高炉鼓风机自动拨风系统设计.pdf

高炉鼓风机自动拨风系统设计 李敏 （江苏联合职业技术学院常州铁道分院， 江苏 常州 213000） 摘要 鼓风系统是高炉冶炼技术中最重要的辅助工艺系统之一， 鼓风系统的拨风系统又是鼓风系统在鼓风机紧急停机时保障高 炉生产状况， 避免高炉因鼓风系统突然故障而受到巨大影响的重要环节。现结合某钢铁集团1、 4、 5、 6高炉鼓风机供风管网的相关装 置， 详细介绍了自动拨风系统在生产实际中的应用， 包括系统的软硬件组成、 控制原理、 控制程序及实际运行效果。 关键词 鼓风机； 拨风； 送风压力； 断风； PLC 0引言 随着国内冶炼技术的发展， 高炉容积不断扩大， 顶压不断 提高， 高炉冶炼强度不断增强， 保障高炉的稳定运行变得异常 重要。 通常高炉都是一台风机直供一台高炉使用， 一旦由于种 种不可预知的因素导致鼓风机异常都将直接作用于高炉。钢 铁厂由于各种原因致使鼓风机跳电， 导致高炉紧急休风、 风口 灌渣、 坐料等严重事故， 直接经济损失动辄几十万元， 生产危 害巨大。 部分炼铁厂为避免鼓风机跳闸设置的事故拨风装置早已 有之， 但基本上都是通过人工手动来完成操作。 高炉拔风系统 单台单机的形式直接造成了系统可靠性能差、 故障时间长、 经 济损失大的问题。 1技改目标 某钢铁厂1、 4、 5、 6高炉的拔风控制系统原来是相互 独立的， 送风管线也各不相干， 但4、 5高炉鼓风机在一个厂 房内， 和1、 6风机距离相对较近， 基本具备相互拨风的条件， 因此计划实现4座高炉鼓风机拨风互保。 该项目实际投资40多万元， 如按每年使用一次计算， 1座高 炉平均16个风口， 全堵的话直接损失50万元左右， 再加全部更换 需要3 h以上， 产量损失按照利润200元/吨铁计算， 间接经济 损失也达20多万元。项目的实施可以为炼铁厂创造巨大的经 济效益， 改善生产工作环境， 提高工艺操作水平。 2设计方案 2.1设备部分 （1） 在原送风管路 （送风阀前） 上开孔， 加装拨风管道， 连 通各个用风设备。 （2） 在拨风管路上与放风阀中间加装一台电动调节阀， 正 常生产时这台调节阀都是开到位的。 （3） 在调节阀之前加装一台快开慢关气动阀， 正常生产时 这台气动阀是关到位的。 （4） 在现场安装一只电气操作箱， 设手/自动选择开关， 开 关按钮指示灯若干， 电气主、 控制回路都在其中。主回路、 控制 回路电源由PLC柜提供， 给定反馈信号进入PLC系统。 （5） 设计一个PLC柜， 内装电源、 CPU、 通信、 数字量、 模拟 由于温度变化是一个从无到有， 上升到规定值并保持的 过程， 因此给定输入信号为大小为1的阶跃信号， 仿真曲线如 图3所示。 由仿真输出曲线可以发现， 模糊PID控制超调很小， 响 应速度很快， 稳态误差小。 对于硫化温度控制系统， 模糊PID控 制能在性能上充分满足工艺要求和控制指标， 控制精度大大 提高。 4结语 本文针对现有硫化机控制精度差的不足， 结合生产工艺 和控制系统的研究， 开发了一套模糊PID控制系统， 通过建模 仿真充分论证了该控制系统的可行性和有效性。最后通过建 立PLC离线查询模糊规则表的方法来实现该控制过程， 该方法 简便易行， 有效改善了轮胎胶囊厚度均匀性和产品质量的稳 定性。 ［参考文献］ [1] 叶高文.模糊控制查询表的MATLAB实现[J].工业控制计算 机， 2010 （11） 64-66. [2] 张慧.MATLAB与PLC相结合的模糊控制系统在加热炉温度控 制中的应用[J].辽宁化工， 2014 （6） 757-758. [3] 王国林， 施斌， 姬新生， 等.基于人工智能技术的轮胎硫化优 化[J].江苏大学学报 （自然科学版） ， 2011， 32 （2） 144-147. 收稿日期 2018-04-23 作者简介 李靖 （1984） ， 男， 陕西宝鸡人， 硕士研究生， 工程 师， 研究方向 工业自动化控制技术。 韩建斌 （1986） ， 男， 陕西韩城人， 硕士研究生， 工程师， 研究 方向 机电一体化技术。 图3温度模糊PID控制仿真曲线图 Sheji yu Fenxi◆设计与分析 145 图1高炉鼓风机互保拔风操作 量模块若干， PLC输出继电器、 空气开关、 断路器、 接线端子、 熔 断器和隔离器若干。 （6） 设一个操作员站， 工控机一套。 2.2软件部分 （1） 组态画面采用WONDERWARE INTOUCH9.0， 如图1 所示。 （2） 编程软件为施耐德UNIYY PRO4.1。 （3） 系统为WINDOWS XP SP3专业版。 （4） 通信模式采用工控机以太网接口直接连接PLC通信模 块的MEBNET IOSERVER架构。 3工艺要求 首先， 画面设实验窗口， 可以对拨风系统进行模拟实验； 设主监控画面， 同时满足监控和操作的要求， 各阀门手动控制 时均有信息提示， 可以避免误操作； 设模拟量趋势画面， 实时 跟踪采样现场仪器仪表数据， 方便分析系统运行概况； 设报警 画面， 任何外部电气、 内部变量、 程序输出的结果都能够实时 作出反应。 其次， 在风机各自高压柜里取故障跳闸信号 （这副点为无 源干接点） ， 低压操作箱里取紧急停机信号 （这副点为有源直 流信号， 需外加直流220 V中间继电器） ， PLC系统里取安全运 行信号， 将这三副干接点连接至风机PLC柜， 再由风机PLC柜 连接送至拨风系统PLC柜， 电源由拨风PLC柜提供， 当风机故 障动作时， 其任意一点发出信号， 同时将原风机系统出口压力 信号经过一入两出隔离器， 一路仍然给风机， 另一路发送给拨 风系统， 两组条件串联， 共同作用方可触发拨风系统阀门动作。 第三， 各支路上的电动调节阀都是常开状态， 保证气源压 力已经送至用户所在的管路最可靠位置 （调节阀一侧与送风 管道连通， 因此流经调节阀的风压就是正常的送风压力） 。 第四， 气动阀为快开慢关阀， 开动作全过程为0.5 s左右， 因为高炉从断风塌料开始到堵住风口的全过程为1 s左右， 加 上管路压力的迟滞性， 因此气动阀的开动作时间直接决定了 拨风系统的使用效果。一旦高炉发生险情， 快开阀能以最快速 度打开， 实现风压的及时补充， 这样就保证了高炉炉料不至于 因断风而陡然下落， 堵住风口， 从而使损失降至最少。而在高 炉采取相应的措施之后， 将气动阀门关上， 保证其他高炉的正 常送风。这种气动阀门拥有很好的密闭性， 也是拨风得以实现 的重要条件。 最后， 由于每台风机装机容量不一样， 提供的压力不一 样， 而管道所能承受的压力有限， 最重要的是高炉承受的压力 有限。如果一旦拨风阀组动作， 两股风压甚至 几股风压同时作用于同一台高炉， 后果将不堪 设想。因此， 如果任何一台风机出现问题， 应确 定由哪台风机给它提供风压。经过了解， 1、 4 高炉的正常风压为130 kPa， 5高炉为180 kPa， 6高炉为150 kPa。 任何两座高炉的风压差值都 小于单座高炉实际风压需求量的一半， 也就是 说， 就算将参与实际拨风的那部分风压平均供 应， 也不会对供应方高炉产生大的副作用。 4结语 该套系统投入运行以来， 已经多次对高炉 因故跳机实现了紧急避险。1高炉风机房由于 插座短路导致不间断电源UPS跳停， 风机跳闸。 因为有了拨风系统， 快开阀得以快速动作， 将4 炉鼓风压力及时补充给了1高炉。虽然通过趋 势图观测到实际供给的压力只有60 kPa多一 点， 但这足以保证高炉炉料不会塌陷了。 另外， 这次事故又验证了之前的一个担心是多余的， 那就是一旦某 台风机要为另一座高炉提供风能， 其自身依靠剩余的风压无 法保障短时生产需求。实际上， 只要高炉或者风机房操作人员 及时发现、 及时调整， 控制住炉况就可以了。 1、 4、 5、 6高炉鼓风机自动拨风系统运行取得了圆满 成功， 整个过程风压稳定， 保证了后续高炉没有灌渣事故的再 次发生， 整个拨风过程准确、 可靠， 在为高炉提供了预防保卫 功能的同时， 直接降低了高炉非正常休风所带来的损失， 也可 以说间接为公司创造了效益。 ［参考文献］ [1] 杨凌波， 马有会， 康旭.高炉风机拨风系统的PLC控制应用 [J].电工技术， 2010 （7） 40-41. [2] 秦萍.高炉自动拨风系统[J].黑龙江冶金， 2015， 35 （2） 37-38. [3] 张伟.浅析快速拨风系统在高炉鼓风机站中的应用[J].科技 风， 2014 （10） 111. [4] 张立明， 周勇生， 祝刚.MM440变频器在加热炉板坯定位控制 中的应用[J].电工技术， 2011 （2） 45-46. [5] 李明河， 杨明.PLC在钢坯定位中的应用[J].中国仪器仪表， 2009 （11） 68-70. 收稿日期 2018-04-24 作者简介 李敏 （1982） ， 男， 江苏常州人， 讲师， 从事机电一 体化教学工作。 设计与分析◆Sheji yu Fenxi 146