安陽(yáng)鋼鐵2800m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)熱風(fēng)閥及冷風(fēng)閥的控制方式改進(jìn)

牛繼凱 王永康

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 計(jì)控處，河南 安陽(yáng) 455000)

0 前言

安鋼2800m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)由三座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐組成，采用二燒一送的工作制度，燃料為高爐煤氣，助燃空氣由兩臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)集中提供。熱風(fēng)爐系統(tǒng)的主要工藝閥門采用液壓驅(qū)動(dòng)。

單座熱風(fēng)爐的閥門有:冷風(fēng)閥、熱風(fēng)閥、充壓閥、排壓閥、煙道閥、空氣閥、煤氣閥、煤氣燃燒閥(與煤氣放散閥機(jī)械聯(lián)動(dòng))。

1 控制方式描述

1.1 換爐過程控制綜述

三座熱風(fēng)爐采用二燒一送的運(yùn)行方式，每座熱風(fēng)爐都存在燃燒、悶爐、送風(fēng)三個(gè)狀態(tài)，單座熱風(fēng)爐在這三個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化分為全自動(dòng)控制和半自動(dòng)控制，換爐過程分為燃燒到悶爐、悶爐到送風(fēng)、送風(fēng)到悶爐、悶爐到燃燒四個(gè)過程。

1.2 悶爐到送風(fēng)的過程描述

單座熱風(fēng)爐處于悶爐狀態(tài)時(shí)，冷風(fēng)閥等所有閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)悶爐到送風(fēng)的換爐過程開始以后，充壓閥開始間歇性開啟，當(dāng)冷風(fēng)閥前后差壓小于9.8Kp以后，自動(dòng)開啟熱風(fēng)閥，當(dāng)熱風(fēng)閥的開到位之后，自動(dòng)開啟冷風(fēng)閥。當(dāng)冷風(fēng)閥開到位以后，自動(dòng)關(guān)閉充壓閥，悶爐到送風(fēng)的換爐過程結(jié)束。

2 高爐放風(fēng)事故

2.1 高爐放風(fēng)事故的過程描述

2012年12月16 日安鋼2800m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)的2#熱風(fēng)爐在進(jìn)行悶爐到送風(fēng)的換爐過程中，當(dāng)2#熱風(fēng)閥只開啟了大約百分之十的時(shí)候，接近開關(guān)出現(xiàn)了故障，產(chǎn)生了開到位信號(hào)，隨即熱風(fēng)閥停止了開啟，然后冷風(fēng)閥自動(dòng)打開了，程序判斷2#熱風(fēng)爐已經(jīng)處于了送風(fēng)狀態(tài)，1#熱風(fēng)爐開始由送風(fēng)轉(zhuǎn)化為悶爐。這樣一來，高爐的鼓風(fēng)量就開始急劇下降，與此同時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)站檢測(cè)的冷風(fēng)壓力急劇升高，放風(fēng)閥自動(dòng)開啟了，高爐迅速進(jìn)行了休風(fēng)。

2.2 高爐放風(fēng)事故的原因分析

熱風(fēng)爐系統(tǒng)中最重要的兩個(gè)閥門就是熱風(fēng)閥和冷風(fēng)閥，如果這兩個(gè)閥門的接近開關(guān)出現(xiàn)了問題，那么就很容易造成事故。單座熱風(fēng)爐的燃燒、悶爐、送風(fēng)狀態(tài)的判斷產(chǎn)生條件是閥門的開關(guān)到位狀態(tài)，如果某個(gè)閥門的開關(guān)信號(hào)出現(xiàn)了故障，就勢(shì)必影響熱風(fēng)爐的狀態(tài)判斷。至少有一座熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)是其它熱風(fēng)爐由送風(fēng)轉(zhuǎn)為燃燒的必要條件，這種設(shè)計(jì)理念是正確的，但在某種特定的條件下仍然會(huì)出現(xiàn)問題，就像以上描述的放風(fēng)事故一樣，事故原因主要在于2#熱風(fēng)爐在由燃燒轉(zhuǎn)為送風(fēng)的過程中，熱風(fēng)閥的開到位接近開關(guān)出現(xiàn)了故障。

3 控制系統(tǒng)解決方案

為了解決這個(gè)問題，我們經(jīng)過多次分析和討論，拿出了一套解決方案，就是引入開閥時(shí)間這個(gè)概念來完善程序。當(dāng)閥門開啟信號(hào)輸出后啟動(dòng)定時(shí)器，記錄閥門的開啟時(shí)間，利用這個(gè)開閥時(shí)間進(jìn)行判斷，經(jīng)過測(cè)量，熱風(fēng)閥的開閥時(shí)間為43秒，那么就把開閥時(shí)間大于40秒作為一個(gè)條件，將實(shí)際開到位信號(hào)作為另外一個(gè)條件，這兩個(gè)條件的“與運(yùn)算”結(jié)果輸出為“程序判斷熱風(fēng)閥開到位”，用這個(gè)信號(hào)去替換送風(fēng)狀態(tài)和自動(dòng)換爐程序中使用的實(shí)際開到位信號(hào)。冷風(fēng)閥類似于熱風(fēng)閥，只是開閥時(shí)間的判斷條件稍有差別，經(jīng)過測(cè)量后，冷風(fēng)閥的開閥時(shí)間為40秒，所以冷風(fēng)閥在判斷滿足開閥時(shí)間條件時(shí)只需大于38秒即可，其它程序修改原則同熱風(fēng)閥。

程序如下:

當(dāng)冷風(fēng)閥和熱風(fēng)閥都產(chǎn)生了判斷產(chǎn)生的中間點(diǎn)后，就該替換原程序中的開關(guān)到位信號(hào)了。程序如下:

4 結(jié)束語(yǔ)

以上是針對(duì)安鋼2800m3高爐放風(fēng)事故，從控制系統(tǒng)方面采取措施消除隱患的總結(jié)，在程序設(shè)計(jì)中一直貫徹安全第一的思想，控制方案的安全性始終是熱風(fēng)爐程序設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)，也是困擾設(shè)計(jì)人員的技術(shù)難題，同時(shí)也要求我們這些工程技術(shù)人員在今后的工作中更加刻苦鉆研，為提高熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)的安全性作出貢獻(xiàn)。