120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)分析

吳麗平

【摘要】120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)通過對其基礎(chǔ)自動化和過程自動化工藝數(shù)據(jù)進行計算和分析，對自動煉鋼發(fā)送各項指令。各項技術(shù)的實行，現(xiàn)已基本無須人工進行干擾，據(jù)相關(guān)應用調(diào)查分析，此項系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高，設(shè)備能較好地滿足頂?shù)讖痛倒に嚠斨械母黝悘碗s控制的需求，獲得了大量好評。

【關(guān)鍵詞】自動化控制系統(tǒng);120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐;邯鋼;煉鋼廠

邯鋼煉鋼廠冶煉時運用120噸項層復吹技術(shù)，吹氧時間控制在15分鐘之內(nèi)，冶煉周期比較短。在這種時間比較短的情況這下，不僅要根據(jù)其所煉的鋼種對于含氮量的要求，決定在吹煉的各個時期之內(nèi)其底氣體的流量程度，把握好氬和氮的轉(zhuǎn)換時機，而且還要對吹氧的流量及壓力進行控制，這些都需有高水平的現(xiàn)代自動化控制技術(shù)來進行保證。邯鋼煉鋼廠的120號頂層復吹轉(zhuǎn)爐，其自動系統(tǒng)包含計算機、電氣控制及儀表控制三個系統(tǒng)，這個自動化的系統(tǒng)又可分成第一級的基礎(chǔ)自動化的系統(tǒng)和第二層的過程自動化的系統(tǒng)。此項系統(tǒng)運用，大大提高了轉(zhuǎn)爐自動化的程度，從而對工人體力勞動做到有效減少，同時，還可降低成本及能耗，全面提高質(zhì)量與產(chǎn)量，為實現(xiàn)標準現(xiàn)代化的操作，提供了生產(chǎn)調(diào)度及管理水平等相關(guān)的條件。本文將從過程自動化系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動化的各級系統(tǒng)兩方面對120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)加以分析，以便不斷完善當前使用方法，提高設(shè)備使用效率，為我國當前建設(shè)提供可靠的基礎(chǔ)保障[1]。

1.120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)工藝概況

當前，我廠120t轉(zhuǎn)爐其主要的技術(shù)參數(shù)包含這幾個方面：公稱容量現(xiàn)可達120噸，平均的出鋼量是125噸；底吹氣體的種類包含氬氣與氮氣兩種。平均的冶煉周期控制在35至40分鐘之內(nèi)，其中吹氧的時間為15分鐘；每個轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)量可達130萬噸，最大出鋼量為135噸左右。其工藝流程可參照圖1。

圖1 120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)工藝流程

120噸頂層復吹轉(zhuǎn)爐的項吹系統(tǒng)的主要設(shè)備氧槍，它具有兩項基本功能，即濺渣護爐時用作為氮氣通路及頂吹氧氣通路。為了確保冶煉工程的整體順利進行，整套系統(tǒng)配備了兩套氧槍，一備一用，這兩套氧其控制設(shè)備與檢測設(shè)備完全相同。

頂吹氧氣控制包含氧氣支總管氧氣流的控制及氧氣管路上的切斷閥的控制兩個方面，當轉(zhuǎn)爐設(shè)備在自動模式之下，其氧氣的切斷閥控制，主要是根據(jù)其它工藝條件的連鎖控制，簡而言之，就是在氧槍工作位及一次風機實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)的情況之下，氧槍下到其開閉氧點之時，其切斷閥自動，開始進行吹氧；氧槍上到其開閉的氧點之時，其切斷閥就自動關(guān)閉。值得注意的是，在整個轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)過程當中，不僅要求依據(jù)吹煉的具體情形，進行吹氧汽流的控制，而且還要求吹氧的壓力保持穩(wěn)定狀態(tài)。

120噸頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)采用的是LD-KGC 弱攪拌復吹的技術(shù)，將氬氣及氮氣作為其底吹攪拌的氣體，其供氣強度的范圍在0.005～0.15m3/min.t之間。底吹氣體經(jīng)由120噸轉(zhuǎn)爐的一側(cè)分送至8塊透氣的磚上。吹煉的時候，依據(jù)鋼水含氮量的多少來決定氣體切換時機及底吹模式。最后，在非吹煉期間，要通以較小流量氮氣以防止氣磚出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象。通個每段支路上的調(diào)節(jié)閥來控制底吹的流量，氬氣與氮氣的切換則是由安裝在氬氣和氮氣總管之上的切斷閥來實現(xiàn)的。

2.120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐過程自動化的系統(tǒng)

過程控制計算機系統(tǒng)，它全程對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)進行控制與管理，且協(xié)調(diào)連鑄和轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)同基礎(chǔ)自動化的協(xié)調(diào)相連接，以此實現(xiàn)對生產(chǎn)指令的執(zhí)行與下達的反饋，即是依據(jù)連鑄對象數(shù)據(jù)流出情況，安排相關(guān)人機接口。確保操作者可管理與監(jiān)視其所控制的生產(chǎn)過程，并實現(xiàn)相關(guān)必要數(shù)據(jù)的輸入及輸出， 達到過程自動化控制。120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐過程自動化的系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)爐調(diào)質(zhì)、鐵水管理、煉鋼控制、合金料控制、廢鋼管理、化驗數(shù)據(jù)處理、工藝參數(shù)維護、快速統(tǒng)計分析、開發(fā)站子、連鑄通訊(預留)10個子系統(tǒng)[2]。

過程控制計算機其系統(tǒng)采用的是Client/Server的結(jié)構(gòu)體系 ，它由網(wǎng)絡(luò)、開發(fā)級計算機、客戶機、服務(wù)器四大部分組成。同時，它的軟件則采用的是WINOWS-NT此類操作系統(tǒng)，實行的是TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

過程控制計算機其系統(tǒng)就服務(wù)器來說，采用的是COMPAQ PL 3000 Win-dows NT SERVER型的服務(wù)器。它的功能主要就是負責打印報表、數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)調(diào)質(zhì)、生產(chǎn)控制、轉(zhuǎn)爐等相關(guān)工作。且它的服務(wù)配配備先進大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫—SQL6.5，確保服務(wù)器可滿足整個系統(tǒng)當中的資料備份發(fā)、查詢及數(shù)據(jù)存儲功能。同時，它還擁有極高的伸縮性能，易于幫助在控制的過程中對更高一級的信息實現(xiàn)管理。

客戶機：在120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐過程自動化系統(tǒng)中，其監(jiān)控功能是通過與網(wǎng)上PC相連接來實現(xiàn)的，主要是供相關(guān)管理科室、轉(zhuǎn)爐、供轉(zhuǎn)爐的調(diào)度室進行使用。

開發(fā)級計算機：本廠選用的是高檔PC機，系統(tǒng)運行之前，其主要的功能就是對于模型的開發(fā)，且承擔相關(guān)應用軟件的調(diào)試及編制工作。投入運營之后，開發(fā)計算機離線，適用于開發(fā)新增模型、調(diào)試及修改應用程序以及相關(guān)的維護系統(tǒng)等功效。

網(wǎng)絡(luò)：120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐過程自動化的系統(tǒng)運用的是總線ENTERNET和星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及國際上通用的協(xié)議模式TCP/IP，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾蕿?0MB。它的工作原理即是ENTERNET網(wǎng)經(jīng)由GATEWAY同CONTROL NET（基礎(chǔ)自動化）的總線相連接，主要的職責就在于負責控制指令與數(shù)據(jù)采集等相關(guān)數(shù)據(jù)傳送。

3.120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動化的系統(tǒng)

基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)的控制運用的是美國A-B公司的PLC-5系列的控制器，它的功能包括完成任務(wù)生產(chǎn)的汽化冷卻、付原料下料、煤氣回收與煙氣凈化、底吹及氧槍系統(tǒng)等。

每座轉(zhuǎn)爐是由2臺PLC構(gòu)成的。而每臺PLC則是由四臺擴展機架及主機架組成，擴展機架同主機架二者之間則由適配器模板，用REMOTO I/O型電纜連接。每個轉(zhuǎn)爐之間配置四套不同的操作站，它們分別用來氧槍及付原料系統(tǒng)、汽化冷卻及系統(tǒng)底吹系統(tǒng)的操作與監(jiān)視。

基礎(chǔ)自動化的系統(tǒng)所有的操作站都是由網(wǎng)絡(luò)適配器1784-KTCX及IPC組成的，它的人機界面都為RSVIEW。操作站及PLC都是由DH+網(wǎng)或CONTROLNET進行連接的。

4.120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)監(jiān)控畫面設(shè)定

120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)以工藝流程圖為其主要畫面，它包括設(shè)備運行的參數(shù)、運行方式、各設(shè)備控制及運行的狀態(tài)。它的每幅畫面都有報警條，對出現(xiàn)的各類故障信息進行準確報告，并將相關(guān)結(jié)果直接打印到紙張上面。此系統(tǒng)已在24小時形成固定報警文件，它主要包括報警畫面、工藝流程監(jiān)控等方面。

120噸頂?shù)讓訌痛缔D(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)自投入我廠使用以來，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性極高，界面相當友好，功能相對較完善，操作也極為簡便且安全性較高。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，此項設(shè)備能較好地滿足頂?shù)讖痛倒に嚠斨械母黝悘碗s控制的需求，獲得了大量好評，并為我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻。[科]

【參考文獻】

［１］王喆,何俊正,李瑞波.煉鋼轉(zhuǎn)爐自動化控制系統(tǒng)研究[J].冶金動力,2009(04).

［２］張兆柱,于德榮,石勝利.萊鋼120t轉(zhuǎn)爐“一鍵式”煉鋼技術(shù)改造[J].重型機械,2010(01).