浅谈某钢厂高炉炉顶防重料技术
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【摘 要】 分析了某钢厂高炉炉顶准备点采用压磁元件法和PLC程序模拟法检测料尾信号出现频繁重料的原因，并提出了有针对性的解决措施，并取得了良好的效果。
【关键词】 高炉炉顶 控制方式 防重料技术
1 高炉炉顶准备点的控制方式
某钢厂高炉炉顶准备点由三种控制方式：即M法、S法、M+S法。为了保证信号的正确性，正常采用的是M+S法。
M法就是压磁元件法，其工作原理就当压磁元件压头上部有料时，压磁元件传感器输出的感应出Δu电压信号，通过信号放大，驱动炉顶到着继电器（DC12V），发出炉顶准备点（后文简称B点）有料信号。同时在CRT上该点点亮闪烁。
压磁元件传感器的型号为：TKMC-500K2-K
其主要参数：
输出电压Δu=
ΔE：感应输出的最大电压。（此规格的传感器ΔE取1000mv）
A/B：为传感器的比率（此规格的传感器为999/300单位为mv/kg..ton）
C：为载荷，单位为kg.ton
S法就是PLC内部程序模拟法，它是通过矿石中间料斗或焦碳称量料斗闸门开为条件，对主皮带模拟寄存器进行置“1”操作，CRT上显示有相应的料段信号，当矿石中间料斗或焦碳称量料斗排空闭到位时，对主皮带模拟寄存器进行置“0”操作，CRT上显示无料段信号。置“1”的寄存器通过PLC内部脉冲信号对寄存器进行移位，当寄存器移到炉顶准备点的相应寄存器的位上，该点就发出炉顶准备点信号，CRT上该点点亮闪烁。
2 数据的传送过程
固定料斗内的数据是通过矿石中间料斗或焦碳称量料斗满信号读入本次称量数据，当矿石中间料斗或焦碳称量料斗满排料时，数据就相应地传输到下一个环节中去，再经过料尾过原料次回OK点延时30秒、料尾过原料次回OK点（后文简称A点）延时70秒、料尾过炉顶准备点1秒，把数据传送到炉顶固定料斗闸阀，此数据作为炉顶固定料斗空、满依据。
3 关于压磁元件控制工艺的介绍
3.1 压磁元件的作用
压磁元件在控制过程中起到及其重要的作用，次回OK点的是当一段料的料尾经过A点时，才能允许下一段料排出，确保两段料之间存在着一定的间距，利用这个间距的时间，可以保证炉顶设备动作一个循环。同时通过它可以传递料段的数据。炉顶准备点的作用是当料段的料头到达炉顶准备点时，检查固定料斗中是否有料，如果固定料斗有料则停止主皮并发出炉顶准备故障，待固定料斗闸阀料排空后再次起动主皮带，确保固定料斗最多受一段料，如果固定料斗中没有料则系统运行正常。
3.2 M+S法的控制原理
在选择M+S法控制时，PLC程序把S法的模拟信号和M法的外部传感器信号“OR”使用，即料头到着信号那一个先到取那一个，料尾过检测点那一个晚掉取那一个，确保料头和料尾的正确性。具体的逻辑关系见（图1）。
4 存在的问题
炉顶准备点B点距皮带头部20米。A、B两点是在胶带头部下设置一个磁性测压元件，直接测得原料重量而给出位置检测信号。此二点各设500kg测压传感器两个，胶带上原料越过实施重于测压头的顶盖使得测压附件机构动作而获得电压信号。安装结构见（图2）。
但是在实际使用中由于外部原因或者自身缺陷，往往发生皮带无料时。传感器的信号不跌落，其原因有以下几点。
（1）传感器安装在两个托辊之间，实际使用过程中，由于压磁元件前后托辊内部轴承脱落，即使皮带上无料时，押在传感器机架上的重量会增加，传感器有电压输出，导致压磁元件信号不跌落。（2）现场压磁元件固定支架螺丝松弛，传感参数变化，造成压磁元件零位漂移，导致压磁元件信号不跌落。（3）传感器检测装置放大器、供电装置、工作电压不稳定，电压放大器工作失效造成压磁元件零位漂移，压磁元件信号不跌落。（4）现场的谐波干扰会影响压磁元件的零位漂移，压磁元件信号不跌落。
5 对策及措施
5.1 分析
综合以上的分析，产生炉顶固定料斗重料的原因是炉顶准备点压磁元件，当料尾经过炉顶准备点（B点）时，传感器的信号不跌落，导致料段信号数据进不了固定料斗闸阀，固定料斗闸阀中没有装料数据，待第二段料到达炉顶准备点时，主皮带炉顶准备故障没有，料段就直接进入固定料斗闸阀。炉顶重料就发生了。
在M+S法的情况下发生重料故障时，始终有一种方式是异常的，两种方式的状态时不一致的，在逻辑OR的情况下就会造成信号不跌落（如表1）。
5.2 措施
根据炉顶赶料中斗排料时两段料之间的最短时间应为36秒，这是由次回OK点来控制。在正常情况下M法和S法的信号是同步的，通常情况下料段是连续的，即使不连续、不同步时间也应该控制在18秒以内，如果不同步的信号时间大于18秒，那么说明我们就认为这两种检测方式中的其中有一种异常，主皮带就必须连锁停机，待生产现场确认，从而可以彻底排除由于炉顶准备点压磁元件异常而产生的重料事故。为此在PLC程序内部增加了这两条检测程序，并把检测结果连锁在主皮带的停机条件中。（如图3）
6 结语
通过按上文所述方法改进，在PLC程序上进行调整从使得采用S+M法检测高炉上料系统料尾位置时在逻辑上更完整，使得两种方法在出现故障时，设备维护人员能够从系统中正确识别并排除。从接下去的1年运行状态来看，已经彻底排除了该钢厂高炉炉顶上料罐重料事故，同时也为今后高炉上料控制系统提供参考。
参考文献：
[1]《电气工程师手册》编辑委员会《电气工程师手册》[M].第1版.北京.中国电力出版社，2010.4.