浅谈宣钢2500m3高炉自动化系放料布料异常情况的处理

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【摘 要】 炉顶上料系统是高炉自动化系统的核心，其具有内容庞大，连锁繁多等特点。针对这些特点，炉顶自控系统需要不断完善与优化，才能为高炉高效、高质生产提供必要保障。

【关键词】 高炉 炉顶上料 自动控制系统

宣钢2500m3高炉在投产时，已实现了全自动，能够满足生产的需要。但随着高炉操作日益精细化，上料速度的不断提高，炉顶自控系统也逐渐暴露出一些问题，特别是当高炉设备出现异常情况，且无法在短时间处理好时，这些问题便显得尤为致命。本文从生产工作实际出发，在了解、掌握当前高炉上料自动控制应用现状的基础上，结合我单位炉顶上料系统的具体设备状况和放料、布料过程中经常遇到的异常情况，通过对炉顶上料自动控制程序的优化与创新，及时准确的处理高炉的异常情况，通过近半年的生产实践，高炉没有发生一次因自控系统问题而休风的事故，有力的保障了高炉的高产、稳产。

1 研究背景

宣钢2500m3高炉是宣钢炼铁系统的支柱，其自动化程序已经达到了国内先进水平，即筛料、上料、装料已实现完全自动化，在正常情况下无需任何手动干预。通过平常在实际生产中的不断摸索和积累，总结出了高炉上料过程中最常出现的一些异常情况，这些情况主要包括：顶压异常，放料料种异常，阀位信号，料位异常，编码器异常等。通过对程序上的完善可以及时处理这些异常情况。

2 详细内容

2.1 顶压异常的处理

顶压是高炉炼铁中的一项重要数值指标，顶压如出现异常或者数值波动较大时都会直接影响高炉的正常生产。顶压在程序中应用的很多，其中就有料罐压差这一项，根据高炉炼铁工艺的规定，料罐压差=罐压―顶压。而压差是料罐开下密的必要条件，压差一旦不准，直接影响着下密是否会自动打开。而原来的程序中顶压的数值只来自“顶压平均”，“顶压平均”指的是炉顶四个方位的顶压在程序中算出的平均值然后传递给顶压，这样的话如果四个顶压中有一个顶压出现异常，“顶压平均”就会不准确，那么由此得出的料罐压差也便不准确，高炉就无法自动打开下密和料流放料，必须手动打开下密，如果这时岗位操作人员打开下密的时机过晚，便会直接影响高炉受料。针对这种情况，可考虑在程序中增加另外两种途径的顶压供选择，即：炉顶顶压和本体顶压，再加上之前的“顶压平均”就有了三个顶压选择，如果其中一个顶压异常，可以在操作画面上不选择“顶压平均”，而选择其他两项，高炉可继续自动放料，待异常的顶压处理完毕，再选回“顶压平均”即可。而且炉顶顶压是从炉顶PLC输入的顶压数值，本体顶压是从本体PLC输入的顶压数值。这样也会形成一个冗余的保护，当一套PLC出现问题时，也不会影响从别的PLC输入的顶压。采取了这种改进后，由原来的容易出现故障的单点优化成可供选择的三点，大大降低了故障发生率。

2.2 自动化放料料种异常的处理

炉顶的装料顺序是一批焦炭，一批矿石交替放料。正常情况下，自动程序会按事先设定好的步骤自动进行，不会出现错误，当遇见特殊情况需要岗位工进行手动放料时，常常会出现放错料、放重料的情况，如应该放焦炭结果放成矿石，就会出现连续放两罐相同的料。解决这个情况可在程序中增加一段报警程序来避免，大体思路是这样的，具体实现时，利用程序中的功能块记忆1#、2#两个料罐的料种，当两次料种相同时，系统会发出报警提示岗位操作工及时修正，从而避免了更坏的情况的出现。

2.3 阀位信号异常的处理

炉顶各阀现用信号和备用信号不一致延时报警。炉顶上各个关键阀都有两套信号可供选择，一套为常用信号，一套为备用信号，当常用信号出现异常情况时可以选择切换到备用信号，供现用阀出现异常时，及时切换成备用阀放料，给处理阀位异常以足够的时间。在实际生产过程中，当常用信号出现异常导致现用阀出现异常时，岗位操作工经常不能第一时间发现，由于炉顶各阀均存在不同程度的连锁关系，所以会导致自动程序不能顺利向下进行，进而严重影响高炉放料。针对这种情况，可在程序中增加炉顶各阀现用信号和备用信号不一致延时语音报警程序，帮助操作工及时发现阀位异常。

2.4 料线异常的处理

增加双尺平均料线提尺程序。原来的程序为双尺必须都到料线后提尺，如果其中一个探尺到达设定料线（现定1.5米），而由于高炉受料不均，产生偏尺现象，另一个探尺迟迟到达不了设定料线，这样料面不断的下降，而自动程序由于有一个探尺不到料线，不会提尺放料，而这时高炉工长又没有及时发现，没有手动提尺放料，将会严重影响高炉受料出现亏料面的情况。双尺平均料线提尺程序，有效的避免了这一现象。即使高炉偏尺，有一个探尺到达不了料线，随着另一个探尺的不断下降，到达设定平均值，高炉即可提尺放料。

2.5 编码器异常的处理

倾动料流编码器自动切换。炉顶上料程序最重要的的参数反馈就是倾动和料流角度了，他们中有任何一个出现异常都会直接导致环形布料无法正常进行。料流和倾动编码器现场均选用4―20mA编码器，且为一用一备，由岗位操作工手动切换，这样一来，即使操作工反应再快，当前的放的料也会出现放料错误。当编码器断电、电源保险烧坏或线路出现断路时，编码器的显示值均为负值。基于这点，我们加入了编码器自动切换程序，即当前使用的编码器显示值一旦为负值，程序立即自动切换到备用编码器，并发出报警信号，切换速度达到了毫秒级，不影响当前放料，为高炉的正常受料又多加了一层保护。

2.6 炉顶自动打水程序

高炉在放完焦炭后，顶温会升高，当顶温达到报警值时（一般为230度），如果高炉探尺还没有到料线设定，不能继续放料，就需要炉顶开启炉喉洒水球阀，给炉内打水降温。如果未能及时对炉内进行打水降温，会对炉顶设备，甚至是气密箱，造成损坏。在平时的操作中，工长因为需要操作和观察的设备、数据较多，很容易忘记及时对炉内打水。针对这个问题，可在程序中对四个顶温分别做出高、低限位报警，四个顶温中的其中任意一个出现高限位报警后，程序自动打开炉喉洒水球阀，对炉内打水降温，当四个顶温全部达到报警低限后，程序自动关闭炉喉洒水球阀，停止对炉内打水。炉喉洒水球阀的控制上，把以前的只有手动操作改为了可以在手、自动上切换，只有此阀在自动方式下，才会进行自动打水。对高炉进行自动打水降温，减少了工长的工作量，并且避免了因工长的操作失误而引起的没有及时对炉内打水和对炉内打水过多。

3 结语

高炉放料布料朝着智能控制方向发展是必然趋势，但具体情况不同，所适用的控制方法也会有所区别。对于设备装备水平较高的大型高炉采用先进的自动控制系统完善放料过程，有着重要的现实意义，将使高炉放料布料过程更加高效，对整个高炉炼铁生产的节能降耗作用将更加明显。