蔣輝

摘 要：高爐主皮帶是高爐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主皮帶上料流跟蹤控制直接影響到高爐的生產(chǎn)節(jié)奏，由于主皮帶上料流檢測器故障率很高，常造成高爐減風(fēng)降壓。文章介紹了一種高爐主皮帶料流跟蹤控制技術(shù)，可避免因料流檢測器故障產(chǎn)生的高爐減風(fēng)降壓。

關(guān)鍵詞：高爐；主皮帶；料流跟蹤；控制程序

中圖分類號(hào)：TF631 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）07-0062-02

Abstract： The main belt of blast furnace is the key equipment of blast furnace system. The main belt feeding flow tracking control directly affects the production rhythm of the blast furnace. Because of the high failure rate of the main belt feeding flow detector， it often causes the blast furnace to reduce the pressure and air pressure. This paper introduces a technique of tracking and controlling the material flow of the main belt of blast furnace， which can avoid the blast furnace pressure reduction caused by the fault of the material flow detector.

Keywords： blast furnace； main belt； material flow tracking； control program

1 高爐主皮帶料流檢測現(xiàn)狀

在高爐煉鐵工藝中，上料主皮帶是連接高爐爐頂與原料槽下的核心設(shè)備，礦石和焦炭通過主皮帶運(yùn)送到爐頂料罐。高爐上料主皮帶速度V=2.5m/s。主皮帶上設(shè)置A、B、C三個(gè)料流檢測點(diǎn)（如圖1）。A點(diǎn)為料頭與料尾間距檢測點(diǎn)，當(dāng)該批料尾到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，才允許下一批料往主皮帶卸料，以保證在該段時(shí)間內(nèi)爐頂裝料罐上密封閥、翻板溜槽按指令完成動(dòng)作；B點(diǎn)為爐頂設(shè)備動(dòng)作指令點(diǎn)，即當(dāng)料到達(dá)B點(diǎn)發(fā)出爐頂裝料罐相關(guān)設(shè)備動(dòng)作的指令，以作好裝料的準(zhǔn)備；C點(diǎn)檢測爐頂設(shè)備動(dòng)作是否完成，即料到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，裝料罐上密封閥及翻板溜槽必須動(dòng)作到位，否則主皮帶自動(dòng)停車，以避免爐頂未做好收料準(zhǔn)備導(dǎo)致設(shè)備事故的發(fā)生。

原料流檢測點(diǎn)A、B、C點(diǎn)由料流檢測器進(jìn)行檢測，但料流無法跟蹤，并且，槽下主皮帶區(qū)域，環(huán)境惡劣，灰塵、鐵粉長期彌漫，很容易造成電氣設(shè)備接地短路。料流檢測器在使用過程中存在以下幾個(gè)問題：首先，對(duì)環(huán)境要求比較高，灰塵、鐵粉有時(shí)會(huì)使料流檢測器誤動(dòng)作，認(rèn)為有料通過，發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)；其次，由于環(huán)境惡劣，料流檢測器的損壞頻率比較高，一旦損壞，將造成主皮帶停止運(yùn)行；再者，料流檢測器價(jià)格比較高，一旦料流檢測器損壞，聯(lián)系備品時(shí)間比較長；最后，一旦出現(xiàn)故障，一般都會(huì)造成主皮帶停機(jī)，如果不能及時(shí)快速處理的話，就會(huì)造成高爐減風(fēng)降壓。

2 高爐主皮帶料流跟蹤方案

鑒于現(xiàn)場惡劣環(huán)境常造成料流檢測器損壞且主皮帶上料流無法跟蹤的情況，開發(fā)了一種高爐主皮帶料流跟蹤技術(shù)，使用PLC控制程序計(jì)算料頭及料尾在主皮帶上具體位置，跟蹤料流，并設(shè)定檢測點(diǎn)A、B、C軟點(diǎn)，料流檢測器A、B、C硬點(diǎn)只對(duì)PLC程序中A、B、C軟點(diǎn)起到修正和報(bào)警作用，不參與控制，故即使受外界環(huán)境因素影響造成損壞，也不影響高爐上料，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測、跟蹤料流的目的。

該新方法是在當(dāng)料從槽下集中斗排出時(shí)通過PLC程序計(jì)算料頭及料尾在主皮帶上運(yùn)行數(shù)據(jù)（秒），在程序中對(duì)料流進(jìn)行模擬，利用料頭及料尾在主皮帶上運(yùn)行數(shù)據(jù)在高爐人機(jī)界面上進(jìn)行顯示，并通過計(jì)算裝料罐上密封閥開閥時(shí)間、翻板溜槽動(dòng)作時(shí)間、裝料罐相關(guān)設(shè)備動(dòng)作最長時(shí)間及料從排料點(diǎn)到達(dá)卸料點(diǎn)時(shí)間，模擬出檢測點(diǎn)A、B、C位置，描述如下：

（1）料流在主皮帶上的運(yùn)行情況以時(shí)間數(shù)據(jù)（秒）來標(biāo)定， 并通過槽下集中斗閘門和三個(gè)料流檢測點(diǎn)的動(dòng)作來檢測和修正， 料流跟蹤技術(shù)最多可以跟蹤主皮帶上的三個(gè)料（主皮帶上一般不會(huì)超過三個(gè)料），在PLC程序中建立3個(gè)料流跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，對(duì)主皮帶上每個(gè)料的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并進(jìn)行運(yùn)算。

（2）使用PLC程序中A、B、C軟點(diǎn)參與控制，硬點(diǎn)用于料流檢測修正和報(bào)警。

（3）料流數(shù)據(jù)定義：批號(hào)、矩陣號(hào)、步號(hào)、料種、重量、時(shí)間、方向、角度角位布料份數(shù)、料頭、料尾。通過料頭時(shí)間、料尾時(shí)間、主皮帶帶料時(shí)間又可引伸出料流長度、料頭剩余時(shí)間、料尾剩余時(shí)間，此外，裝料準(zhǔn)備時(shí)間、料流間隔時(shí)間也是很重要的控制參數(shù)，在爐頂裝料時(shí)，槽下PLC將以上數(shù)據(jù)發(fā)送爐頂PLC。

（4）當(dāng)料罐要料時(shí)，爐頂向槽下發(fā)要料信號(hào)，如果槽下按矩陣所備的料已到集中斗，并且前一個(gè)料的料尾離開檢測點(diǎn)A，確保料流間隔時(shí)間內(nèi)爐頂裝料罐上密封閥及翻板溜槽動(dòng)作到位可以做好裝料準(zhǔn)備，槽下就可以開工作集中斗閘門向主皮帶排料，直到集中斗排空，延時(shí)關(guān)閘門。

（5）當(dāng)料頭到達(dá)檢測點(diǎn)B時(shí)，爐頂啟動(dòng)裝料準(zhǔn)備程序，使裝料罐相關(guān)設(shè)備開始動(dòng)作，以做好裝料準(zhǔn)備，爐頂不具備這種選擇則報(bào)警。

（6）當(dāng)料頭到達(dá)檢測點(diǎn)C時(shí)，若裝料罐上密封閥及翻板溜槽未動(dòng)作到位，未做好裝料準(zhǔn)備，為避免損壞爐頂設(shè)備，這時(shí)爐頂發(fā)指令停主皮帶并報(bào)警。

3 高爐主皮帶料流跟蹤技術(shù)

實(shí)現(xiàn)該技術(shù)需要對(duì)PLC控制程序進(jìn)行編寫，通過程序?qū)崿F(xiàn)功能。

（1）料流跟蹤方法endprint

a.實(shí)現(xiàn)料流跟蹤即實(shí)現(xiàn)對(duì)料頭及料長以時(shí)間數(shù)據(jù)（秒）進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)料從集中斗排出（集中斗閘門關(guān)位掉）時(shí)，1#料流跟蹤數(shù)據(jù)中的料頭時(shí)間便以秒為單位開始計(jì)數(shù)。

b.集中斗處于非關(guān)位狀態(tài)的時(shí)間即為料流長度數(shù)據(jù)（秒），當(dāng)料從集中斗排出（集中斗閘門關(guān)位掉）時(shí)，料流長度數(shù)據(jù)便以秒為單位開始計(jì)數(shù)，直到料從集中斗中排完，集中斗閘門關(guān)到位時(shí)，料流長度數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)束，該段時(shí)間間隔即為料流長度數(shù)據(jù)。

c.通過料頭時(shí)間減去料流長度，便得到料尾時(shí)間數(shù)據(jù)。

d.料流跟蹤技術(shù)最多可跟蹤主皮帶上的三個(gè)料（主皮帶上一般不會(huì)超過三個(gè)料），在PLC程序中建立3個(gè)料流跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，對(duì)主皮帶上每個(gè)料的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)再次排出一個(gè)料時(shí)，PLC程序便自動(dòng)將這個(gè)料的料流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于下一個(gè)跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元內(nèi)。

（2）軟點(diǎn)A、B、C檢測方法

a.軟點(diǎn)A檢測方法

軟點(diǎn)A的功能為主皮帶上前一個(gè)料料尾與后一個(gè)料料頭之間有足夠的時(shí)間間隔，可以確保上一個(gè)料進(jìn)罐后，在此間隔時(shí)間內(nèi)爐頂另一個(gè)裝料罐上密封閥及翻板溜槽動(dòng)作到位以做好裝料準(zhǔn)備，故A點(diǎn)的時(shí)間數(shù)據(jù)為：

T1=裝料罐上密封閥開閥時(shí)間+翻板溜槽動(dòng)作時(shí)間+2秒延時(shí)

當(dāng)料尾時(shí)間數(shù)據(jù)？芨T1？芨料頭時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，軟點(diǎn)A為真。

b.軟點(diǎn)B檢測方法

軟點(diǎn)B的功能為爐頂啟動(dòng)裝料準(zhǔn)備程序，使裝料罐相關(guān)設(shè)備開始動(dòng)作，以做好裝料準(zhǔn)備，故B點(diǎn)的時(shí)間數(shù)據(jù)為：

T2=裝料罐相關(guān)設(shè)備動(dòng)作最長時(shí)間+2秒延時(shí)

當(dāng)料尾時(shí)間數(shù)據(jù)？芨T2？芨料頭時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，軟點(diǎn)B為真。

c.軟點(diǎn)C檢測方法

軟點(diǎn)C的功能為當(dāng)料再過10秒到達(dá)卸料點(diǎn)D，判斷裝料罐上密封閥及翻板溜槽是否動(dòng)作到位，是否做好裝料準(zhǔn)備，若未做好裝料準(zhǔn)備，為避免損壞爐頂設(shè)備，這時(shí)爐頂發(fā)指令停主皮帶并報(bào)警。故C點(diǎn)的時(shí)間數(shù)據(jù)為：

T3=料從排料點(diǎn)到達(dá)卸料點(diǎn)時(shí)間TS-10秒

當(dāng)料尾時(shí)間數(shù)據(jù)？芨T3？芨料頭時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，軟點(diǎn)C為真。

（3）主皮帶料流跟蹤表

4 結(jié)束語

該新技術(shù)使用槽下集中斗開關(guān)閘門對(duì)主皮帶上的料流進(jìn)行跟蹤計(jì)時(shí)，同時(shí)使用料流檢測器A、B、C硬點(diǎn)對(duì)PLC程序中A、B、C軟點(diǎn)進(jìn)行修正，基本杜絕了因料流檢測器A、B、C故障而導(dǎo)致的高爐無法上料造成高爐降壓休風(fēng)的現(xiàn)象，對(duì)主皮帶上的料流跟蹤準(zhǔn)確，為高爐操作人員提供較為準(zhǔn)確的料流位置，可視性較強(qiáng)，自此技術(shù)應(yīng)用后為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋文翠.基于PLC的高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北工業(yè)大學(xué)，2014.

[2]徐曉萃.高爐上料配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東北大學(xué)，2012.

[3]李斌.高爐自動(dòng)上料系統(tǒng)[D].南昌大學(xué)，2013.

[4]畢研磊，劉浩.1060m3高爐皮帶上料控制時(shí)序的開發(fā)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（09）：83.endprint