探討自動化儀表系統調試控制分析

杭州鋼鐵集團公司煉鐵廠 杭州 310022

摘要：煉鐵的過程中，對溫度、材料組成等數據的掌控是非常重要的，在煉鐵作業設備中采用自動化設備是保證數據控制更加精準，進而出產優質產品的保障。在自動化設備的運行中，顯示數據的部分是設備的儀表，自動化以便顯示出的數據是操作人員對作業進行合理處理的客觀保證。本文對煉鐵自動化儀表的組成進行簡單的闡述，并對煉鐵自動化儀表調試工作的具體實施進行了研究與分析。目的在于保障煉鐵作業的正常進行，能夠在合理發展的基礎上加快煉鐵自動化的進行，從自動化儀表入手，建立完善的自動化體系。

關鍵詞：自動化；儀表；系統調試；控制

一、引言

煉鐵自動化儀表系統是對煉鐵工藝過程進行檢測、記錄、顯示、報警、調節等儀表系統的總稱。按其功能和應用區域分為送風、熱風爐、高壓操作、高爐本體、煤粉噴吹儀表系統，以及原料（ 礦粉、焦炭、熔劑等）裝入、煤氣清洗、水處理、空壓機站等儀表系統。其調試工作需與機電、計算機的調試配合進行。

儀表調試是對工業自動化控制中涉及到的儀表單體和控制系統進行調整和試驗，目的是檢查其內在技術性能符合規范或設計規定。煉鋼自動化儀表系統是對煉鋼工藝過程進行檢測、記錄、顯示、報警、調節等儀表系統的總稱。按其功能和應用區域分為送風、熱風爐、高壓操作、高爐本體、重油和煤粉噴吹儀表系統，以及原料（礦粉、焦炭、熔劑等）裝入、煤氣清洗、水處理、空壓機站等儀表系統。其調試工作需與機電、計算機的調試配合進行。本文將簡要介紹一下煉鋼系統中的一些儀表調試的方法和策略，以期對儀表安裝人員有所啟發。

二、煉鐵自動化儀表組成

煉鐵自動化儀表的維護和調試，是煉鐵作業日常工作中最基本的工作內容，也是保證自動化設備得到科學應用的重要措施。煉鐵自動化儀表的組成包括顯示儀表、調節儀表和執行器等種類，下面對這三個部分分別進行研究。

1.顯示儀表

根據記錄和指示、模擬與數字等功能，又可分為記錄儀表和指示儀表、模擬儀表和數顯儀表，其中記錄儀表又可分為單點記錄和多點記錄，其中又有在紙記錄或無紙記錄，若是有紙記錄又分筆錄和打印記錄。

2.調節儀表

可是以分為基地式調節儀表和單元組合式調節儀表。由于微處理機引入，又有可編程調節器與固定程序調節器之分。

3.執行器

由執行機構和調節閥兩部分組成。執行機構按能源劃分有氣動執行器、電動執行器和液動執行器，按結構形式可以分為薄膜式、活塞式（氣缸式）和長行程執行機構。儀表總體上的范圍是比較廣泛的，不僅在煉鐵自動設備中，而且在其它設備中都能夠應用到自動化儀表，因此，局限于一種方法對其進行劃分是不科學也不準確的，各種劃分手段之間也存在相似之處和差異，其之間存在著關聯性和滲透性。但是這種方法相對來說是比較合理的，也是對于本文的研究有所幫助的。

三、工業送風儀表系統調試

該系統主要是定風量一定風壓調節系統、富氧調節系統和送風濕度調節系統的調試。

1.定風量一定風壓調節系統

用于控制鼓風機穩定地向高爐供給所需的風量。當熱風爐進行送風切換時，需增加約10%的熱風爐充風量，風量控制系統能自動地由定風量控制切換到定風壓控制，充風結束后再自動地切換到定風量控制。系統調試的重點是要做到定風量和定風壓兩控制系統之間的無擾動切換。調試時，應先在手動狀態下檢查調整兩控制系統的伺服環節，使兩系統的測量、設定、輸出、反饋各信號間能夠相互跟蹤，以保證在無人工干預下實現無擾動切換，然后再投入自動進行動態模擬確認。

2.富氧調節系統

通常設有定氧量調節和定富氧率調節。兩種調節方式切換不頻繁，一般不采用無擾動系統。切換應需手動達到平衡后再進行。系統調試的重點是充氮回路。模擬鼓風機喘振狀態，檢查確認系統在此狀態下能緊急充氮，使送風含氧量降至21%以下。

3.送風濕度調節系統

當風量無劇烈擾動時進行送風濕度反饋控制；當風量波動大時，調節系統則以送風比率調節為主。系統調試的重點是根據濕度檢測器的響應速度和滯后時間整定調節系統主、副環的參數和比率設定器的內部偏置量。

四、工業熱風爐儀表系統調試

該系統主要有送風溫度控制系統、熱風爐燃燒控制系統和熱風爐溫度監視系統的調試。

1.送風溫度控制系統

通過冷風混入量以控制送風溫度。冷風調節閥是從開啟狀態開始動作的，因此系統調試的重點是調節器的限幅和防止積分飽和功能，以保證冷風調節閥的響應速度。

2.熱風爐燃燒控制系統

通過調節焦爐煤氣量以控制熱風爐拱頂溫度，調節高爐煤氣量或混合煤氣量以控制廢氣溫度。系統調試中要注意開始燃燒和停止燃燒時，應將空氣流量調節由自動狀態切換到手動狀態，使空氣調節閥打開一個初始開度，以免燃燒不完全而產生黑煙。

3.熱風爐溫度監視系統

在熱風爐燃燒室和蓄熱室拱頂頂部，兩室聯管上部，耐火磚、格子磚外表面及熱風爐爐皮表面均設有若干測溫元件，以監視熱風爐運行狀態。調試中要對每個檢測回路進行導通、絕緣試驗。完成程序控制系統的模擬調試后，應把各回路接入程控系統，逐點進行開路短路試驗，確認監視系統正確可靠。

五、工業高壓操作儀表系統調試

該系統主要有高爐爐頂壓力控制系統、爐頂煤氣回收和余壓發電儀表系統的調試。

1.高爐爐頂壓力控制系統

通過調節煤氣回收管路中的減壓閥組或調節文氏管可調喉口來調節爐頂壓力。減壓閥組和可調喉口多采用液壓驅動。調試的重點是液壓系統的動作程序和響應速度。對于裝有余壓發電設備的高爐，爐頂壓力控制系統的調節動作要根據該設備的指令進行。調試中要完成和余壓發電聯鎖功能的檢查。

2.爐頂煤氣回收和余壓發電儀表系統

大型高爐的爐頂壓力高達0.25MPa，為了回收爐頂余壓煤氣，一般均設置余壓發電裝置。為了使流經發電裝置的煤氣流量穩定，又能把爐頂壓力控制在允許的范圍內，余壓發電自動化儀表系統中設有負荷分配器。調試時需加模擬信號，檢查并確認負荷分配器對流經余壓發電裝置和減壓閥組回路煤氣流量的調配功能。

六、工業高爐本體儀表系統調試

該系統主要有爐身靜壓檢測、風口破損檢測，爐內氣體分析、鐵水罐液面計和爐頂料面熱圖像顯示儀等儀表的調試。

（1）爐身靜壓檢測系統。由一組壓力變送器和差壓變送器組成，用于監視爐內各點的壓力分布情況。（2）風口破損檢測系統。采用電磁流量計，檢測風口冷卻水的給水量和排水量的流量差，以監視風口是否漏水。（3）爐內氣體分析儀表。用于分析爐身、爐頂等處的氣體成分。（4）鐵水罐液面計。通過稱量混鐵車內鐵水的重量，檢測混鐵車的鐵水液位。（5）爐頂料面熱圖像顯示儀。利用紅外線攝像儀檢測爐頂料面溫度分布。

七、結論

自動化是生產行業發展的必然趨勢，也是解放生產力的基本體現。煉鐵工業得到發展對社會的建設起到非常重要的影響，因此，煉鐵工業應用自動化設備是非常必要的。但是在自動化設備的應用中，應對其進行科學的管控。自動化儀表的調試，可能給人的感覺只是理性檢查而已，但是其中如果出現問題就可能造成產品品質或產量出現問題，甚至導致嚴重生產事故的發展。通過文中的研究可以知道，自動化儀表對設備工作狀態的體現，如果在生產之前沒有進行科學的調試，造成初始值不準確或是儀表損壞的現象，對于煉鐵生產作業的危害是不可想象的。

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