高炉矿槽系统控制（共3篇）
高炉矿槽系统控制 篇1
1概述
现代高炉由多个系统组成,高炉矿槽控制系统是整个高炉炼铁系统中最重要的组成部分,它的主要作用是将储矿仓里的原料通过给料机、振筛送至各称量斗,经槽下皮带放至上料主皮带,由上料主皮带将原料送至炉顶受料罐。 矿槽控制系统功能设计的稳定性和完整性,直接影响着整个上料过程,对高炉是否能够顺利完成炼铁生产起着至关重要的作用。
2系统硬件配置
控制系统采用西门子S7-400系列PLC, 通过接口模块下挂ET200M远程I/O,该系统功能完善、控制精确,支持多种国际现场总线标准,系统工程师站、操作员站以Win7系统为运行平台,确保系统的通用性、 开放性和易用性, 人机界面采用Win CC7.0上位机监控, 控制器通过以太网模块与操作站实现数据通信。 系统硬件配置如图1所示。
3主要功能实现
3.1主要控制设备
主要控制设备:各仓对应的给料机、振筛,各称量斗的闸门、槽下1#、2# 皮带、碎矿1#~ 4# 皮带、碎焦1#~ 3# 皮带。 控制功能包括:主皮带料流显示;炉顶设备的工作状态;主皮带软起电机的状态监控;主皮带的启停控制;上料周期的监控;当前放料周期监控及更改,故障监控,放料条件选择,给料机、振筛、称量斗闸门、碎焦系统、碎矿系统操作等。
3.2上料周期监控
系统实时监控槽下放料、主皮带上料、炉顶受料情况,在炉顶受料计数满100批时程序将计数全部减去100后,重新计数。 “大批计数复位”按钮用于操作人员在每天零点交接班时操作, 在复位前可以统计 “放料大批计数” ,复位后 “放料大批计数”被置为1, 重新开始计数。 程序已自动设定为零点将放料大批计数清零,无需手动复位。 手动复位操作必须在放料大批结束后方可执行。
放料总周期、受料斗上料计数、炉顶布料次数为程序监控, 操作人员在程序执行正常的情况下不必更改。
主皮带上料循环周期、C点循环周期主要作用为料型代码和布料代码传输,最大为4,与下方对应,此数字出现错误,会造成料型错误;当两料罐罐满,槽下未放料,此时C点循环周期超前主皮带上料循环周期1, 当受料罐罐满、称量罐布料、槽下一个周期放完料时,C点循环周期超前主皮带上料循环周期2;放料完毕,主皮带上料循环周期进位;料头到C点,C点循环周期进位,料型代码和布料代码改变。 画面中布料代码不可更改,料型代码可以修改但必须与C点循环周期所显示的一致,否则修改无效。
整个上料周期监控对待主要包括料头周期、料尾周期、斗数计数、斗计数保存、斗料尾计数、斗料头计数等,因主皮带较长,不可能只存在一批料,考虑生产的需要,做到主皮带可最多模拟出三批料,每一批料对应一个料头周期和一个料尾周期。 当本料批的料头到达主皮带后,“料头周期”值超前“料尾周期”1个值, 例如:料头周期=2,料尾周期=1;或料头周期=1,料尾周期=3。 当本料批在料尾到达主皮带(斗料尾计数=斗计数保存)后,料头周期和料尾周期应相等。 料头周期、料尾周期在初始化或清除料流时为0,正常情况下为1—2—3—1循环执行。 斗数计数是当前准备放或正在放的料批内斗的个数,初始化时斗数计数直接传给斗计数保存,当本料批的第一个斗的料头(不一定是第一个放的)到达主皮带,主皮带料头周期进位的同时,开始有料流显示,当所有斗的料尾都到达主皮带(即斗料尾计数=斗计数保存)时,料尾周期进位的同时,开始清除主皮带上的料流,同时把下批要放的 “斗数计数”传给“斗计数保存”。
在手动清除料批时,程序能执行下一个周期,但没有料尾到主皮带信号(斗数尾计数不等于斗计数保存),这时“斗数计数”不传给“斗计数保存”,所以这种情况下须手动改动“斗计数保存”,使斗计数保存=斗数计数。
正在放料时,如果出现闸门卡料,可以手动/自动开关闸门振料, 这不会影响主皮带上料头料尾的判断,只是“斗料头计数”增加,此计数将在料尾过主皮带后自动清零。
放料延时时间设定正常情况下应大于上一批料过C点后受料罐发满的延时设定,否则易造成停皮带且受料罐料型变化。
因种种原因必须清除主皮带上的模拟料流时,需确认主皮带上无料,无称量斗放料。
3.3主皮带控制
图2为主皮带故障监测及控制画面,“主皮带启动”和“主皮带停止”两个按钮用于对主皮带的启停操作。 主皮带工作时,可以四台电机同时工作,也可以采用三用一备工作制, 四台电机任意一台都可作为备用电机,不禁开电机启动主皮带时,启动顺序为: 先对角启动机尾1#、机头4# 电机,再对角启动机尾2#、机头3# 电机。 1#~4# 电机对应四个 “禁开电机” 按钮,需禁开电机时,在要禁开的电机后边点击“禁开电机”即可。 禁开不同的电机,其余三台电机有相应的启动顺序,禁开1# 电机时,启动顺序为2、3、4; 禁开2# 电机时,启动顺序为1、4、3;禁开3# 电机时, 启动顺序为1、4、2;禁开4# 电机时,启动顺序为2、 3、1。 主皮带需要启动时,点击 “主皮带启停”按钮,打开主皮带启停控制画面,点击“主皮带启动”按钮,现场警铃开始鸣笛报警,20s后,程序依次启动电机,每台电机启动间隔时间为1s。 如果在故障情况下,未能正常启动主皮带,则需点击“主皮带停止”按钮。 紧急情况如需停止主皮带,点击“主皮带停止”按钮,程序即停止电机。 为了监控主皮带运行中可能出现的故障,可点击“故障监测”,打开“主皮带故障监测画面”, 观察各故障监测点。
3.4槽下料单设定
矿槽系统的料单设定画面如图3所示,包括称量值的设定、空值的设定、周期料批的设定、4个焦炭料批的选仓选择、6个矿料批的选仓选择、发送料单传送命令、焦矿批设定量之和、矿批设定量之和(含焦丁量)、布料代码设定等。
3.4.1料单的填写顺序:
(1)根据工长所下料单,填写好各仓设定值。
(2)在周期料批中,填写欲放料的料批序号,四个焦批序号分别为1、2、3、4,六个矿批序号分别为5、6、 7、8、9、10;
(3)根据情况选仓,在欲打料的仓号下填1,否则填0。 选仓信号一旦填写完毕,程序会立即执行,不需要传送料单。
(4)放料顺序为反排,即远离主皮带的称量斗先放料。 程序执行时,将按反排放料顺序给称量斗发“允开”信号。
3.4.2料单传送方式
料单传送分两种方式:“料单随传”, 即更改完料单后,点击“随传料单”按钮,新料单立即生效; “预约传料单”, 即料单填写或更改完毕,确认无误,在“料单传送”处填写1,程序将在矿料批结束后按照新的料单开始运行, “料单传送”处填写的1变为0。
3.4.3附加焦批的方法
当需要附加焦批时:
(1)当本批焦放完后, 将矿批第一斗转为远程手动,再将“当前周期”改为焦批值,即可继续放焦。 此法适用附加一批焦操作。
(2)在主画面附加焦操作区域, 先填写好附加焦批数量,附加焦批所选用的仓号下填“1”,在必须执行放焦周期时点击“附加焦按钮”才能有效。 此法适用于附加多批焦操作。
4结语
该系统自投运以来,运行稳定,功能齐全,自动化程度高,降低了操作人员的劳动强度,提高了高炉上料过程的精准性和可靠性,为高炉稳定生产提供了可靠的保障。
参考文献
[1]齐蓉.可编程控制器[M].西安:西北工业大学出版社,2000
[2]刘玠.炼铁生产自动化技术[M].北京:冶金工业出版社,2005
高炉矿槽系统控制 篇2
1 智能控制
1.1 面向对象编程在主皮带启停控制中的应用
上料主皮带有4台10KV的高压电机驱动，4台电机按顺序启动，平时4台电机同时工作，事故时允许3台电机工作且运行时不得少于3台电机工作。每台高压电机配有直流10KV的电流测控保护装置和380V的抱闸电机。同时，主皮带还配有低压控制回路，此回路除了延时松抱闸外，还监测主皮带的故障如：撕裂、打滑、重跑偏、轻跑偏、拉绳、拉紧等故障。
为说明主皮带高压电机启动过程，对高压电机定义见表1
每次启动应先启动靠近主皮带尾部的电机，以便使主皮带张紧。启动主皮带之后，则程序先松开四台电机的抱闸电机，同时在启动预告30秒后电机间隔2秒相继启动。当主皮带有停机故障、电气回路有跳闸现象、电机启动超时等情况时，则停止主皮带运行。
主电机启动顺序见表2。
在程序的编制过程中，对主皮带启动我们采用面向对象的编程思路，启动功能块是完全独立的，并可进行移植。功能块有四个输入口，分别对应四台电机的启动顺序输入号，同时功能块有一个输出口，对应当前需启动的电机号。启动功能块不管电机是四台工作还是其中的某三台工作，它只采集四个输入口数据即可完成启动。功能块有较大的灵活性、适应性。
1.2 自动跟踪式技术在焦丁回收入炉中的应用
焦炭在槽下经两级分筛后，分筛的焦丁进入焦丁称量斗，焦丁称量斗与烧结称量斗并排位于成品带的上方，焦丁称量斗离主皮带较近。控制的原则是焦丁均匀洒在烧结料流的中间位置。程序采用自动跟踪技术对烧结矿的料头进行记忆并跟踪，跟踪料头到焦丁斗下方延时后焦丁可开始放料，从而达到控制的目的，满足炼铁生产的要求。
1.3 槽下配料控制
槽下未设中间称量斗，槽下料流经两条皮带直接到主皮带，槽下配料的方式直接影响上料速度，为尽可能快的提高上料速度，同时保证主皮带上料流的连续性，我们运用了反排放料的配料方式。此种放料方式的基本原则是远离主皮带的斗先放料，不但实现了本料批内料流的连续性，而且实现了球团均匀的洒在烧结矿表面上的复杂控制。一方面避免了球团从主皮带上滚落现象，一方面使球团和烧结在炉内更加混匀。程序对烧结矿的料头和料尾分别跟踪，对球团矿只跟踪其料头，当烧结矿的料头到达球团斗的下方时，球团斗开始放料。这种配料方式使原料在入炉前得到充分混匀，能更好的调节、稳定炉况,具有很好的推广价值。
1.4 槽下矿石称量斗的混装控制
3200m3高炉槽下设置了20个矿仓，呈两列并排布置。仓下设置10个矿石称量斗，即1#-10#矿仓分别和11#-20#矿仓共用称量斗。在实际应用中，常常会用到一个仓或者两个仓同时向称量斗备料的情况。当两个矿仓都需要向秤斗中打料时，系统对两个仓的下料重量分别进行采集，同时运用称重补偿数学运算模型，准确完成对不同料种的称重补偿，实现混装料中不同料种入炉量的准确性，满足生产需求。
1.5 料流模型模拟、控制料流
据我们考察国内同类型高炉一般在槽下设置中间斗，这种高炉槽下备料和放料是互相独立的，一般是当主皮带上的料进入炉顶且准备布料时，槽下已备好料的中间斗才开始放料，所以上料控制相对简单。
山钢集团莱钢3200m3高炉上料系统采用主皮带上料，但槽下并未设中间斗。槽下称量斗中的料一旦放到成品带上就意味着无法控制，如炉顶出现异常情况，则需停止上料主皮带和槽下成品带。在正常生产情况下，为了保证不停止主皮带的情况下，上料能力的最大化，需根据炉顶设备运行状态及主皮带料流的运行情况判断槽下是否需要放料，程序采用时序的最优控制，判断出料流的位置。
在本次设计中，我们通过深入探讨和思考，设计用料流模型控制料流。在料流模型中，主要采用了如下计数：主皮带上料循环计数、主皮带料头计数、主皮带料尾计数。
“主皮带料头计数”和“主皮带料尾计数”是为了确定料流模型的料头和料尾而设计的。“主皮带料头计数”是对本料批内称量斗的个数进行统计，槽下配料时，模型对每个放料称量斗的料头和料尾进行记忆并跟踪。该模型工艺图如图1所示。
当槽下成品带因故障等原因停机时，则称量斗料头、料尾的跟踪相应停止，如此时模拟料流已到主皮带，则料流会随着主皮带继续向前移动，只不过料流的长度会拉长，直到成品带重新启动。当主皮带因故障停机时，主皮带上的料流模型同样停止模拟，称量斗料头、料尾的跟踪也因成品带的停止而停止，当皮带启动后，模型继续进行模拟和跟踪。
1.6 复杂性分析控制技术在槽下配料控制中的应用
在同类型高炉中，槽下一般设中间称量斗，所以槽下称量斗配料的触发条件相对就简单。在本座高炉特殊的工艺设计前提下，为了适应炉顶设备各种运行状况，我们运用复杂性分析控制技术，设计如下槽下配料触发条件：
(1)炉顶受料斗空且上密关好;
(2)炉顶受料斗空;
(3)炉顶料罐空且下密关好;
(4)炉顶料罐空;
(5)炉顶下密开好;
(6)探尺到料线;
(7)上料批结束后延时时间到。
配料条件决定着高炉上料速度，程序运用数学模型计算，并经逻辑判断称量斗配料的边界条件是否满足。在数学模型中设计了槽下放料料批计数、炉顶受料斗上料料批计数、炉顶料罐布料料批计数。程序根据操作人员选择的不同的放料条件，触发槽下放料信号，实现槽下自动放料。程序设计的七种放料条件，可以满足高炉各种炉况下的不同的上料速度，充分满足了高炉的生产需要。
1.7 FIFO式料型控制模型
因槽下料批不是等到上一料批到达受料斗后再放下一料批。主皮带上经常同时存在两批料的情况，这样往受料斗内放料的料型就难以确定。考虑到这种现象，程序采用FIFO堆栈的方法设计了一存储区域对已上料料批的料型进行存储，设计了“主皮带上料循环周期计数”和“主皮带C点上料周期计数”，为配合料流模型模拟料批数，两个计数最大设置为4。“主皮带上料循环周期计数”作为存储料型的指针，当料流模型模拟料流到主皮带C点时，“主皮带C点上料周期计数”作为取数指针从堆栈中取出相应料型，并通过透明工厂I/O SCANNER传给炉顶，炉顶程序进行保存，并随着受料斗的放料传送到料罐，然后炉顶根据料型进行布料。
1.8 上料主皮带故障自诊断系统
当出现主皮带打滑、撕裂、重跑偏、拉绳、电机保护跳闸等监测故障或程序判断出主皮带运行或启动过程中出现驱动电机断路器、抱闸电机断路器、接触器掉电等故障或启动当前电机超过2s后还未接收到电机断路器和闸信号，则停止运行上料主皮带。主皮带停止后打滑、驱动电机断路器、抱闸电机断路器、接触器掉电等信号相应出现，且有些故障是瞬间的，当主皮带停止运行时维护人员很难一时判断出停止运行主皮带的真正原因，所以上料控制系统采取记忆第一故障，排除后续故障的原则实现故障自诊断系统，给维护人员提供确切的停止主皮带运行的故障原因，节省了故障查找的时间，提高了维护效率。
2 结束语
该高炉整体装备水平先进,其主要工艺过程的自动控制技术先进,生产指标控制稳定,节能降耗显著,同时，由于该系统自动化程度高，有利于减少设备的故障率、减轻工人的劳动强度，具有良好的推广应用价值。
摘要：本系统采用最优控制,成功实现了上料主皮带驱动、槽下自动配料、矿石称量斗的混装控制、仿真料流模型、FIFO式料型控制模型、图像识别、故障自诊断等功能,具有广泛的推广及应用价值。
关键词：主皮带,混装控制,料流模型,故障自诊断
参考文献
[1]刘豹.现代控制理论[M].机械工业出版社,2003
高炉矿槽系统控制 篇3
关键词：无线遥控,报警,检测
0 引言
马鞍山钢铁股份有限公司某分厂主要承担向马钢新区“两机两炉三窑”的供料任务, 为不断降低高炉矿槽加槽过程中堵料、漫料事故的发生, 分厂采用了高效、低成本、易维护的无线遥控报警堵塞检测器用于检测堵料、漫料, 并通过及时的预警提醒岗位工采取措施防范发生事故。
1 高炉矿槽加槽工艺及存在问题
1.1 高炉矿槽工艺特点
高炉矿槽为混凝土结构, 24个矿槽分A、B槽双排布局, 用以贮存供高炉的含铁原料 (烧结矿、球团矿、块矿) 、熔剂 (石灰石、硅石、锰矿、白云石) 、燃料 (焦炭) , 通过三台胶带机附属的移动式卸料车人字形料斗完成加槽作业。
1.2 高炉矿槽加槽作业时存在的主要问题
由于设备存在缺陷, 高炉矿槽进行加槽作业时经常发生加槽堵料、漫料事故, 漫料严重时将导致卸料车附属的胶带蹦断, 对生产造成严重影响。其发生事故的原因主要有以下几点:
1) 高炉矿槽加槽时粉尘很大, 岗位工很难在现场观察槽位变化, 用于测量槽位的料位计经常发生显示不准甚至不动作的故障, 岗位工不能准确、及时掌握槽位变化, 一旦加槽过量将发生漫料事故;
2) 焦炭、烧结矿、块矿等多种高炉用料中经常发现大块、钢板、胶皮、草包等杂物, 而这些杂物都很容易在卸料时把矿槽格栅挡住, 造成物料在卸料斗内堵料, 引起堵料事故。
不管是堵料还是漫料都会发生物料从卸料车下料斗底部从小到上堆积、然后溢出料斗产生严重后果, 而无线遥控报警堵塞检测器可以及时发现物料在料斗中的堆积现象, 通过及时提醒岗位工移动小车避免事件扩大成为事故。
2 无线遥控报警堵塞检测器的结构及工作原理
2.1 系统组成
该装置主要由堵塞检测器、无线遥控装置、声光报警器组成。
2.1.1 堵塞检测器选型及工作原理
选用LDM-X型溜槽堵塞检测器, 工作原理为:当物料在溜槽中造成堵塞时, 堆积的物料必定给溜槽侧壁一个压力, 从而将本装置的活动门向外推移;当活动门偏转角度大于受控角度时, 其控制开关动作, 从而发出告警或停机信号。如将其接至振打器控制回路, 可实现轻度堵塞时不停机自动振打功能, 堵塞故障排除后, 活动门自动复位。
2.1.2 无线遥控装置指标及工作原理
选用TAD-K30-M4型, 关键技术指标:
1) 控制方式:非锁存型 (M4) , 常开;
2) 控制路数:二路, 两路互不影响, 正常工作时只使用其中一路, 另一路作为备用;
3) 遥控距离:1000m, 主要防止现场受到粉尘、对讲机等无线装置影响到遥控距离。
工作原理:按住遥控板的按键, 数据脚输出瞬时电平, 接收器收到对应电平后常开开关闭合, 松开遥控按键, 失去信号, 接收器恢复常开, 用于点动的控制。
2.1.3 声光报警器选型及参数
对报警器要求不高, 只需具有高于60分贝的声音和回转式闪光灯即可, 可选用泰伦特DWJ-10声光报警器。
2.2 设备安装
在卸料车的两只下料斗上各安装一只堵塞检测器, 将检测器的检测信号与“无线遥控开关”的发射器相连, 发射器安装在卸料车面对矿槽操作室比较显著的位置, “无线遥控开关”的接收器安装在与该卸料车胶带机水平方向的操作室走廊上, 给接收器接上合适的电源, 接收器信号输出与一只声光报警器相连, 而报警器安装在操作室内并接上电源。安装方式如图所示:
安装要求:1) 堵塞检测器安装在人字形料斗弯溜槽上, 一般安装在弯溜槽下沿向上1/3处, 作为轻堵塞信号检测, 下沿向上2/3处作为重堵塞信号检测。选择好安装位置后开一个260mm×260mm方口, 然后在开口处上方约100mm~200mm处溜槽内壁焊接一块300×80×850 (mm) 挡板, 以防大块物料落下直接撞击活动门而发生误动作。安装时将随机配套的弹力橡胶板将开口完全覆盖、封闭, 将弯角件焊接在溜槽内壁上, 然后用M12×25螺钉溜槽堵塞检测装置与弯角件固定好;
2) 无线遥控装置的接收器要安装在与发射器相对应的显露位置, 避免信号的丢失。接收器安装时最好焊一个大小合适的钢管, 将接收器用塑料固定在钢管内, 便于固定。接收器和发射器均要做好防尘处理, 防止粉尘特别是具有导电性的粉尘进入内部造成设备短路损坏。
2.3 工作原理
当卸料车料斗内发生堵料与漫料时, 物料在料斗内累积, 累积到一定程度触动料斗内的堵塞检测器, 堵塞检测器使发射器的常开开关闭合, 发送信号到接收器, 接收器再传递信号使声光报警器报警, 提醒岗位工移动卸料车, 从而防止物料溢出料斗造成事故。卸料车移动后, 下料斗内的积料卸入矿槽内, 卸料斗下料通畅, 堵塞检测器恢复正常, 无线遥控装置也恢复到常开状态, 同时声光报警器解除报警。
3 无线遥控报警堵塞检测器的应用实效
3.1 投资小
由于卸料小车必须在120m长的轨道上移动作业, 如果要为其铺设一条专用电缆, 则每台卸料车将安装约120m长的摩电道, 其成本大约在4万元左右, 而高炉矿槽有六台这样的卸料小车, 则需成本约24万元, 而使用无线遥控报警, 包括所有部件, 每台只需成本600元, 六台成本3 600元。
3.2 见效大
一旦卸料车内积料, 无线报警开关将通过声光报警提醒岗位工对卸料车进行操作, 从而避免因料斗内堵料过多引起的加槽堵料、漫料、大量撒落料、甚至相邻矿槽的混料、胶带蹦断事故, 仅2008年发生的30余起堵料、漫料事故为例, 共产生杂矿500t, 损失就超过30万。
4 结论