王紅軍，溫傳，趙勁松

（邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056015）

某鋼廠高線機(jī)組生產(chǎn)線設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力高達(dá)70 萬噸/年，主要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、焊條鋼、冷鐓鋼、軸承鋼和彈簧鋼等。該線機(jī)組的主要機(jī)械設(shè)備是由美國西門子摩根公司提供，由于軋速高，軋件溫升快，生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品性能要求高，精確控制軋件溫度，滿足生產(chǎn)和吐絲相變工藝，軋件溫度閉環(huán)控制非常必要。本文研究邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司高線機(jī)組摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)提升特鋼產(chǎn)品性能質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 公司概述

某鋼廠具備年產(chǎn)1400 萬噸左右的優(yōu)質(zhì)鋼的綜合生產(chǎn)能力，是國內(nèi)科技創(chuàng)新型、高質(zhì)量、高效益的優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)鋼基地。其次，公司以黨的十九大精神為指導(dǎo)，貫徹國家鋼鐵發(fā)展政策，全面構(gòu)建我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，從而推進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

2 高線機(jī)組摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成及其原理

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

摩根區(qū)水冷溫度控制系統(tǒng)為：從西區(qū)能中來7MPa 中壓濁環(huán)水，主管路與支管上加有溫度和壓力檢測(cè)裝置，高速區(qū)為一個(gè)兩機(jī)架PFM 預(yù)精軋機(jī)組、一個(gè)八機(jī)架NTM 精軋機(jī)組、1 個(gè)四機(jī)架RSM 減定徑機(jī)組和6 個(gè)水箱七段水冷卻控制，NTM精軋機(jī)機(jī)架間在圓軋件通過的進(jìn)出口，設(shè)有機(jī)架間水冷系統(tǒng)。在每個(gè)機(jī)組前后設(shè)有軋件溫度監(jiān)測(cè)元件，每個(gè)水箱入口管路費(fèi)舍爾快切閥前加裝流量控制系統(tǒng)，在水箱的回水管路上加位置開關(guān)閥，以控制水箱內(nèi)水冷壓力。根據(jù)溫度設(shè)定，利用檢測(cè)軋件在不同軋機(jī)組中的溫度，與計(jì)算機(jī)設(shè)定溫度比對(duì)，自動(dòng)控制現(xiàn)場閥門動(dòng)作來調(diào)節(jié)冷卻水壓力和流量，實(shí)現(xiàn)軋件溫度的過程控制。摩根溫控冷卻水系統(tǒng)硬件：采用羅斯蒙特（ROSEMOUNT）8711 系列電磁流量計(jì)，環(huán)境溫度為-34～65℃，公稱內(nèi)徑為150mm,流量范圍是1.8～12m3/s,精確度等級(jí)為0.3 級(jí)。供電電壓為交流220V，輸出為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；摩根溫控系統(tǒng)在設(shè)備保護(hù)方面，不僅可以根據(jù)用戶實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)對(duì)核心設(shè)備的檢測(cè)，還提升了設(shè)備的預(yù)知預(yù)控能力。

2.2 冷卻水控制

在該廠摩根高線機(jī)組中，控制產(chǎn)品性能主要方式有兩種，其中包含了控制水箱冷卻水的溫度和控制水箱冷卻水的流量兩種方式?，F(xiàn)場儀表檢測(cè)信號(hào)和控制命令利用各種信號(hào)模板來控制和采集功能，從而實(shí)現(xiàn)溫度和流量的PLD 控制要求。其次，冷卻水流量和壓力由HML 設(shè)定，利用控制調(diào)節(jié)閥門來控制水壓和流量，壓力和流量由HML 設(shè)定，主要目的是為了在軋鋼過程中，流向水箱的冷卻水和軋鋼間隙時(shí)水槽中的回水流量和水壓力相等，減少水系統(tǒng)水錘現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)閥門將冷卻水從一個(gè)調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)向另外一個(gè)調(diào)節(jié)閥時(shí)，保持各調(diào)節(jié)閥狀態(tài)不變，壓力和流量波動(dòng)小，從而穩(wěn)定冷卻水的控制。

2.3 應(yīng)用效果

摩根溫控水冷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配置簡單，系統(tǒng)可靠性高，具有雙向數(shù)字通訊能力的智能儀表，它不僅功能穩(wěn)定運(yùn)行，且維護(hù)工作量小，還具備良好的人性化設(shè)計(jì)，操作簡單，故障判斷簡單，控制模式多元化。圖1 是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖：

圖1 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖

3 摩根加強(qiáng)型溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)受壓力控制影響

某鋼廠在摩根溫度控制系統(tǒng)中軋制過程中，利用了六段水箱控制系統(tǒng)，每個(gè)區(qū)域的水箱由紅外線檢測(cè)儀、穩(wěn)定法、換向閥、泄壓閥以及流量變送器和壓力變送器組成，當(dāng)水箱前的金屬監(jiān)控儀檢測(cè)到軋件信號(hào)時(shí)，水箱會(huì)自動(dòng)開啟，并根據(jù)軋制規(guī)格和軋件溫度，提前精確開啟冷卻水水量對(duì)軋件進(jìn)行冷卻。

3.1 軋件達(dá)不到溫降

溫度控制系統(tǒng)在沒有將全部水泵打開的情況下，導(dǎo)致冷卻水壓力不足，從而達(dá)不到溫度降溫低的效果。同時(shí)，壓力變壓器發(fā)生故障問題，壓力變送器會(huì)導(dǎo)致泄壓壓力信號(hào)出錯(cuò)，從而無法控制冷卻流量，水量和壓力都達(dá)不到要求。再者，換向閥出現(xiàn)故障，當(dāng)換向閥出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)引起換向錯(cuò)誤，甚至導(dǎo)致冷卻水量不夠，影響溫降效果。再者，水箱噴嘴以及管路堵塞，水中含有較多的氧化鐵粉和混合物，導(dǎo)致水箱里的噴嘴被雜質(zhì)堵塞。根據(jù)來水溫度和壓力，結(jié)合軋制的鋼種、規(guī)格及軋制速度，優(yōu)化各段水箱流量和壓力，滿足各段軋件溫度控制要求。

3.2 影響因素分析

摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)在軋機(jī)運(yùn)行的過程當(dāng)中，系統(tǒng)溫度受到較大影響，由于咬鋼、提速、降速的過程中軋件溫度變化跟不上系統(tǒng)冷卻的波動(dòng)。其次，冷卻回路上氣動(dòng)膜閥門控制壓力的變化，壓力的變化直接影響溫度控制，從而引起流量閥門啟動(dòng)關(guān)閉頻繁，造成壓力波動(dòng)。其次，在高速線材的生產(chǎn)過程中，由于溫度和壓力波動(dòng)等各種因素，會(huì)造成爐鋼溫度的波動(dòng)，而軋件通過設(shè)備過程中，溫度不穩(wěn)定的影響，從而達(dá)不到工藝要求。同時(shí)，由于軋件經(jīng)過軋機(jī)的過程中溫度波動(dòng)較大，無論是過高還是過低，都容易出現(xiàn)設(shè)備故障，這樣不僅會(huì)影響生產(chǎn)量，增加設(shè)備維修成本，甚至還會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。再者，軋件溫度的波動(dòng)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品性能和質(zhì)量受到影響。

3.3 存在的問題

設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中，摩根溫度閉環(huán)系統(tǒng)會(huì)存在著部分的問題和故障。首先，軋件達(dá)不到預(yù)期的溫降效果，軋件在通過設(shè)備水箱階段過程中，溫降也無法達(dá)到軋制鋼工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)值；其次，水箱無法控制冷卻長度，在軋件經(jīng)過水箱后，水箱無法自動(dòng)關(guān)閉；最后，軋件冷卻呈現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，通過水箱后的軋件表面呈斑馬紋形狀。為了提升作業(yè)效率，作業(yè)區(qū)會(huì)經(jīng)?？s短出鋼間隔時(shí)間的操作方式，出鋼間斷時(shí)間一旦縮短，鋼還未通過水箱時(shí)，水箱前的探測(cè)儀長期檢測(cè)到鋼的信號(hào)，導(dǎo)致水箱處于開啟狀態(tài)，以至于無法及時(shí)關(guān)閉，小規(guī)格時(shí)造成頂事故，大規(guī)格黑頭造成碳化鎢輥輥裂問題。

4 摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)有效控制策略

4.1 定期維護(hù)系統(tǒng)

怎樣才能提升摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)的使用性能呢？首先，應(yīng)該定期維護(hù)系統(tǒng)以及檢查系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，如果發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理。首先，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢查，每天清洗設(shè)備內(nèi)的機(jī)械零件，保持水箱以及導(dǎo)槽的干凈以及疏通，從而保障設(shè)備的溫控效果。此外，定期清洗或更換設(shè)備內(nèi)的過濾網(wǎng)，防止堵塞，造成壓力假象，確保供水正常。其次，不斷地修改和調(diào)整各水閥系統(tǒng)的PID 控制參數(shù)，其中包含了比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，這樣能夠有效提升閥門動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間和效率。

4.2 修改程序，完善系統(tǒng)

關(guān)于系統(tǒng)存在水箱不能正常開關(guān)的問題，對(duì)于冷卻頭尾無法精確控制長短、可以進(jìn)行程序操作，進(jìn)而完善系統(tǒng)。首先，應(yīng)該根據(jù)溫度控制系統(tǒng)的跟蹤程序，更改冷卻運(yùn)行參數(shù)系統(tǒng)，修改軋制不同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)時(shí)、冷卻頭尾的時(shí)間以及冷卻水儲(chǔ)存量。此外，更改溫度控制系統(tǒng)中的換向閥控制程序，在換向閥打開或者關(guān)閉的過程中，根據(jù)水箱的檢測(cè)信號(hào)而定，因此，在水箱換向閥的開關(guān)程序中，分別增加一個(gè)延時(shí)程序。在更改程序，完善溫度系統(tǒng)以后不但解決了水箱不能正常開關(guān)的情況，還解決了冷卻頭尾不能控制的問題。

4.3 摩根溫度系統(tǒng)研究結(jié)論

通過對(duì)摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理以及故障原因進(jìn)行不斷探究和分析，再通過一系列的程序修改，真正意義上優(yōu)化了溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，提升了摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能。同時(shí)，軋件冷卻時(shí)間，溫度達(dá)到規(guī)定要求，產(chǎn)品質(zhì)量也達(dá)到了市場需求。

5 結(jié)語

隨著某鋼廠高線摩根機(jī)組生產(chǎn)開發(fā)品種鋼以來，摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)起到了十分重要的作用。在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，通過對(duì)摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)故障的分析，優(yōu)化了溫控閉環(huán)控制系統(tǒng)的軟硬件，從而提升了系統(tǒng)的使用性能，也極大地滿足了生產(chǎn)需要，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)在設(shè)備保護(hù)方面，也起到了重要的作用。所以，研究和優(yōu)化摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，是提高產(chǎn)品性能、提升市場占有率的必要條件。摩根溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，大大提升了產(chǎn)品的質(zhì)量水平，從而促進(jìn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。