李 敏

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州鐵道分院，江蘇常州213000）

0 引言

隨著國內(nèi)冶煉技術(shù)的發(fā)展，高爐容積不斷擴大，頂壓不斷提高，高爐冶煉強度不斷增強，保障高爐的穩(wěn)定運行變得異常重要。通常高爐都是一臺風(fēng)機直供一臺高爐使用，一旦由于種種不可預(yù)知的因素導(dǎo)致鼓風(fēng)機異常都將直接作用于高爐。鋼鐵廠由于各種原因致使鼓風(fēng)機跳電，導(dǎo)致高爐緊急休風(fēng)、風(fēng)口灌渣、坐料等嚴(yán)重事故，直接經(jīng)濟損失動輒幾十萬元，生產(chǎn)危害巨大。

部分煉鐵廠為避免鼓風(fēng)機跳閘設(shè)置的事故撥風(fēng)裝置早已有之，但基本上都是通過人工手動來完成操作。高爐拔風(fēng)系統(tǒng)單臺單機的形式直接造成了系統(tǒng)可靠性能差、故障時間長、經(jīng)濟損失大的問題。

1 技改目標(biāo)

某鋼鐵廠1#、4#、5#、6#高爐的拔風(fēng)控制系統(tǒng)原來是相互獨立的，送風(fēng)管線也各不相干，但4#、5#高爐鼓風(fēng)機在一個廠房內(nèi)，和1#、6#風(fēng)機距離相對較近，基本具備相互撥風(fēng)的條件，因此計劃實現(xiàn)4座高爐鼓風(fēng)機撥風(fēng)互保。

該項目實際投資40多萬元，如按每年使用一次計算，1座高爐平均16個風(fēng)口，全堵的話直接損失50萬元左右，再加全部更換需要3 h以上，產(chǎn)量損失按照利潤200元/噸鐵計算，間接經(jīng)濟損失也達(dá)20多萬元。項目的實施可以為煉鐵廠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，改善生產(chǎn)工作環(huán)境，提高工藝操作水平。

2 設(shè)計方案

2.1 設(shè)備部分

（1）在原送風(fēng)管路（送風(fēng)閥前）上開孔，加裝撥風(fēng)管道，連通各個用風(fēng)設(shè)備。

（2）在撥風(fēng)管路上與放風(fēng)閥中間加裝一臺電動調(diào)節(jié)閥，正常生產(chǎn)時這臺調(diào)節(jié)閥都是開到位的。

（3）在調(diào)節(jié)閥之前加裝一臺快開慢關(guān)氣動閥，正常生產(chǎn)時這臺氣動閥是關(guān)到位的。

（4）在現(xiàn)場安裝一只電氣操作箱，設(shè)手/自動選擇開關(guān)，開關(guān)按鈕指示燈若干，電氣主、控制回路都在其中。主回路、控制回路電源由PLC柜提供，給定反饋信號進入PLC系統(tǒng)。

（5）設(shè)計一個PLC柜，內(nèi)裝電源、CPU、通信、數(shù)字量、模擬量模塊若干，PLC輸出繼電器、空氣開關(guān)、斷路器、接線端子、熔斷器和隔離器若干。

（6）設(shè)一個操作員站，工控機一套。

2.2 軟件部分

（1）組態(tài)畫面采用WONDERWARE INTOUCH9.0，如圖1所示。

圖1 高爐鼓風(fēng)機互保拔風(fēng)操作

（2）編程軟件為施耐德UNIYY PRO4.1。

（3）系統(tǒng)為WINDOWS XP SP3專業(yè)版。

（4）通信模式采用工控機以太網(wǎng)接口直接連接PLC通信模塊的MEBNET IOSERVER架構(gòu)。

3 工藝要求

首先，畫面設(shè)實驗窗口，可以對撥風(fēng)系統(tǒng)進行模擬實驗；設(shè)主監(jiān)控畫面，同時滿足監(jiān)控和操作的要求，各閥門手動控制時均有信息提示，可以避免誤操作；設(shè)模擬量趨勢畫面，實時跟蹤采樣現(xiàn)場儀器儀表數(shù)據(jù)，方便分析系統(tǒng)運行概況；設(shè)報警畫面，任何外部電氣、內(nèi)部變量、程序輸出的結(jié)果都能夠?qū)崟r作出反應(yīng)。

其次，在風(fēng)機各自高壓柜里取故障跳閘信號（這副點為無源干接點），低壓操作箱里取緊急停機信號（這副點為有源直流信號，需外加直流220 V中間繼電器），PLC系統(tǒng)里取安全運行信號，將這三副干接點連接至風(fēng)機PLC柜，再由風(fēng)機PLC柜連接送至撥風(fēng)系統(tǒng)PLC柜，電源由撥風(fēng)PLC柜提供，當(dāng)風(fēng)機故障動作時，其任意一點發(fā)出信號，同時將原風(fēng)機系統(tǒng)出口壓力信號經(jīng)過一入兩出隔離器，一路仍然給風(fēng)機，另一路發(fā)送給撥風(fēng)系統(tǒng)，兩組條件串聯(lián)，共同作用方可觸發(fā)撥風(fēng)系統(tǒng)閥門動作。

第三，各支路上的電動調(diào)節(jié)閥都是常開狀態(tài)，保證氣源壓力已經(jīng)送至用戶所在的管路最可靠位置（調(diào)節(jié)閥一側(cè)與送風(fēng)管道連通，因此流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的風(fēng)壓就是正常的送風(fēng)壓力）。

第四，氣動閥為快開慢關(guān)閥，開動作全過程為0.5 s左右，因為高爐從斷風(fēng)塌料開始到堵住風(fēng)口的全過程為1 s左右，加上管路壓力的遲滯性，因此氣動閥的開動作時間直接決定了撥風(fēng)系統(tǒng)的使用效果。一旦高爐發(fā)生險情，快開閥能以最快速度打開，實現(xiàn)風(fēng)壓的及時補充，這樣就保證了高爐爐料不至于因斷風(fēng)而陡然下落，堵住風(fēng)口，從而使損失降至最少。而在高爐采取相應(yīng)的措施之后，將氣動閥門關(guān)上，保證其他高爐的正常送風(fēng)。這種氣動閥門擁有很好的密閉性，也是撥風(fēng)得以實現(xiàn)的重要條件。

最后，由于每臺風(fēng)機裝機容量不一樣，提供的壓力不一樣，而管道所能承受的壓力有限，最重要的是高爐承受的壓力有限。如果一旦撥風(fēng)閥組動作，兩股風(fēng)壓甚至幾股風(fēng)壓同時作用于同一臺高爐，后果將不堪設(shè)想。因此，如果任何一臺風(fēng)機出現(xiàn)問題，應(yīng)確定由哪臺風(fēng)機給它提供風(fēng)壓。經(jīng)過了解，1#、4#高爐的正常風(fēng)壓為130 kPa，5#高爐為180 kPa，6#高爐為150 kPa。任何兩座高爐的風(fēng)壓差值都小于單座高爐實際風(fēng)壓需求量的一半，也就是說，就算將參與實際撥風(fēng)的那部分風(fēng)壓平均供應(yīng)，也不會對供應(yīng)方高爐產(chǎn)生大的副作用。

4 結(jié)語

該套系統(tǒng)投入運行以來，已經(jīng)多次對高爐因故跳機實現(xiàn)了緊急避險。1#高爐風(fēng)機房由于插座短路導(dǎo)致不間斷電源UPS跳停，風(fēng)機跳閘。因為有了撥風(fēng)系統(tǒng)，快開閥得以快速動作，將4#爐鼓風(fēng)壓力及時補充給了1#高爐。雖然通過趨勢圖觀測到實際供給的壓力只有60 kPa多一點，但這足以保證高爐爐料不會塌陷了。另外，這次事故又驗證了之前的一個擔(dān)心是多余的，那就是一旦某臺風(fēng)機要為另一座高爐提供風(fēng)能，其自身依靠剩余的風(fēng)壓無法保障短時生產(chǎn)需求。實際上，只要高爐或者風(fēng)機房操作人員及時發(fā)現(xiàn)、及時調(diào)整，控制住爐況就可以了。

1#、4#、5#、6#高爐鼓風(fēng)機自動撥風(fēng)系統(tǒng)運行取得了圓滿成功，整個過程風(fēng)壓穩(wěn)定，保證了后續(xù)高爐沒有灌渣事故的再次發(fā)生，整個撥風(fēng)過程準(zhǔn)確、可靠，在為高爐提供了預(yù)防保衛(wèi)功能的同時，直接降低了高爐非正常休風(fēng)所帶來的損失，也可以說間接為公司創(chuàng)造了效益。

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