新余钢铁有限责任公司11#高炉易地大修工程炉顶PLC自动控制系统的开发及应用

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　　摘要：炉顶系统是新钢集团公司11#高炉工程建设项目之一，主要通过PLC控制装置实现对整个炉顶系统主要设备的监控，完成按照生产需要控制炉顶设备将炉料装入料罐，同时正确控制炉顶设备实现炉料在炉内的准确分布，满足高炉生产
　　关键词： 炉顶、装料、布料
　　Abstract: new steel group company top system is 11 blast furnace in one of the engineering construction projects, mainly through the PLC control device for the entire top system realization of main equipment of monitoring, complete in accordance with the production needs to control equipment will burden in material roof tank and the right control top equipment in furnace burden realize accurate distribution, meet the blast furnace production
　　Keywords: top, with makings, cloth
　　
　　
　　中图分类号： F416.31 文献标识码：A 文章编号：
　　
　　一. 项目概况
　　 炉顶项目是公司11＃高炉工程建设项目之一，根据项目设计，本高炉炉顶采用串罐式无料钟炉顶装料设备。它由一个受料罐和一个称量料罐以及传动箱，布料溜槽和相应的阀门以及均压、排压，探尺等系统组成.
　　
　　二、设计范围及主要内容
　　 炉顶设有独立的PLC控制系统。主要通过PLC控制装置实现对整个炉顶系统主要设备的监控，完成按照生产需要控制炉顶设备将炉料装入料罐，同时正确控制炉顶设备实现炉料在炉内的准确分布
　　
　　三、工艺流程简介
　　 首先，来自槽下已配好的料通过上料主皮带送入炉顶受料罐备用，当下料罐料空，各相应阀门已开关到位，则受料罐向称量下料罐放料。料罐装料OK，等待布料。
　　 如果高炉未禁止布料，则对下料罐进行均压，然后开下密封阀，同时根据程序设定，倾动角α、旋转β角已按控制要求动作，当旋转角已到步进角范围时，开料流调节阀，向高炉布料。
　　 布料完毕，开关相应阀门，等待装料
　　
　　四、控制系统配置介绍和设计原则
　　 炉顶控制系统选用的是西门子公司的PLC系统，本系统设计一个S7-400 PLC主站，通过profibus-DP下挂三个ET200M子站，同时各编码器、变频器也通过profibus-DP网与PLC连接。 PLC和上位机画面的通讯采用TCP/IP协议。
　　
　　五、控制方案介绍
　　阀门控制
　　 炉顶阀门控制方式包括：操作箱就地控制、 PLC自动控制、 PLC带连锁的手动控制、 PLC解锁单动控制。高炉常规用的是PLC自动控制。
　　 炉顶称量料罐料空、料满信号的控制可通过上位选择来自雷达料位、料罐重量或采用时间方式。
　　
　　2、均压、排压系统控制
　　 a）均压系统
　　 高炉一次均压采用半净煤气，二次均压采用氮气。均压工作制度有三种可供选择：
　　 1）一均常开制
　　 2）一均常关制
　　 3）取消二次均压制
　　 在生产中根据生产状况任选一种，常规使用一均常开制
　　 b）排压系统
　　 本高炉炉顶设有一个均压放散阀和一个紧急放散阀，压力正常放散使用均压放散阀，紧急放散阀是在压力料罐压力高于炉顶压力 0.015 ~ 0.02 MPa时，自动开启紧急放散阀，直到压差降至 0.005 ~ 0.01 MPa自动关闭紧急放散阀
　　
　　
　　3、炉顶无料钟布料溜槽的控制
　　 ａ、布料方式：
　　 布料溜槽布料的方式有四种：环形布料、螺旋布料、扇形布料、定点布料
　　环形布料和螺旋布料为全自动工作，扇形和定点布料为手动启动后自动工作
　　1）、环形布料：又分单环和多环布料。单环时倾动角在一个固定的角度布料。多环布料是布料溜槽每转过设定好的圈数后倾动角上抬或下降到下一个设定角度布料，是常规布料方式。
　　 2）、螺旋布料：是布料溜槽在作匀速的回转（旋转角）运动，同时作径向（倾动角）运动，而形成的变径螺旋形炉料分布。其径向运动是布料溜槽由外向里（也可以由里向外转），改变倾角而获得的，摆动速度由慢变块（或由快变慢）。这种布料方法能把炉料布到炉喉截面任一部位。
　　b、无料钟布料溜槽的倾动角（α角）控制
　　 布料溜槽的倾动角（α角）工作在10°至53°的范围内，倾动角的值预先设定，矿石和焦炭的角度可以分别设定，此次设计有五种料线高度的倾角，每种料线分为10等分。（详见布料设定画面）
　　
　　c、无料钟布料溜槽的旋转角（β角）控制
　　当程序判断允许布料，探尺已提升到上部停尺零位时，下密压紧开的命令一发出，布料溜槽根据程序判断是正转或反转开始启动。
　　 当布料完毕，下密压紧关到位信号一来，布料溜槽停止旋转。同时下一罐料布料的起始位置，按要求步进60°，对溜槽开始布料的起始角（步进角），程序有记忆，跟踪功能，同时每次布料溜槽要到达步进角的位置时（未取消步进角），才能打开料流调节阀布料
　　
　　
　　d、无料钟料流调节阀的（γ角）控制
　　 料流调节阀为液压阀，工作范围为0°-63°，用互为备用的两路比例阀油路控制系统，料流调节阀只有在下密封阀开到位后才允许打开到要求的角度，开始布料，在料空信号发出后全开，开到位后延时3s全关。
　　 工艺要求布料溜槽在转完设定环数的同时，炉料要正好布完，因而对不同的炉料，不同的料批重量和不同的布料环数，有不同的的下料速度，此下料速度需通过调节料流调节阀的开度来达到。
　　
　　 2、料流调节阀的工作制度
　　1）、自动选定角度：
　　 根据每批料的重量和设定的布料圈数自动计算出需要的下料速度值，然后与存储在数据库中的矿、焦料流曲线对比，自动选定料流调节阀的开度。选定后，该批料料流阀开度不再改变，一直以该角度布料。
　　2）、调整下一罐料的料流调节阀开度（自动修正角度）
　　开始选定角度的方法同自动选定角度，但在每布完一批料后记下误差，然后据此调整数据库中同类炉料的开度，经多次调整，误差将逐渐减少。
　　 3）、随时调整料流调节阀的开度
　　 布料时，不断根据称重料罐的重量与剩余时间（剩余圈数*t）计算所需料流速度（公式1，圈数为剩余圈数），对照料流曲线速度表内的矿、焦曲线设定好的料流调节阀的开度与现在料流调节阀的实际开度作比较，差值超过一定范围（0.3°，可调）时，调整料流阀角度，最后保证布料溜槽转完设定的圈数时，炉料要正好布完，发出料空信号。
　　八. 结束语
　　 作为高炉工程的重要组成部分，炉顶自动化系统的良好运行能为高炉的顺利生产提供可靠的保障，虽然已有前期高炉的许多宝贵经验，但优化工作仍要努力进行，我们开发小组会努力探索,积极攻关，会不断的优化和完善开发项目,以满足用户的需求, 提高生产力，基础自动化系统必将对公司高炉稳产、高效起到应有的作用。
　　
　　 参考文献：中冶京诚新钢11号高炉工艺控制要求任务。

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