探討自動(dòng)化儀表系統(tǒng)調(diào)試控制分析

杭州鋼鐵集團(tuán)公司煉鐵廠 杭州 310022

摘要：煉鐵的過(guò)程中，對(duì)溫度、材料組成等數(shù)據(jù)的掌控是非常重要的，在煉鐵作業(yè)設(shè)備中采用自動(dòng)化設(shè)備是保證數(shù)據(jù)控制更加精準(zhǔn)，進(jìn)而出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的保障。在自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行中，顯示數(shù)據(jù)的部分是設(shè)備的儀表，自動(dòng)化以便顯示出的數(shù)據(jù)是操作人員對(duì)作業(yè)進(jìn)行合理處理的客觀保證。本文對(duì)煉鐵自動(dòng)化儀表的組成進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，并對(duì)煉鐵自動(dòng)化儀表調(diào)試工作的具體實(shí)施進(jìn)行了研究與分析。目的在于保障煉鐵作業(yè)的正常進(jìn)行，能夠在合理發(fā)展的基礎(chǔ)上加快煉鐵自動(dòng)化的進(jìn)行，從自動(dòng)化儀表入手，建立完善的自動(dòng)化體系。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；儀表；系統(tǒng)調(diào)試；控制

一、引言

煉鐵自動(dòng)化儀表系統(tǒng)是對(duì)煉鐵工藝過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)、記錄、顯示、報(bào)警、調(diào)節(jié)等儀表系統(tǒng)的總稱。按其功能和應(yīng)用區(qū)域分為送風(fēng)、熱風(fēng)爐、高壓操作、高爐本體、煤粉噴吹儀表系統(tǒng)，以及原料（ 礦粉、焦炭、熔劑等）裝入、煤氣清洗、水處理、空壓機(jī)站等儀表系統(tǒng)。其調(diào)試工作需與機(jī)電、計(jì)算機(jī)的調(diào)試配合進(jìn)行。

儀表調(diào)試是對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制中涉及到的儀表單體和控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和試驗(yàn)，目的是檢查其內(nèi)在技術(shù)性能符合規(guī)范或設(shè)計(jì)規(guī)定。煉鋼自動(dòng)化儀表系統(tǒng)是對(duì)煉鋼工藝過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)、記錄、顯示、報(bào)警、調(diào)節(jié)等儀表系統(tǒng)的總稱。按其功能和應(yīng)用區(qū)域分為送風(fēng)、熱風(fēng)爐、高壓操作、高爐本體、重油和煤粉噴吹儀表系統(tǒng)，以及原料（礦粉、焦炭、熔劑等）裝入、煤氣清洗、水處理、空壓機(jī)站等儀表系統(tǒng)。其調(diào)試工作需與機(jī)電、計(jì)算機(jī)的調(diào)試配合進(jìn)行。本文將簡(jiǎn)要介紹一下煉鋼系統(tǒng)中的一些儀表調(diào)試的方法和策略，以期對(duì)儀表安裝人員有所啟發(fā)。

二、煉鐵自動(dòng)化儀表組成

煉鐵自動(dòng)化儀表的維護(hù)和調(diào)試，是煉鐵作業(yè)日常工作中最基本的工作內(nèi)容，也是保證自動(dòng)化設(shè)備得到科學(xué)應(yīng)用的重要措施。煉鐵自動(dòng)化儀表的組成包括顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)行器等種類，下面對(duì)這三個(gè)部分分別進(jìn)行研究。

1.顯示儀表

根據(jù)記錄和指示、模擬與數(shù)字等功能，又可分為記錄儀表和指示儀表、模擬儀表和數(shù)顯儀表，其中記錄儀表又可分為單點(diǎn)記錄和多點(diǎn)記錄，其中又有在紙記錄或無(wú)紙記錄，若是有紙記錄又分筆錄和打印記錄。

2.調(diào)節(jié)儀表

可是以分為基地式調(diào)節(jié)儀表和單元組合式調(diào)節(jié)儀表。由于微處理機(jī)引入，又有可編程調(diào)節(jié)器與固定程序調(diào)節(jié)器之分。

3.執(zhí)行器

由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按能源劃分有氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器，按結(jié)構(gòu)形式可以分為薄膜式、活塞式（氣缸式）和長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。儀表總體上的范圍是比較廣泛的，不僅在煉鐵自動(dòng)設(shè)備中，而且在其它設(shè)備中都能夠應(yīng)用到自動(dòng)化儀表，因此，局限于一種方法對(duì)其進(jìn)行劃分是不科學(xué)也不準(zhǔn)確的，各種劃分手段之間也存在相似之處和差異，其之間存在著關(guān)聯(lián)性和滲透性。但是這種方法相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較合理的，也是對(duì)于本文的研究有所幫助的。

三、工業(yè)送風(fēng)儀表系統(tǒng)調(diào)試

該系統(tǒng)主要是定風(fēng)量一定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、富氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)和送風(fēng)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)試。

1.定風(fēng)量一定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

用于控制鼓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定地向高爐供給所需的風(fēng)量。當(dāng)熱風(fēng)爐進(jìn)行送風(fēng)切換時(shí)，需增加約10%的熱風(fēng)爐充風(fēng)量，風(fēng)量控制系統(tǒng)能自動(dòng)地由定風(fēng)量控制切換到定風(fēng)壓控制，充風(fēng)結(jié)束后再自動(dòng)地切換到定風(fēng)量控制。系統(tǒng)調(diào)試的重點(diǎn)是要做到定風(fēng)量和定風(fēng)壓兩控制系統(tǒng)之間的無(wú)擾動(dòng)切換。調(diào)試時(shí)，應(yīng)先在手動(dòng)狀態(tài)下檢查調(diào)整兩控制系統(tǒng)的伺服環(huán)節(jié)，使兩系統(tǒng)的測(cè)量、設(shè)定、輸出、反饋各信號(hào)間能夠相互跟蹤，以保證在無(wú)人工干預(yù)下實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，然后再投入自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬確認(rèn)。

2.富氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)

通常設(shè)有定氧量調(diào)節(jié)和定富氧率調(diào)節(jié)。兩種調(diào)節(jié)方式切換不頻繁，一般不采用無(wú)擾動(dòng)系統(tǒng)。切換應(yīng)需手動(dòng)達(dá)到平衡后再進(jìn)行。系統(tǒng)調(diào)試的重點(diǎn)是充氮回路。模擬鼓風(fēng)機(jī)喘振狀態(tài)，檢查確認(rèn)系統(tǒng)在此狀態(tài)下能緊急充氮，使送風(fēng)含氧量降至21%以下。

3.送風(fēng)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

當(dāng)風(fēng)量無(wú)劇烈擾動(dòng)時(shí)進(jìn)行送風(fēng)濕度反饋控制；當(dāng)風(fēng)量波動(dòng)大時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)則以送風(fēng)比率調(diào)節(jié)為主。系統(tǒng)調(diào)試的重點(diǎn)是根據(jù)濕度檢測(cè)器的響應(yīng)速度和滯后時(shí)間整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)主、副環(huán)的參數(shù)和比率設(shè)定器的內(nèi)部偏置量。

四、工業(yè)熱風(fēng)爐儀表系統(tǒng)調(diào)試

該系統(tǒng)主要有送風(fēng)溫度控制系統(tǒng)、熱風(fēng)爐燃燒控制系統(tǒng)和熱風(fēng)爐溫度監(jiān)視系統(tǒng)的調(diào)試。

1.送風(fēng)溫度控制系統(tǒng)

通過(guò)冷風(fēng)混入量以控制送風(fēng)溫度。冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥是從開啟狀態(tài)開始動(dòng)作的，因此系統(tǒng)調(diào)試的重點(diǎn)是調(diào)節(jié)器的限幅和防止積分飽和功能，以保證冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥的響應(yīng)速度。

2.熱風(fēng)爐燃燒控制系統(tǒng)

通過(guò)調(diào)節(jié)焦?fàn)t煤氣量以控制熱風(fēng)爐拱頂溫度，調(diào)節(jié)高爐煤氣量或混合煤氣量以控制廢氣溫度。系統(tǒng)調(diào)試中要注意開始燃燒和停止燃燒時(shí)，應(yīng)將空氣流量調(diào)節(jié)由自動(dòng)狀態(tài)切換到手動(dòng)狀態(tài)，使空氣調(diào)節(jié)閥打開一個(gè)初始開度，以免燃燒不完全而產(chǎn)生黑煙。

3.熱風(fēng)爐溫度監(jiān)視系統(tǒng)

在熱風(fēng)爐燃燒室和蓄熱室拱頂頂部，兩室聯(lián)管上部，耐火磚、格子磚外表面及熱風(fēng)爐爐皮表面均設(shè)有若干測(cè)溫元件，以監(jiān)視熱風(fēng)爐運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)試中要對(duì)每個(gè)檢測(cè)回路進(jìn)行導(dǎo)通、絕緣試驗(yàn)。完成程序控制系統(tǒng)的模擬調(diào)試后，應(yīng)把各回路接入程控系統(tǒng)，逐點(diǎn)進(jìn)行開路短路試驗(yàn)，確認(rèn)監(jiān)視系統(tǒng)正確可靠。

五、工業(yè)高壓操作儀表系統(tǒng)調(diào)試

該系統(tǒng)主要有高爐爐頂壓力控制系統(tǒng)、爐頂煤氣回收和余壓發(fā)電儀表系統(tǒng)的調(diào)試。

1.高爐爐頂壓力控制系統(tǒng)

通過(guò)調(diào)節(jié)煤氣回收管路中的減壓閥組或調(diào)節(jié)文氏管可調(diào)喉口來(lái)調(diào)節(jié)爐頂壓力。減壓閥組和可調(diào)喉口多采用液壓驅(qū)動(dòng)。調(diào)試的重點(diǎn)是液壓系統(tǒng)的動(dòng)作程序和響應(yīng)速度。對(duì)于裝有余壓發(fā)電設(shè)備的高爐，爐頂壓力控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作要根據(jù)該設(shè)備的指令進(jìn)行。調(diào)試中要完成和余壓發(fā)電聯(lián)鎖功能的檢查。

2.爐頂煤氣回收和余壓發(fā)電儀表系統(tǒng)

大型高爐的爐頂壓力高達(dá)0.25MPa，為了回收爐頂余壓煤氣，一般均設(shè)置余壓發(fā)電裝置。為了使流經(jīng)發(fā)電裝置的煤氣流量穩(wěn)定，又能把爐頂壓力控制在允許的范圍內(nèi)，余壓發(fā)電自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中設(shè)有負(fù)荷分配器。調(diào)試時(shí)需加模擬信號(hào)，檢查并確認(rèn)負(fù)荷分配器對(duì)流經(jīng)余壓發(fā)電裝置和減壓閥組回路煤氣流量的調(diào)配功能。

六、工業(yè)高爐本體儀表系統(tǒng)調(diào)試

該系統(tǒng)主要有爐身靜壓檢測(cè)、風(fēng)口破損檢測(cè)，爐內(nèi)氣體分析、鐵水罐液面計(jì)和爐頂料面熱圖像顯示儀等儀表的調(diào)試。

（1）爐身靜壓檢測(cè)系統(tǒng)。由一組壓力變送器和差壓變送器組成，用于監(jiān)視爐內(nèi)各點(diǎn)的壓力分布情況。（2）風(fēng)口破損檢測(cè)系統(tǒng)。采用電磁流量計(jì)，檢測(cè)風(fēng)口冷卻水的給水量和排水量的流量差，以監(jiān)視風(fēng)口是否漏水。（3）爐內(nèi)氣體分析儀表。用于分析爐身、爐頂?shù)忍幍臍怏w成分。（4）鐵水罐液面計(jì)。通過(guò)稱量混鐵車內(nèi)鐵水的重量，檢測(cè)混鐵車的鐵水液位。（5）爐頂料面熱圖像顯示儀。利用紅外線攝像儀檢測(cè)爐頂料面溫度分布。

七、結(jié)論

自動(dòng)化是生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是解放生產(chǎn)力的基本體現(xiàn)。煉鐵工業(yè)得到發(fā)展對(duì)社會(huì)的建設(shè)起到非常重要的影響，因此，煉鐵工業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備是非常必要的。但是在自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用中，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的管控。自動(dòng)化儀表的調(diào)試，可能給人的感覺只是理性檢查而已，但是其中如果出現(xiàn)問(wèn)題就可能造成產(chǎn)品品質(zhì)或產(chǎn)量出現(xiàn)問(wèn)題，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重生產(chǎn)事故的發(fā)展。通過(guò)文中的研究可以知道，自動(dòng)化儀表對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的體現(xiàn)，如果在生產(chǎn)之前沒有進(jìn)行科學(xué)的調(diào)試，造成初始值不準(zhǔn)確或是儀表?yè)p壞的現(xiàn)象，對(duì)于煉鐵生產(chǎn)作業(yè)的危害是不可想象的。

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