COREX爐開(kāi)口機(jī)電氣和PLC控制部分優(yōu)化

郭克研，胡麗賓，劉志良，譚真

（1.寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司 2.寶鋼股份羅涇煉鐵廠）

1 前言

搬遷至八鋼的1#COREX，在羅涇鋼廠運(yùn)行過(guò)程中鐵口深度一直呈下降趨勢(shì)，最低鐵口達(dá)到過(guò)1600mm。為漲鐵口，采取過(guò)調(diào)整出鐵量、調(diào)整爐溫、減壓出鐵、炮泥試驗(yàn)、開(kāi)口不打擊以及堵后保壓等多種措施，但都不理想。鐵口泥包是鐵口內(nèi)部前端與鐵水接觸的炮泥燒結(jié)物內(nèi)部混合著渣鐵，因此維護(hù)鐵口深度的實(shí)質(zhì)在于維持鐵口前端穩(wěn)定的泥包并使其不斷漲大，維護(hù)鐵口泥包開(kāi)口機(jī)擔(dān)當(dāng)重要角色。當(dāng)進(jìn)行開(kāi)口作業(yè)時(shí)，開(kāi)口前期由于鐵口孔道內(nèi)炮泥燒結(jié)不好，開(kāi)口機(jī)可以不用打擊，只用扭矩力即可完成鐵口孔道前端的鉆入過(guò)程。當(dāng)鉆到鐵口最后200～300mm的泥包時(shí)，由于泥包燒結(jié)好，且?jiàn)A雜著渣鐵，靠扭矩力鉆入難度很大，不得不使用開(kāi)口機(jī)打擊來(lái)完成泥包鉆透的過(guò)程。但是由于開(kāi)口機(jī)是氣液一體開(kāi)口機(jī)，打擊是氣動(dòng)的，使用打擊時(shí)震動(dòng)很大，對(duì)鐵口泥包的破壞也很大，容易將形成的泥包全部打掉，造成鐵口深度下降。1#COREX搬遷至八鋼后，對(duì)開(kāi)口機(jī)的電氣及PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。

2 PLC在COREX爐等設(shè)備中的應(yīng)用

Ⅰ期COREX爐開(kāi)堵口機(jī)是爐前設(shè)備的一部分，開(kāi)口機(jī)可在上位機(jī)選擇自動(dòng)、手動(dòng)控制，也可根據(jù)需求在操作臺(tái)選擇集控、遙控以及機(jī)旁操作方式。HMI控制系統(tǒng)具有檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示、記錄及設(shè)定參數(shù)的功能，滿足對(duì)爐前設(shè)備功能精度和聯(lián)鎖保護(hù)。

爐前設(shè)備控制系統(tǒng)由S7-400、ET200和控制組態(tài)軟件WINCC軟之間通過(guò)Profibus-DP通訊構(gòu)成，電氣及儀表對(duì)爐前設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，爐前集控與COREX中控控制進(jìn)行信號(hào)的傳送；在控制系統(tǒng)中設(shè)置了PLC故障時(shí)的應(yīng)急操作的繼電器控制回路，同時(shí)還設(shè)置設(shè)備檢修控制回路的三種模式（正常模式、檢修模式和調(diào)整模式）并有故障報(bào)警。

3 開(kāi)口機(jī)改造內(nèi)容和實(shí)施過(guò)程

3.1 對(duì)原開(kāi)口機(jī)設(shè)備進(jìn)行全液壓改造

改造內(nèi)容包括對(duì)旋轉(zhuǎn)吊掛機(jī)構(gòu)以下部分的沖鉆機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體更新；新增沖擊和鉆桿夾鉗液壓閥組，并納入爐前設(shè)備液壓站系統(tǒng)；沖鉆機(jī)構(gòu)的整體更新，原氣動(dòng)控制柜用霧化控制柜代替,電氣線路控制電磁閥組，PLC控制優(yōu)化。

3.2 1#COREX爐開(kāi)口機(jī)實(shí)施過(guò)程

開(kāi)口機(jī)打擊錘和夾鉗為壓縮空氣驅(qū)動(dòng)改成液壓驅(qū)動(dòng)，增加夾鉗壓力顯示功能；水吹掃部分增加霧化功能，霧化部分由霧化加壓泵、水吹掃閥、卸水閥和壓力開(kāi)關(guān)組成，見(jiàn)圖1，圖2。

改進(jìn)后解決氣動(dòng)閥易損壞的問(wèn)題。改為液壓比例閥，又因液壓比例閥輸入信號(hào)為0～10V，而PLC模擬量輸出為0～20mA信號(hào)需加裝電流變送器。24V直流電源直接與比例閥電源相聯(lián)，壓力顯示器模擬量輸出直接與PLC模塊相聯(lián)，模擬量輸入模塊，地址PIW598模擬輸入點(diǎn)增加了夾鉗壓力顯示器模擬量輸入。

圖1 打擊壓力調(diào)節(jié)

圖2 壓力顯示信號(hào)轉(zhuǎn)換

圖3 霧化打水泵控制

圖3為水吹掃部分增加霧化功能，增加霧化加壓泵加壓功能，數(shù)字量輸出模塊地址為Q46.0控制KA20中間繼電器閉合或斷開(kāi)，進(jìn)而控制霧化加壓泵的啟停。

根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)電氣及儀表原理圖，接線圖和管線表。液壓部分控制夾鉗電液換向閥開(kāi)和關(guān)，正打電磁換向閥原輸出程序不動(dòng)，增加潤(rùn)滑電磁閥，地址為Q45.6控制水吹掃霧化系統(tǒng)加壓泵。由于全液壓設(shè)備反打也是正打功能，原來(lái)的反打數(shù)字量輸出改為卸水閥輸出，由數(shù)字量輸出模塊地址為Q45.7控制；增加了壓力開(kāi)關(guān)輸人量，由數(shù)字量輸入模塊地址I48.4點(diǎn)輸入，以上線路的設(shè)計(jì)改造全部完成。

3.3 增加改造功能在PLC程序輸出

增加的PLC控制程序見(jiàn)圖4，圖5，圖6，圖7，圖8。

圖4 夾鉗壓力顯示

圖5 開(kāi)口機(jī)水管堵塞報(bào)警

圖6 加壓泵啟動(dòng)

圖7 潤(rùn)滑閥啟動(dòng)

圖8 水清掃卸水閥

施工過(guò)程中考慮到線路干擾問(wèn)題，動(dòng)力線（霧化泵電機(jī)使用380V交流）、控制線（換向閥使用110V交流）分別配線，模擬量信號(hào)的傳送采用了屏蔽線，屏蔽層一端接地。開(kāi)口機(jī)全液壓控制部分改造全部完成，并與機(jī)械系統(tǒng)配套交付使用。

4 設(shè)備調(diào)試

開(kāi)口機(jī)設(shè)備調(diào)試期設(shè)備開(kāi)口、夾鉗和霧化打水通過(guò)控制液壓閥臺(tái)和加壓泵實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)作，基本達(dá)到了改造前預(yù)期目標(biāo)。

COREX爐已投入生產(chǎn)，爐前開(kāi)口機(jī)已投入生產(chǎn)運(yùn)行，調(diào)試過(guò)程中給定壓力和部分參數(shù)不能滿足生產(chǎn)的快速動(dòng)作的要求。為滿足生產(chǎn)快速和準(zhǔn)確性，開(kāi)口機(jī)進(jìn)給定壓力由調(diào)試期200bar改為250bar，開(kāi)口深度設(shè)計(jì)的3100mm調(diào)整為3500mm；進(jìn)給速度由設(shè)計(jì)10mm/s改為20mm/s，以上參數(shù)根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行調(diào)整，可以滿足生產(chǎn)條件。開(kāi)爐二十天的實(shí)踐表明鐵口深度保持原有設(shè)計(jì)深度，開(kāi)口機(jī)開(kāi)口正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)口機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)性高，沖擊力小，易于傳遞較大的力和扭矩，采用霧化柜解決設(shè)備的冷卻效果和潤(rùn)滑。投入生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)踐表明，通過(guò)一系列優(yōu)化改造達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[1]張世生.《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》西安電子科技大學(xué)出版社2009年.

[2]《開(kāi)口機(jī)電氣控制系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)》《開(kāi)口機(jī)PLC控制程序》北京冶金設(shè)計(jì)院2007年.