邯鋼3200m3高爐泥炮打泥系統流量計的改進與完善

劉利兵 周雪冰 高靜波 王保虎

（邯鄲鋼鐵集團邯寶鋼鐵有限公司煉鐵廠，河北 邯鄲 056015）

1 概述

隨著鋼鐵企業的不斷發展，針對高爐的冶煉提出了更高的要求，現在的冶煉都在向精細化的管理方向發展，高爐每次開口出完鐵后，泥炮堵口時沿鐵水通道打進去的炮泥量多少，影響到高爐鐵口深淺。

設計院在高爐的開口機泥炮液壓控制系統設計時，泥炮的打泥控制回路中設計了流量計（如簡圖1所示），廠家為德國hydrotechnik渦輪流量。當高爐鐵口需要堵口時，換向閥c端電磁鐵得電，壓力油通過渦輪流量計b口流向a口進而流向A腔，渦輪流量計測出流向A強的壓力油總流量，活塞在壓力的推動下向右側移動，與活塞桿相連接的泥塞同時向右移動，將C腔的炮泥通過炮嘴D口推進高爐鐵口里將鐵口堵住。通過A腔壓力油的流量計計算出油缸活塞以及泥塞的行程，進而計算出有多少炮泥進入鐵口。通過懸掛在出鐵場的操作室外墻上的顯示屏，顯示出精準的數據。此方法比之以前的機械標尺測量法更加準確。

圖1

2 流量計頻繁出現損壞問題及解決

我廠兩個高爐爐前液壓系統共計安裝使用了8臺流量計，但是經過2個多月的使用后，8臺流量計輪流頻繁的損壞，經過對損壞的流量計的拆解發現，渦輪葉片損壞嚴重，導致讀數波動較大。

經過對德國hydrotechnik渦輪流量計的資料查閱，發現設計院對該部位的流量計的選型沒有問題，該流量計完全適應本系統的運行條件（包括介質、壓力、流量等）。但是渦輪流量計的使用只能是單方向使用，當系統中的油液逆向流動時，導致渦輪流量計的進出口壓差增大，渦輪轉動受阻，葉片承受的壓差增大，長時間使用后導致渦輪葉片損壞。

分析出渦輪流量計的損壞原因后，針對渦輪流量計不能逆向使用的特性，必須將渦輪流量計的安裝位置重新設計。根據泥炮打泥的原理圖，渦輪流量計的最佳位置是安裝在換向閥之前的回油管道上（如簡圖2所示），這樣避免了流量計的逆向使用。

圖2

3 流量計位置改進后導致的新問題

3.1 問題一

根據簡圖一所示，當鐵口出完鐵后需要堵口時，壓力油進入A腔，由于油缸活塞1與泥塞3直徑相同，所以流量計4所測出的流量與C腔進入鐵口的炮泥相同，能真實的反映出進入鐵口內的炮泥量，進而反映出鐵口的深度。

流量計安裝位置經改進后如簡圖二所示，當鐵口出完鐵后需要堵口時，壓力油進入A腔，而流量計所測出的數據是B腔的回油流量。由于B腔有活塞桿，A腔無活塞桿，相同的行程導致進入A腔的液壓油與B腔流出的液壓油不相等。所以此時流量計測出的數據與進入鐵口的炮泥量不相同，不能真實的反映出進入鐵口的炮泥。

3.2 問題二

由于現場閥組設計的原因，泥炮回轉油缸與打泥油缸油路的控制閥組安裝在一個集成閥塊上。根據現場的實際情況，爐前作業時有可能需要零時動一下泥炮回轉機構，則需回轉油缸動作，為了將炮泥裝緊或者清理泥缸時，需要打泥油缸動作，流量計4也會有數據顯示，導致顯示屏上的數據混亂，影響對鐵口深度的判斷。

4 流量計位置改進后導致新問題的解決

4.1 問題一的解決

假設A腔的有效面積為A(S)，B腔的有效面積為B(S)，流量計測出的數據為f，A腔的流量為F，則有:

A腔的有效面積為A(S)以及B腔的有效面積為B(S)均為常數，則:

當鐵口堵口時，進入鐵口的炮泥量也就是A腔的液壓油的流量，等于在流量計的測量數據的基礎上放大a倍。通過自動化人員改寫程序，將流量計測出的數據放大a倍后放大到現場的顯示屏上。這樣顯示屏上的數據就是真實的進入鐵口的炮泥量。

4.2 問題二的解決

當泥炮回轉機構及打泥機構需要各種動作時，必須滿足以下條件:泥炮回轉機構將打泥機構送至鐵口就位，需要回轉油缸活塞桿伸出，則必須滿足A條件:電腦程序給泥炮回轉機構前進指令。泥炮回轉機構將打泥機構送至待機位置，需要回轉油缸活塞桿退回，則必須滿足B條件:電腦程序給泥炮回轉機構后退指令。打泥機構打泥時，需要打泥油缸活塞桿伸出帶動泥塞將炮泥打入鐵口，則必須滿足C條件:電腦程序給打泥機構打泥指令。打泥機構裝泥時，需要打泥油缸活塞桿退回帶動泥塞退到待機位置，則必須滿足D條件:電腦程序給打泥機構裝泥指令時。在以上四種條件下，任何動作都會導致顯示屏顯示一定的數據，究竟哪種數據為打泥數據。為了使顯示屏上只顯示打泥數據，則必須設置一定的條件將其它情況下數據過濾掉，使之不顯示在顯示屏上。

根據現場操作的實際情況，當鐵口堵口時，泥炮回轉機構將打泥機構送至鐵口就位的時間為20秒左右，當A條件完成后必須是C條件執行，才能是鐵口堵口打泥動作，只有在這種情況下顯示在屏幕上的數據為打入鐵口的炮泥量。

自動化程序員設計程序，只有滿足A條件執行大于18秒后緊接著執行C條件的情況下，流量計的輸出數據可以轉換到顯示屏上，其它任何條件下的動作導致的流量計輸出的數據，不轉換到顯示屏幕上。這樣就可以將其它沒用的數據過濾掉，不會導致現場顯示屏上的數據讀數混亂。

結語

隨著高爐冶煉系統的精細化要求，高爐爐前泥炮的打泥量的精準度越來越高，打泥系統的流量計的使用是一個必然的方向。但是，要根據流量計的特性正確安裝使用。不然就會導致影響高爐泥炮打泥量的準確掌握，同時也增加了生產備件費用。

[1]高爐煤粉噴吹總管流量計[J].東北大學，2004.

[2]劉月琴.高爐蒸汽加濕調節系統的改進[J].云南冶金，2011.