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案例頻道 摘 要：通過(guò)對100噸轉爐本體氧搶系統、傾動(dòng)系統、現場(chǎng)總線(xiàn)的改造，使自動(dòng)控制系統功能更加完善，系統運行更加穩定, 使用效果良好,大大減少了轉爐因設備故障而熱停的次數和時(shí)間。設備損壞率明顯降低完善
關(guān)鍵詞：氧搶系統；PLC；現場(chǎng)總線(xiàn)
1 工藝及主要設備介紹
安鋼第一煉軋廠(chǎng)100ｔ轉爐于2004年3月26日投產(chǎn)，年設計生產(chǎn)能力120萬(wàn)噸。采用頂底復吹工藝，底吹惰性氣體；轉爐設置兩套氧槍提升及橫移裝置，互為備用可遠程換槍作業(yè)；設置專(zhuān)用氮氣供應系統，采用濺渣護爐技術(shù)；采用強制循環(huán)及汽化冷卻相結合的煙道系統及新一代一次煙氣除塵系統。
2 自動(dòng)化系統的特點(diǎn)
（1)100噸轉爐整體控制系統選用西門(mén)子PLC S7-400系列產(chǎn)品組成工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)監控軟件選用西門(mén)子WINCC5.0版本, 遠程I/O現場(chǎng)總線(xiàn)及遠程站選用圖爾克系列產(chǎn)品。
（2)轉爐傾動(dòng)、氧槍升降、汽化供水泵、副原料裝入、輔助車(chē)輛驅動(dòng)控制采用西門(mén)子變頻器系列產(chǎn)品,其中轉爐傾動(dòng)驅動(dòng)控制采用閉環(huán)控制保證四臺電機同步運行。
3 轉爐本體電氣自動(dòng)化系統功能描述
電氣自動(dòng)化系統設計正是按上述工藝要求進(jìn)行的，電氣自動(dòng)化系統由計算機控制、基礎自動(dòng)化控制、儀表控制、電氣控制組成。
（1)計算機通過(guò)通訊裝置采集生產(chǎn)過(guò)程數據、對數據進(jìn)行加工處理、輸出控制命令，并與精煉和連鑄計算機通訊。
（2)基礎自動(dòng)化控制
PLC-1 復吹系統
PLC-2 轉爐傾動(dòng),氧槍系統
PLC-3 汽化系統
PLC-4 二次除塵系統
PLC-5 副原料上料系統
PLC-6 副原料投入系統
（3)儀表系統主要功能是對各種參數（壓力、溫度、流量、物位、成分等）進(jìn)行檢測與控制；主、副原料、鐵合金等物理量的稱(chēng)量。
（4)電氣系統主要功能是用于轉爐傾動(dòng)、氧槍升降控制；各種泵站閥站控制；皮帶輸送控制；副原料裝入控制；輔助車(chē)輛控制等。
4 轉爐本體電氣自動(dòng)化系統改造與完善
4.1 氧槍系統存在問(wèn)題與改造措施
4.1.1轉爐氧槍控制功能完善
轉爐氧槍控制與氧槍鋼絲繩張力聯(lián)鎖的完善與否，對于轉爐能否安全生產(chǎn)，避免惡性事故的發(fā)生，起著(zhù)舉足輕重的作用。在我廠(chǎng)100噸轉爐氧槍張力檢測單元存在無(wú)法克服的缺陷：氧槍張力隨著(zhù)轉爐氧槍的升降出現大幅度的變化，雖經(jīng)多次安裝調整，氧槍張力檢測仍然無(wú)法達到理想狀態(tài)。實(shí)施的改進(jìn)方案是：
a 根據氧槍升降過(guò)程中鋼絲繩張力變化的規律，制定了氧槍控制與氧槍鋼絲繩張力聯(lián)鎖保護的氧槍鋼絲繩張力上限為4.2噸,下限為0.8噸(氧槍鋼絲繩張力量程為0---4.5噸)。
b 當氧槍正常運行氧槍鋼絲繩張力≥4.2噸時(shí)，氧槍自動(dòng)停止提槍?zhuān)瑱z查氧槍系統沒(méi)有問(wèn)題并且進(jìn)行復位后，氧槍才能操作運行。但此時(shí)復位后如果氧槍鋼絲繩張力仍未恢復正常，氧槍運行只有10秒時(shí)間，且只能下槍而不能提槍。
c 當氧槍正常運行氧槍鋼絲繩張力≤0.8噸時(shí),氧槍自動(dòng)停止下槍?zhuān)瑱z查氧槍系統沒(méi)有問(wèn)題并且進(jìn)行復位后，氧槍才能操作運行。但此時(shí)復位后如果氧槍鋼絲繩張力仍未恢復正常，氧槍運行只有10秒時(shí)間，且只能提槍而不能下槍。
d 氧槍鋼絲繩張力異常時(shí)，我們采取的是自動(dòng)封鎖氧槍變頻器輸出而不是斷電保護，更有利于氧槍系統的操作安全保護。
經(jīng)過(guò)上述轉爐氧槍控制與氧槍鋼絲繩張力聯(lián)鎖功能的改進(jìn)和完善后，有效地解決了氧槍升降過(guò)程中氧槍小車(chē)卡軌等可能造成嚴重后果的異常問(wèn)題，防止惡性事故的發(fā)生，取得了良好的運行效果。
4.1.2 氧槍的自動(dòng)調節系統改造
（1）工作原理：氧槍下到吹煉位或濺渣位時(shí)PLC給出4～20mA，控制閥的氣缸進(jìn)氣使閥打開(kāi)。
（2）氧槍自動(dòng)調節系統出現的故障：首先，濺渣時(shí)氮氣閥不能打開(kāi)，或是提槍后氮氣閥不能關(guān)閉。其次，調節閥不能調節。其后果是：
① 影響生產(chǎn)時(shí)間，直接降低產(chǎn)量。
② 不能濺渣，降低爐襯的使用壽命，直接增加成本的消耗。
③ 由于閥門(mén)開(kāi)關(guān)不好使用，使職工要在50多米的高空來(lái)回上下，大大地增加了職工的勞動(dòng)強度，同時(shí)增加了不安全因素（煤氣濃度大）。
（3）故障原因及解決辦法
① 當時(shí)設計氣缸為3000N扭矩氣動(dòng)球閥，而實(shí)際氣體壓力在20MPa左右，與實(shí)際相差太大，是氣動(dòng)切斷閥開(kāi)關(guān)不好使用的一個(gè)原因，儀表壓縮空氣雜質(zhì)太多，是閥門(mén)不好用的另一原因。
② 解決辦法：與儀表廠(chǎng)家相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行研討，把氣動(dòng)球閥改為氣動(dòng)直行程快切閥，在儀表氣缸前進(jìn)氣管加過(guò)濾器。經(jīng)過(guò)改造，目前系統運行正常。
③ 轉爐氧槍提升系統抱閘改造
轉爐氧槍提升系統抱閘原先設計為單個(gè)液壓抱閘，在使用過(guò)程中出現因液壓抱閘磨損或調整不到位等因素而發(fā)生氧槍下滑溜槍現象，為了消除事故隱患，增加設備運行的可靠性，保證安全生產(chǎn)，我們對之進(jìn)行改造完善。為了保證液壓抱閘動(dòng)作的同步，防止出現異常情況，我們采取的改造方案是使用同套液壓抱閘控制系統同時(shí)控制兩套液壓抱閘，這樣可以有效地實(shí)現液壓抱閘動(dòng)作的同步，保證設備的正?？煽窟\行。實(shí)施改造以后，設備運行良好，從未出現氧槍下滑溜槍的異常情況。
④ 轉爐氧槍控制與汽化系統聯(lián)鎖完善
根據現場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，對其影響安全生產(chǎn)的地方進(jìn)行了以下功能聯(lián)鎖完善：
·正常下槍條件聯(lián)鎖：
在生產(chǎn)過(guò)程中隨著(zhù)氧槍的升降汽包水位波動(dòng)幅度很大，在下槍冶煉以及二次下槍吹煉過(guò)程中，尤其是在吹煉過(guò)程中的二次下槍吹煉，因汽包水位波動(dòng)超出正常下槍條件導致無(wú)法自動(dòng)下槍吹煉，必須等到液位恢復正常才能自動(dòng)下槍吹煉，嚴重影響生產(chǎn)時(shí)間。由于這個(gè)聯(lián)鎖條件在轉爐安全生產(chǎn)過(guò)程中必不可少，我們對其聯(lián)鎖進(jìn)行了完善。根據現場(chǎng)跟蹤觀(guān)察，正常下槍汽包水位由原先設定的0——+300mm更改為-300mm——+300mm，能夠滿(mǎn)足正常安全生產(chǎn)的需要。經(jīng)過(guò)完善以后，使用情況良好，從根本上解決了氧槍因汽包水位波動(dòng)而造成的無(wú)法自動(dòng)下槍吹煉的問(wèn)題。
·汽包水位異常緊急提槍條件聯(lián)鎖：
為了保證轉爐的安全生產(chǎn)，根據實(shí)際情況，我們在汽包水位以下幾個(gè)點(diǎn)位設定了報警點(diǎn)（汽包液位低報警—350mm；汽包液位高報警+450mm）和緊急提槍點(diǎn)（汽包液位低低報警—650mm；汽包液位高高報警+600mm）。汽包液位一旦達到報警點(diǎn)就在操作畫(huà)面上出現報警，但不參與氧槍控制；汽包液位一旦達到緊急提槍點(diǎn)氧槍就自動(dòng)緊急提槍到氧槍等待位。
⑤轉爐氧槍控制功能優(yōu)化
根據安全生產(chǎn)需要，我們在轉爐控制程序上進(jìn)行了多方位的功能優(yōu)化完善：
·轉爐氧槍開(kāi)閉氧點(diǎn)、開(kāi)閉氮點(diǎn)根據生產(chǎn)情況而進(jìn)行了多次優(yōu)化設定，使其能夠更好地服務(wù)于生產(chǎn)需要。
·轉爐氧槍升降速度在原先的慢速（變頻器輸出10HZ）和快速（變頻器輸出40HZ）的基礎上增加了中速（變頻器輸出30HZ）。氧槍中速只在氧槍等待位以下才起作用，這是為了氧槍在吹煉點(diǎn)的準確定位。
· 根據轉爐傾動(dòng)搖爐需要，五擋傾動(dòng)速度又進(jìn)一步進(jìn)行功能優(yōu)化完善，五擋傾動(dòng)速度分別為：一擋傾動(dòng)變頻器輸出為7HZ，二擋傾動(dòng)變頻器輸出為14HZ，三擋傾動(dòng)變頻器輸出為21HZ，四擋傾動(dòng)變頻器輸出為28HZ，五擋傾動(dòng)變頻器輸出為35HZ。
4.2 轉爐現場(chǎng)總線(xiàn)改造
100噸轉爐投產(chǎn)后，根據實(shí)際生產(chǎn)需要，對鐵水車(chē)進(jìn)行了改造，以前的鐵水車(chē)現場(chǎng)總線(xiàn)及操作箱不再使用，同時(shí)由于當初的現場(chǎng)總線(xiàn)過(guò)長(cháng)，串聯(lián)的分站比較多，再加上現場(chǎng)環(huán)境惡劣，經(jīng)常造成通訊故障，排除故障的時(shí)間過(guò)長(cháng)，嚴重影響制約生產(chǎn)，現對下面現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行了改造。改造完成以后，現場(chǎng)總線(xiàn)不但減少了長(cháng)度，而且布局更為合理，同時(shí)加強線(xiàn)路的防護，大大減少了故障率，運行情況良好，有力地保障了正常生產(chǎn)。
氧槍傾動(dòng)PLC：在原來(lái)的兩路通訊回路基礎上增加一塊通訊板，將2路改為3路。
改造前：1路：PLC CPU DP口→→出鋼搖爐操作臺→→爐后門(mén)操作箱→→出渣搖爐操作臺→→主控室操作臺→→卷簾門(mén)操作箱→→爐前門(mén)操作箱→→兌鐵搖爐操作臺→→1#氧槍操作箱→→氧槍橫移操作箱→→氧槍鎖定缸操作箱→→2#氧槍操作箱→→2#氧槍編碼器→→1#氧槍編碼器
2路：PLC CP443-5模板 →→傾動(dòng)變頻器1#→→傾動(dòng)變頻器2#→→傾動(dòng)變頻器3#→→傾動(dòng)變頻器4#→→氧槍變頻器1#→→氧槍變頻器2#→→鋼包車(chē)變頻器→→傾動(dòng)編碼器→→渣車(chē)操作臺9CT→→爐后鋼包車(chē)操作臺1CT→→渣車(chē)操作臺7CT→→渣車(chē)操作臺8CT→→氬站鋼包車(chē)操作臺2CT
改造后：1路：PLC CPU DP口→→出鋼搖爐操作臺→→爐后門(mén)操作箱→→出渣搖爐操作臺→→主控室操作臺→→卷簾門(mén)操作箱→→爐前門(mén)操作箱→→氧槍橫移操作箱→→氧槍鎖定缸操作箱→→2#氧槍操作箱→→2#氧槍編碼器→→1#氧槍操作箱→→1#氧槍編碼器
2路：CP443-5模板 →→傾動(dòng)變頻器1#→→傾動(dòng)變頻器2#→→傾動(dòng)變頻器3#→→傾動(dòng)變頻器4#→→氧槍變頻器1#→→氧槍變頻器2#→→兌鐵搖爐操作臺
3路：CP443-5模板→→傾動(dòng)編碼器→→渣車(chē)操作臺9CT→→爐后鋼包車(chē)操作臺1CT→→渣車(chē)操作臺7CT→→渣車(chē)操作臺8CT→→氬站鋼包車(chē)操作臺2CT
5 結束語(yǔ)
通過(guò)對轉爐本體、氧槍系統 、現場(chǎng)總線(xiàn)系統改造后,主要達到以下效果:
1)一年來(lái)，系統運行穩定, 使用效果良好,大大減少了轉爐因設備故障而熱停的次數和時(shí)間。
2)設備損壞率明顯降低。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號