西林鋼鐵公司550m³高爐熱風爐自動控制系統簡介

【摘 要】 介紹西林鋼鐵公司550m3高爐球式熱風爐，控制設備 ，工藝結構 ，軟件設計思想，生產過程中存在的問題及解決方案。

【關鍵詞】 燃燒 送風 悶爐 換爐 工作狀態 主要參數

Abstract ： The paper is mainly about the introduction of the utomatic control system to blast furnace stove 550m3 in Westwood steel companies.

1.550m3高爐熱風爐系統概況

熱風爐共設置四座球式熱風爐，四座熱風爐共用二臺助燃風機，二臺助燃風機一臺工作一臺備用。熱風爐設置煙氣余熱回收裝置。

每座熱風爐閥門分為送風系統閥門以及燃燒系統閥門。送風系統閥門有：冷風閥、熱風閥、冷風充壓閥、冷風調節閥等。燃燒系統閥門有：廢氣閥、煙道閥、助燃空氣燃燒閥、助燃空氣調節閥、高爐煤氣燃燒閥、高爐煤氣切斷閥、高爐煤氣調節閥、煤氣放散閥等。每座熱風爐需要開關到位控制的閥門共12個。

2.熱風爐的工作狀態

熱風爐主要有三種工作狀態：即燃燒狀態、送風狀態和悶爐工作狀態。

熱風爐處于上述三種狀態之間的轉換過程定義為換爐過程。在熱風爐的操作過程中最基本的工作過程是換爐。換爐時，應保證整個熱風爐系統不間斷的向高爐送風，并應盡量使進入高爐的風量、風壓波動很小，還要注意煤氣安全。

熱風爐工作狀態改變周期順序如下：

→燃燒→休止→送風→休止

熱風爐換爐要按規定順序進行。例如，由“燃燒”轉為“送風”的順序為：

關煤氣、空氣切斷閥和燃燒閥，開煤氣放散閥并延時若干秒后關閉，關煙道閥（“悶爐狀態”）→開冷風均壓閥灌入冷風→延時若干秒開熱風閥→開冷風閥→關冷風均壓閥；而“送風”轉“燃燒”的順序則為：關冷風閥→關熱風閥→開廢氣閥→延時若干秒并均壓后開煙道閥→關廢氣閥→開煤氣切斷閥（煤氣調節閥微開，點火后全開→開空氣燃燒閥）。各閥順序動作，并有聯鎖，特別要防止各燃燒閥未全關時開啟與送風有關各閥或進行相反動作。熱風爐單爐控制功能根據主程序或操作人員在電腦上發出的換爐指令，自動地給出各個熱風爐各種狀態改變的指令。熱風爐狀態轉換時，換爐邏輯會對所輸入的換爐指令進行邏輯判斷，對于非法的換爐指令則會拒絕執行（如要求轉入該熱風爐已在的狀態或是要所有熱風爐同時退出送風狀態的指令等）。單爐控制程序中有三個轉換指令：自動燃燒、自動送風，自動休止。每個轉換指令有不同的程序對應一個執行過程：

若程序給的是轉燃燒指令，則：程序將使轉燃燒指令標志置一，同時還要使轉送風和轉休止指令位置零，防止程序未執行完時由于錯誤的操作被迫使熱風爐轉停止狀態。

程序自動對整個過程掃描，如果廢氣閥、煙道閥、助燃空氣燃燒閥、助燃空氣流量調節閥、高爐煤氣燃燒閥、高爐煤氣切斷閥、高爐煤氣調節閥都在關的狀態，冷風閥、熱風閥、冷風充壓閥、冷風調節閥處在開狀態，則表示當前熱風爐處在送風狀態。

此時，程序就會首先給熱風爐一個休止指令，使熱風爐的燃燒系統閥門按順序關閉，即：先關冷風及冷風流量調節閥，再關熱風閥，此時熱風爐轉入休止狀態，然后程序給熱風爐發出“燃燒指令”。在這個過程中，從程序開始的時候就同時使一個保護定時器置一，開始計時，若時間到程序還沒有轉休止狀態還沒有執行完，程序將會停止，然后檢查故障。

在第一步執行完后，若從程序掃描的信號是爐子處于休止狀態則程序將直接送給熱風爐一個“燃燒指令”。

程序給出“燃燒指令”后，起保護作用的定時器置零。同時，熱風爐打開廢氣閥，熱風爐內的壓力表若達到了設定置，則首先打開煙道閥，然后按順序關掉廢氣閥、打開助燃空氣燃燒閥、燃燒閥，煤氣閥。此時，轉燃燒過程就結束了，程序執行完就進入等待狀態，直到下一個轉換指令的到來。

若程序給的是轉送風指令，則：

程序將使“轉送風指令”標志置一，同時還要使轉燃燒和轉休止指令標志置零，防止程序未執行完時由于錯誤的操作迫使熱風爐轉停止狀態。然后程序自動對整個過程掃描，如果煙道閥、助燃空氣燃燒閥、燃燒閥、煤氣閥都在開的狀態，冷風閥、熱風閥在關的狀態則表示當前熱風爐處在燃燒狀態。

此時，程序就會首先給熱風爐一個休止指令，使熱風爐的燃燒系統閥門按順序關閉，即：先關煤氣閥，再依次關燃燒閥、助燃空氣閥，最后關閉煙道閥，此時熱風爐轉入休止狀態，然后程序給熱風爐一個“送風指令”。在這個過程中，從程序開始的時候就同時使一個保護定時器置一，開始計時，若時間到程序還沒有轉休止狀態還沒有執行完，程序將會停止，然后檢查故障。

在第一步執行完后，若從程序掃描的信號是程序處于休止狀態，則程序將直接送給熱風爐一個“送風指令”。

程序給出“送風指令”后，起保護作用的定時器置零。同時，熱風爐打開冷風均壓閥，熱風爐內的壓力表若達到了設定置，則依次打開熱風閥，關閉冷風均壓閥然后最后打開冷風閥。

此時，轉送風過程就結束了，程序執行完就進入等待狀態，直到下一個轉換指令的到來。

若程序給的是轉休止指令，則：先程序使轉休止指令標志置一。

若檢查當前熱風爐在燃燒狀態，則先關煤氣閥，再依次關燃燒閥，助燃空氣閥，最后關閉煙道閥，此時熱風爐轉入休止狀態。

若檢查當前熱風爐在送風狀態，則：先關冷風閥，再關熱風閥，此時熱風爐轉入休止狀態。

轉入休止狀態后，程序就進入等待狀態，直到下一個指令的到來。

在上述三個狀態換過程中，程序掃描熱風爐狀態時，如果熱風爐不在燃燒狀態、送風狀態，也不在休止狀態，則表明熱風爐閥門不能使熱風爐工作正常，程序將不執行。

3.高爐熱風爐儀表控制的主要參數

高爐熱風爐控制系統主要參數有：拱頂溫度不大于1300度、廢氣溫度不大于350度、高爐煤氣支管流量、高爐煤氣支管壓力、助燃空氣總管溫度、助燃空氣總管壓力、助燃空氣流量、凈煤氣總管溫度、凈煤氣總管壓力和凈煤氣總管流量。

4.熱風爐控制系統現狀及存在的問題

4.1首先是環境溫度問題，由于北方冬季寒冷，導致各個切斷閥存在卡滯現象

4.2由于建爐初期，電氣線路敷設存在問題，導致位置反饋信號不真實。無法實現自動。

4.3煤氣壓力不穩，導致燒爐無法實現自動。

5.解決方案：

5.1對于輕微卡滯現象，觀察發現只要來回開關一次閥門，則會解決。在程序上做了二次開關，即當開驅動來時延時20秒，20秒后開限位沒到，則關驅動導通，關2秒后再開。再延時20秒開限位還沒到，則報警，同時自動轉到手動操作。自動程序停止。如果二次啟動開限位到來，則繼續執行下一段程序。

5.2位置反饋不真實多半是由于接近開關線路積聚電荷所致，由于電氣線路沒有屏蔽接地，導致電荷大量積聚，解決辦法是斷電重送。這樣在第一個20秒驅動后自動斷限位空開2秒之后吸合，限位沒到則再反驅動一次。

5.3煤氣壓力不穩問題解決辦法就是增加煤氣加壓系統，以保證輸出一個穩定壓力的煤氣，供熱風爐燒爐使用。

6.程序的實現。

有了以上的方案，程序上實現以上功能就很容易。PLC采用施奈德系統來采集數據并控制閥門，用IFIX上位機做畫面顯示，下位機控制閥門每個爐單個控制，用一個程序段做閥門開關順序，也就是自動控制。一個程序段做單個閥門的手動控制和閥門驅動。同時做連鎖控制和報警。用一個程序段做模擬量的采集，這樣一來，程序簡潔明了。

（作者單位：西林鋼鐵公司計控處）