表的安裝要點以及注意事項，解決安裝中面臨的問題。

1 高爐儀表工程概述

高爐自動電氣儀表裝置設(shè)計及安裝施工是整個高爐系統(tǒng)工程的重要組成部分，在工藝制造中有工業(yè)眼睛之稱。隨著工業(yè)自動控制技術(shù)水平的日益提升，現(xiàn)代智能儀器和PLC以及DCS等計算機技術(shù)控制系統(tǒng)在高爐制造中的應(yīng)用，其影響也愈來愈大，地位越來越高。某高爐儀器儀表工程項目按產(chǎn)品體系，主要包括以下幾個組成部分：室外綜合管路儀表、供料及上料控制系統(tǒng)儀表、本體及附件系統(tǒng)工程儀表、出鐵場控制系統(tǒng)儀表、水沖洗儀表、熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)儀表、煙氣清理控制系統(tǒng)儀表、通風(fēng)機站儀器儀表、煙氣余壓發(fā)電TRT系列儀表和噴煤系列儀表等控制系統(tǒng)。

2 高爐自動化儀表的特點

自動化儀表在高爐流程中，點多、線路長、范圍廣，包括測定溫度、壓力、空氣流速、重量、物位、機械測量及化學(xué)成分分析等。工藝參數(shù)監(jiān)視系統(tǒng)布置于高爐內(nèi)的全部控制系統(tǒng)，能夠隨時隨地監(jiān)視著高爐的工作狀態(tài)，為生產(chǎn)操作提出了科學(xué)的根據(jù)。

3 高爐自動化儀表的安裝要點

為了更好地確保高爐自動化檢測儀表作用的良好發(fā)揮，并且能夠有效地促進其產(chǎn)品質(zhì)量的改善，就必須要對自動化儀表的運行等情況進行跟蹤和控制。然而，在實際的安裝使用中，由于受到了產(chǎn)品的安裝主體部件、安裝手段和操作模式以及產(chǎn)品進行安裝調(diào)試等因素嚴(yán)重干擾，對于自動化儀表的功能發(fā)揮影響甚大。因此，為更好地發(fā)揮檢測儀表的作用，結(jié)合某高爐工程為例，總結(jié)其自動化儀表系統(tǒng)的安裝、檢測及調(diào)試技術(shù)要點。

3.1 高爐溫度自動化儀表的安裝

高爐本體溫度測量為爐基、爐底、爐缸、冷卻壁溫度控制;高爐喉十字測量，熱風(fēng)爐頂、供熱量溫度傳感器均為熱電偶、熱電阻。根據(jù)測量范圍，測量環(huán)境及條件的差異采用了B分度，S分度，K分度熱電偶以及PT100熱電阻等，并設(shè)置了各種類型的補償引線，以進行溫度補償。

對于高爐溫度自動化儀表來說，困難和要點就在于爐體內(nèi)WRN-230熱電偶的裝配。這些熱電偶都是采用鋼結(jié)構(gòu)安裝或者由土建專業(yè)人員預(yù)先利用在爐腹?fàn)t缸冷卻墻、爐底磚襯等處預(yù)留的管道，作法蘭聯(lián)接方式進行法蘭聯(lián)接而緊固在高爐爐殼上的。熱電偶安裝后，需要在熱電偶上部高爐殼體處焊接鐵板進行保護，防止安裝及檢修人員將熱電偶踩壞。

因為高爐自然本體空間狹小、無法進行接地等因素，所以此處的熱電偶通常是不帶接地盒的，而是在爐體平臺上集中設(shè)有接地盒。高爐爐基、爐底溫度等檢測點，必須根據(jù)工程圖紙的設(shè)計要求在碳磚上劃線，砌爐工要根據(jù)劃線開的槽式進行埋設(shè)。開的槽式需要確定長度和寬窄，并確保將所有電偶管都埋入碳磚，在安裝后也要用碳塊或木鍥夾緊，以防松動。在全部安裝工作完畢之后，要逐個檢查各種電偶管，即檢查是不是有斷偶、斷裂以及凹凸不平的碳磚表面現(xiàn)象。因為爐基爐底的電偶都是一次裝配，在生產(chǎn)中缺少大修更新的機會，因此要求熱電偶安裝時要反復(fù)測量，確保安裝質(zhì)量。

高爐溫度自動化儀表出現(xiàn)顯示異?；蛘吖收?，可從以下幾個方面進行排查：①檢查熱電偶是否損壞。②檢查接線箱的接線端點有無牢靠、正負極性有無接反。③檢查熱電偶的補償引線絕緣能否正常工作。④檢測通過保險柵、輸入卡件等檢測電路中的電路元件工作是否異常。

3.2 高爐壓力測量儀表的安裝

高爐生產(chǎn)運營控制系統(tǒng)要通過檢測冷風(fēng)流速氣壓，熱風(fēng)爐雙加熱高溫燃燒爐、空氣、煤氣流速壓強，煙氣入口引風(fēng)流速壓強，燃料介質(zhì)氧化物，加壓空氣、氮氣、蒸汽、煤氣以及高爐內(nèi)煤氣流速壓強等來進行自動控制，因此，壓力測量儀表的安裝尤為重要。壓力取源元件的選取地點應(yīng)選在空氣介質(zhì)流動平穩(wěn)的區(qū)域;加壓取源部分和高溫取源部分在同一個管線上時，加壓取源部分應(yīng)裝設(shè)于高溫取源部分的上側(cè)，端部不應(yīng)高于工藝設(shè)備或管線的內(nèi)部。在測定高溫超過60 ℃的液體、蒸氣的壓強時，就地裝設(shè)的壓力計的高溫取源部分宜帶環(huán)形彎曲或冷凝彎。

壓取源件在傾斜的工藝管線上安裝時，取壓孔的部位必須遵守下列規(guī)定：①當(dāng)測定氣體的壓強時，在工藝管路上部;②在計算液體壓力值時，在工藝技術(shù)管路底面與工藝管路的水平中心點成0°～45°的角度區(qū)域內(nèi);③測定總蒸氣壓時，取壓點取在工藝管道的上半部以及下半部，與工藝管路水平中心線呈0°～45°的夾角范圍內(nèi)。

壓力測量儀表的出現(xiàn)顯示異?；蛘吖收?，可從以下幾個方面進行排查：①檢查安裝問題造成測量異常情況。②檢查導(dǎo)壓管的管壁是否有腐蝕積垢，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象導(dǎo)致測量異常。③檢查壓力變送器本身是否異常。④檢測通過保險柵、輸入卡件等檢測電路中的電路元件工作是否異常。⑤檢查是否存在電磁干擾問題。

3.3 高爐流量測量儀表的安裝

高爐流量檢測儀表的設(shè)置時必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，對儀器左右的垂直管段（包含閘門、彎頭、縮管和各種導(dǎo)致介質(zhì)流線產(chǎn)生變化的截流設(shè)備）尺寸嚴(yán)格要求。確因位置問題而無法確定的直管段，則要盡可能取得最長直管段，并按儀表技術(shù)規(guī)定做好前后直管段的比例分配。確定了流速檢測儀表過程的安裝方向。以保證流體參數(shù)介質(zhì)在生產(chǎn)過程中方向和測量裝置流向保持一致，以防止測量誤差或測不到流量信息。分體式流量計的安裝：

電磁流量計在實際工作中，會因為各種故障而導(dǎo)致計量錯誤的現(xiàn)象，可從以下幾個方面進行排查：①檢查介質(zhì)中是否含有氣泡或者介質(zhì)非滿管;②測設(shè)備是否安裝的不合理導(dǎo)致流動畸變，沉淀和結(jié)垢等問題影響了測量;③外部電磁的干擾影響測量結(jié)果。

3.4 接地干擾的處理

高爐TRT余壓發(fā)電系統(tǒng)的儀表檢測主要為：①發(fā)電機的入、出壓、流速、溫度測量;②電機軸位移、軸振動檢測控制;③儀表煤氣防爆措施。

在試車過程中，發(fā)現(xiàn)潤滑油站啟動后，溫度儀表檢測顯示異常，監(jiān)視器信號頻繁跳動。通過分析，考慮有以下幾種原因：①實際的測溫測量設(shè)備不能精確計量，一體化溫度模塊不準(zhǔn)確。②潤滑油站電動機電纜與余熱發(fā)電機出口溫度電纜之間是否同走一路電纜橋架。③電源和儀器共地，干擾信號來自電源本身。④余熱發(fā)電機出口溫度信號電纜屏蔽線連接不可靠用。排除法查找并確定原因，具體操作如下。

（1）對溫度模塊進行校驗。將調(diào)節(jié)余熱發(fā)電機進出口溫度的所用一體化模組拆下，并通過訊號控制器提供毫伏訊號校準(zhǔn)。根據(jù)此校驗結(jié)果，模塊可以更精確指示實際環(huán)境溫度，從而消除了一體化模塊因自身造成實際環(huán)境溫度無法精確檢測的可能性。

（2）電纜干擾原因的排除。經(jīng)檢驗，潤滑油站的電動機電纜和余熱發(fā)電機出口溫度電纜敷設(shè)時為同走的一路電纜橋架。根據(jù)排查結(jié)果，將余熱發(fā)電機出口的溫度電纜進行重新鋪設(shè)，確保溫度電纜與動力光纜敷設(shè)不在同一路橋架。但電機出口溫度檢測仍存在誤差。

（3）干擾信號來自電源的排除。經(jīng)檢測后，各種溫度電壓檢測電路均指向正確無誤，故消除了因開關(guān)電源與儀器共地，影響信息直接來自開關(guān)電源的可能性。

（4）確定原因為屏蔽線接地不牢。為進一步排除信號干擾，做了如下工作：①找到了余熱發(fā)電機出口高溫檢測回路線纜上的屏蔽線后，將其屏蔽線懸空，但高溫顯示比實際高溫時仍偏高，此現(xiàn)象更證明了干擾信息來源于線纜屏蔽接地;②使其與屏蔽線更緊密地相連（監(jiān)控室中），而盡管現(xiàn)場屏蔽線已懸空，但故障現(xiàn)象仍未能緩解;③將其與屏蔽線再次可靠地接通后（現(xiàn)場），控制室屏蔽線懸空，但故障問題仍未能徹底解決;④將其屏蔽線的兩頭（現(xiàn)場和監(jiān)控室）進行連接，故障現(xiàn)象可以解決。實際檢測的熱電阻輸出值與一體化溫度模塊指示溫度一致。

因此，為了避免接地干擾自動化儀表的準(zhǔn)確度，在儀表施工過程中應(yīng)注意以下工作：①將儀表盤柜盡量地與動力電氣柜分別設(shè)置，以防止強電對微弱電信號干涉，同時儀表線纜和動力線纜盡可能分別敷設(shè)。需要相交時宜成直角形。當(dāng)儀表線纜和動力線纜需要共用一路橋架敷設(shè)時，需要儀表線纜和動力線纜盡可能間隔，層次分明，并通過金屬隔板進行屏蔽，以避免強磁場和強靜電場的危害和干擾。②在儀器、PLC控制系統(tǒng)、DCS的連接需要設(shè)有專門接地極，但不得與電氣強電共用同一接地極，以確保儀器測量控制的信號平穩(wěn)安全。③光纜具備較好的抗干擾性能，在與PLC控制系統(tǒng)互聯(lián)數(shù)據(jù)信息通信中盡量使用。

4 自動化儀表檢測及調(diào)試要點

4.1 自動化儀表的檢測

單臺儀器校驗須在室內(nèi)完成，且標(biāo)準(zhǔn)的測量設(shè)備儀表有質(zhì)量計量檢定合格證件，應(yīng)當(dāng)在有效的試驗期限內(nèi)，準(zhǔn)確度超過被校核的單臺儀器設(shè)備。校驗工作項目、指標(biāo)、方式等應(yīng)當(dāng)滿足產(chǎn)品技術(shù)說明書的有關(guān)規(guī)定，并按照產(chǎn)品工程設(shè)計圖樣中規(guī)范的量程，零點移動量，報警連鎖數(shù)、極限位值等予以校驗。校準(zhǔn)點通常不少于5個（0、1/4、1/2、3/4、1）。有禁油和脫脂條件的儀器需按規(guī)定做好禁油和脫脂處置，避免在安裝前污染。

測溫、氣壓、流速等儀器回路實驗在檢測儀器裝置、管道、線路設(shè)置齊全，且經(jīng)檢驗證明準(zhǔn)確無誤的情況下完成。

4.2 自動化儀表系統(tǒng)的調(diào)試

（1）在打點調(diào)試電路前，對各種信號變送器、傳感器、變換器、測試儀、訊號控制器、與編碼器形成接近的開關(guān)等，都應(yīng)該進行全方位檢測，以保持接線正確、動作安全。

（2）按工序產(chǎn)品設(shè)計和邏輯管理的編程需要，對高爐系統(tǒng)各類自動化儀表的仿真數(shù)據(jù)輸入出口（AI/AO）和開關(guān)點進入/出口（AI/AO）信息，和對PLC系統(tǒng)開展工程設(shè)計打點、調(diào)試過程。

（3）對部分自動化儀器的調(diào)試工作，需要在同有關(guān)工藝、電氣設(shè)備等專業(yè)人員密切溝通后，雙方共同確定聯(lián)鎖保護要求和功能上的正確性，并對在測試過程中有關(guān)電氣設(shè)備和裝置的正常工作狀況和安全保護情況進行了必要安全措施。

5 結(jié)束語

冶金行業(yè)的進步和發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷地得到改善和提升，產(chǎn)量和整個生命周期內(nèi)的產(chǎn)能均保持較高的穩(wěn)步增長。這就必然需要我們?nèi)ヅψ隽己脙x表設(shè)備的選型和正常的養(yǎng)護，使得儀表設(shè)備的生產(chǎn)操作過程順利進行，既保證了生產(chǎn)工藝的精確性，又保證了安全生產(chǎn)。

參考文獻

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[2] 余睿.新型儀表在高爐系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（15）：29.