夏 偉

（中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019）

1 高爐上料工藝介紹

大中型高爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)由上料、本體、熱風(fēng)爐、公輔系統(tǒng)組成，其中上料系統(tǒng)是其中的核心組成部分。土耳其伊斯梅爾3 000立方高爐，槽下采用皮帶上料方式，爐頂采用PW公司的串罐無(wú)料鐘爐頂。在高爐正常運(yùn)行條件下，整個(gè)上料過(guò)程是連續(xù)不間斷的過(guò)程。當(dāng)爐頂發(fā)出上料信號(hào)，槽下各礦倉(cāng)根據(jù)上料矩陣的設(shè)定，依次或同時(shí)打開(kāi)閘門(mén)。放出原料在皮帶上首尾相繼，或者根據(jù)矩陣設(shè)置進(jìn)行疊料。當(dāng)整體料條的料頭和料尾依次進(jìn)入上料罐時(shí)，發(fā)出上料罐有料信號(hào)。當(dāng)下料罐放完一批料后發(fā)出料空信號(hào)時(shí)，打開(kāi)均壓放散閥對(duì)料罐進(jìn)行卸壓，依次打開(kāi)上密封閥及上料閘，上料罐中爐料依靠重力裝入下料罐。裝料完畢后，關(guān)閉上料閘、上密封閥和均壓放散閥，并打開(kāi)一次均壓閥，充入荒煤氣對(duì)下料罐進(jìn)行一次均壓，使下料罐壓力達(dá)到略低于爐頂壓力。當(dāng)探尺探料降至設(shè)定料線深度時(shí)，發(fā)出提探尺信號(hào)，同時(shí)關(guān)閉一次均壓閥，打開(kāi)二次均壓閥使用氮?dú)膺M(jìn)行二次均壓，使罐內(nèi)壓力略超過(guò)爐頂壓力。探尺提到等待位后，待溜槽傾動(dòng)到a角，并旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的角度b后，打開(kāi)下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥，用料流調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度大小r控制料流速度，爐料由布料溜槽布入爐內(nèi)。

2 本項(xiàng)目對(duì)高爐上料系統(tǒng)的特殊要求

由于本項(xiàng)目的自動(dòng)化系統(tǒng)需要與外方設(shè)計(jì)的高爐專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)接，為此統(tǒng)一設(shè)計(jì)了上料、熱風(fēng)爐、本體各子系統(tǒng)與專(zhuān)家系統(tǒng)的通訊接口。該專(zhuān)家系統(tǒng)，在上料系統(tǒng)部分，只提供了各料批的原料種類(lèi)和重量，如何分配到各個(gè)礦倉(cāng)，需要一級(jí)系統(tǒng)解決。

目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的高爐上料系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)配料矩陣時(shí)，以稱(chēng)量斗為核心。配料矩陣中的元素是稱(chēng)量斗的序號(hào)，矩陣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，PLC程序?qū)ふ蚁鄳?yīng)的稱(chēng)量斗進(jìn)行放料；同時(shí)備料不受控制，只要稱(chēng)量斗放空，即開(kāi)始備料。而這種上料系統(tǒng)，無(wú)法與外方提供的高爐專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。為此，一級(jí)控制系統(tǒng)編程人員設(shè)計(jì)了一種新型的上料方式，解決了這個(gè)問(wèn)題。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成

該項(xiàng)目自動(dòng)化系統(tǒng)，采用熱備冗余的PLC系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用雙網(wǎng)雙冗余模式，即PLC網(wǎng)絡(luò)采用ProfibusDP雙網(wǎng)系統(tǒng)，HMI網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)雙網(wǎng)形式，通過(guò)兩臺(tái)熱備服務(wù)器實(shí)現(xiàn)全廠的數(shù)據(jù)監(jiān)控。軟件上采用西門(mén)子PCS7系統(tǒng)開(kāi)發(fā)PLC控制軟件及監(jiān)控畫(huà)面。如圖1。

圖1

4 雙指針上料矩陣介紹

雙指針上料矩陣，采用以原燃料種類(lèi)信息為中心的配置方法，簡(jiǎn)稱(chēng)“認(rèn)料不認(rèn)斗”方式。根據(jù)接收到的高爐專(zhuān)家系統(tǒng)提供的料單中的料種信息以及下料重量，PLC程序遍歷各原燃料礦倉(cāng)的當(dāng)前狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的稱(chēng)量斗的狀態(tài)，自動(dòng)計(jì)算出需要用到的稱(chēng)量斗，每個(gè)用到的稱(chēng)量斗應(yīng)該備多少料。該上料矩陣在運(yùn)行時(shí)，備料和放料分開(kāi)進(jìn)行，在程序?qū)崿F(xiàn)中各有一個(gè)指針，簡(jiǎn)稱(chēng)雙指針上料矩陣。

5 與傳統(tǒng)上料矩陣的區(qū)別與對(duì)比

傳統(tǒng)上料矩陣，以稱(chēng)量斗為中心，根據(jù)輸入的上料矩陣，設(shè)置兩個(gè)矩陣指針—料批指針和料組指針。料組指針根據(jù)輸入的矩陣，指向某個(gè)稱(chēng)量斗，進(jìn)行放料，待該稱(chēng)量斗放空后，指針步進(jìn)，指向下一個(gè)稱(chēng)量斗，依次類(lèi)推，直到該料組中所有的稱(chēng)量斗都放料完畢。此時(shí)，料批指針步進(jìn)。所有的稱(chēng)量斗一放空，即開(kāi)始備料，不管下一批料中是否使用。而雙指針上料矩陣，以料種為中心，上料矩陣中設(shè)定的是料的種類(lèi)和相應(yīng)的重量。放料和備料分開(kāi)進(jìn)行，因此采用兩組料批指針和料組指針。流程圖如圖2。

6 結(jié)語(yǔ)

雙指針上料矩陣，實(shí)現(xiàn)了“認(rèn)料不認(rèn)斗”的上料方式，不僅實(shí)現(xiàn)了與高爐專(zhuān)家系統(tǒng)的有效對(duì)接，而且提高了高爐上料矩陣設(shè)置的靈活性，使操作人員和工藝人員更關(guān)注原燃料成分的配比，而不必過(guò)多地關(guān)注具體的各礦倉(cāng)及稱(chēng)量斗的情況，同時(shí)只有原燃料信息及重量的上料矩陣，更便于對(duì)生產(chǎn)情況的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。除此之外，由于該新型上料矩陣，在配置時(shí)，與礦倉(cāng)稱(chēng)量斗的序號(hào)無(wú)關(guān)，理論上可以向任意稱(chēng)量斗中備任意料，大大提高了設(shè)備的靈活性，在土耳其伊斯梅爾高爐實(shí)際生產(chǎn)中得到了驗(yàn)證。

圖2

[1]煉鐵工藝[M].冶金工業(yè)出版社.

[2]西門(mén)子PROFIBUS工業(yè)通信指南[M].人民郵電出版社.