優化高爐備料布料系統

許文菊

（萊鋼集團 自動化部，山東 萊蕪 271104）

1 國內外研究現狀分析及發展方向

提高布料精度對高爐生產起著至關重要的作用，為操作人員控制爐況、提高冶煉水平提供了可靠的設備保障基礎。提高布料精度，可通過多種方式實現。

（1）應保證設備狀態檢測的準確性，檢測信號包括各種閥的到位信號以及各種角度的檢測信號。這些信號一般為弱電信號，容易受到現場設備動作和其他大功率設備的干擾而產生波動、跳變，難以保證設備的控制準確性。

（2）提高設備控制的準確性，對設備的啟動、中間運行、停止等不同狀態實施不同的控制方式，控制設備以不同的運行速度、角度作不等速運動，使設備的最終停止狀態與預定的控制目標偏差最小，且當偏差增大時可以作自我修正，使偏差一直保持在允許的范圍內。

隨著各種先進技術的不斷出現，射線料空檢測、雷達探尺料面檢測、紅外爐內成像等技術不斷地應用到高爐設備控制及實時檢測過程中，也大大提高了布料精度。

目前萊鋼的高爐備料和布料處于國內平均水平，需要進一步提高。根據現場和班組人員情況，筆者對高爐備料和布料系統進行了優化。

2 優化背景

萊鋼股份有限公司煉鐵廠是鐵前系統的核心，肩負著整個萊鋼鐵水生產和供應的重任。伴隨萊鋼的跨越式大發展，煉鐵廠的生產規模同步擴大，高爐的冶煉強度不斷提高，高爐的容積也不斷擴大。

煉鐵廠老區的4座高爐，由于格局已經確定，高爐只能在原有的基礎上擴容，經過大修，1＃高爐已經由750m3擴容到1 000m3，2＃高爐也擴容到900m3，這僅是提高產量的基本措施，最重要的是保證高爐的順行，備料的及時，布料的暢通無阻與準確，因此有必要優化和增加高爐備料布料系統，提高高爐的布料精度，防止高爐減風甚至休風，從而保證鐵水的連續供應。

3 優化內容

針對現有報警提醒系統和布料設備控制的準確性，經與現場技術人員進行交流，確定在2＃高爐采用新方案，提高高爐布料控制的準確性，優化和增加高爐備料布料系統，編制程序和畫面，并增加聲音提醒以滿足現場需求，保證備料布料的暢通。

3.1 優化稱量斗的上、下卡料報警程序

稱量斗的卡料報警原程序編制為：稱量斗放空后延時5s，稱量斗閘門關閉，信號未接通，下卡料報警；振篩開始振動延時90s后，稱量斗內未裝滿，上卡料報警。原報警存在不足，不能真實反映現場的情況。改造后以放料時稱量斗的先開后關的開關過程做下卡料報警，對現場的稱量斗從開始放料到料全部放完的時間進行多次計時，取計時的最大值作為下卡料報警的基準時間，當開始放料的時間超過基準時間，稱量斗閘門關閉，信號未接通，下卡料報警；以裝料的最小速度能裝滿稱量斗的時間作為上卡料報警的基準時間，達到基準時間后，稱量斗若未裝滿，上卡料報警。原來的延時時間是在程序中直接給定一常量，而優化后，是由操作工根據現場的料的大小、裝料的多少和閘門的情況填寫延時時間，若現場情況改變，則操作人員就可以立即通過畫面修改延時時間，不再需要自動化人員去值班室更改程序。這樣的程序編制方式更符合現場情況，卡料報警更準確，并增加了電鈴提醒，不論操作人員在處理任何工作，當電鈴一響，操作人員可以馬上查看畫面，找出并解決問題，從而保證了備料的及時。

3.2 增加布料圈數報警

針對料罐出現崩料情況的可能性，當料空信號接通、布料圈數小于7圈時增加報警提醒，提醒工長查看爐況，防止爐況惡化，將危害扼殺在萌芽階段。布料圈數報警的增加，保證了布料的通暢，維護了爐況的穩定。為保證布料的均勻性，在布料總圈數小于8圈和大于12圈時，也增加了報警提醒。

3.3 編碼器固定套裝盒的設計與改造

股份煉鐵廠1＃、2＃、3＃、4＃高爐爐頂設備設有溜槽傾動編碼器2個、溜槽旋轉編碼器1個。2個溜槽傾動編碼器互為備用，用于監控溜槽的傾動角度與旋轉角度并參與高爐爐頂的布料控制。

目前，股份煉鐵廠老區4座高爐使用的編碼器固定套裝盒為廠家配套而來，受設備安裝位置及現場條件的限制，當編碼器出現故障需要更換時，檢修人員無法快速及時地將編碼器拆卸、更換，在一定程度上對生產造成了不利的影響。為此，我們根據現場環境，對編碼器固定套裝盒重新設計并改造。改造后的固定套裝盒更有利于檢修人員拆卸、安裝編碼器，大大縮短了設備更換時間，保證了生產的順利進行。

3.4 溜槽旋轉角度軟測量設計

目前，受現場條件的制約，高爐溜槽旋轉角度使用單一編碼器測量，一旦編碼器出現故障，在線無法更換，嚴重影響高爐生產。

根據現場情況，經過多次研究及實驗，在溜槽旋轉電機同軸側增加一接近開關，接近開關位置與溜槽旋轉的工藝零度相對應。接近開關位置以DI信號進系統PLC，然后經過程序一系列的模擬計算，從而得出溜槽旋轉的實際角度。

3.5 布料總角度準確化軟測量設計

目前，高爐布料的準確度測量主要依靠現場的α編碼器、β編碼器和γ開度變送器，程序通過對布料料頭信號接通的計數來顯示布料圈數。這種對布料圈數的計數誤差較大，影響高爐布料精度。

為解決上述問題，提高多環布料的均勻性，更好地指導料流開度，以維持圈數穩定，因此增加了布料總角度軟測量。

軟測量原理為：以料流閥打開繼電器輸出為開始時間，料罐空信號接通為結束時間；即布料時間＝結束時間－開始時間，則：

目標值＝（布料時間／β轉速）×360°。

其中：β轉速為溜槽旋轉一圈所用的時間，s。

將目標值做成歷史趨勢曲線圖，以供高爐操作參考。

3.6 β角電流給定的增加

通過增加β角電流給定值，可以更好地通過改變電流值來控制高爐主卷揚機的變頻器速率，實現控制布料圈數，提高了控制精度，從而為高爐順產提供了有利的保障。

4 結束語

本系統的開發與應用滿足了生產工藝要求，為高爐的穩定順行提供了保障。它同時在高產穩產、安全生產、保護設備使用壽命等方面發揮了重要作用，具有較大的技術優勢與推廣價值，可在全國同行業廣泛推廣應用。

［1］李仁華，張博剛，梁成鵬.900m3高爐自動控制系統改造方案實施［J］.天津冶金，2005，131（6）：46-48.