爐外精煉自動化(huà)系統的(de)操作實踐  

　　本文僅介紹自控系統的(de)構成、主要功能及特點。

　　1系統硬件構成

　　基礎自動化(huà)系統由西門子S5-135U PLC和(hé)OS-B41 COROS操作站，通(tōng)過H1總線組成分(fēn)布式控制系統。LTS1配有4台PLC和(hé)3台操作站，LTS2配有3台PLC和(hé)3台操作站。每台PLC負責完成本身承擔的(de)設備控制功能，而操作站全部是主站，每個(gè)站都能完成其他(tā)站的(de)全部功能，互爲備用(yòng)。

　　2PLC承擔的(de)主要功能

　　(1)LHF PLC主要功能：氩氣攪拌控制；鋼包運輸車控制；測溫取樣操作控制；變壓器操作監視；高(gāo)壓設備操作監視；液壓設備操作監視；冷(lěng)卻水(shuǐ)監控。

　　(2)VD PLC主要功能：氩氣攪拌控制；VD蓋車運動控制；真空泵系統操作控制；測溫取樣操作控制；喂絲操作控制；可(kě)移動彎頭小車控制；冷(lěng)卻水(shuǐ)監控。

　　(3)合金／熔劑添加系統PLC主要功能：上料系統操作控制；加料系統操作控制；真空料鬥動作控制；除塵系統聯鎖控制。

　　(4)TS PLC主要功能：氩氣攪拌控制；喂絲機操作控制；TS蓋車操作控制；扒渣機操作控制；測溫取樣操作控制。

　　(5)電極調節PLC主要功能：電極控制。

　　3通(tōng)信模塊的(de)應用(yòng)

　　基礎自動化(huà)局域網采用(yòng)SINEC H1總線結構，每台PLC配置一塊CP143模塊，操作站和(hé)編程器配置一塊CP1413模塊，這(zhè)些模塊通(tōng)過單口或雙口收發器上網。指定一台PLC收集H1網上與二級計算(suàn)機有關信息，通(tōng)過CP544模塊與二級計算(suàn)機通(tōng)信。考慮到串行通(tōng)信速率低，爲避免瓶頸現象發生，CP544的(de)一個(gè)通(tōng)道專管發送，另一通(tōng)道專管接收。此外，應用(yòng)專用(yòng)模塊實現對(duì)philips稱重儀、高(gāo)位料倉料位計、喂絲機PLC和(hé)測溫定氧儀的(de)通(tōng)信。所有這(zhè)些串行通(tōng)信的(de)應用(yòng)，增加了(le)系統數據傳送的(de)******性，節約了(le)大(dà)量信号電纜。

　　4系統設備和(hé)控制特點

　　LHF系統

　　80t鋼包加熱(rè)爐采用(yòng)二台鋼包車離線式布置，鋼包車用(yòng)變頻(pín)調速電機驅動，控制精度±20mm。

　　電極直徑Φ400mm，節圓直徑Φ700mm，電極行程3000mm，調整速度80mm/s。3個(gè)電極固定在電極立柱的(de)一個(gè)電極臂上，通(tōng)過電極立柱一起升降(簡稱單立柱)，整個(gè)結構緊湊、堅固，占用(yòng)空間小，電極調節容易。電極調節選用(yòng)ET公司産品ET-DEC-921數字式阻抗調節器(由S5-135U PLC控制)，由于是單立柱調節，實際電流選擇三電極電流的(de)平均值(也(yě)可(kě)以選擇***小電流值)進行控制。二次電壓設定由二級計算(suàn)機給出，也(yě)可(kě)由人(rén)工設定。阻抗調節器(采用(yòng)PID算(suàn)法)輸出信号送至電液比例閥，控制電極升降。

　　變壓器選用(yòng)德國SGB公司的(de)14MVA變壓器，初級35kV，次級200～300V，10抽頭有載調壓，可(kě)過載20% 2h，******二次電流39kA，鋼水(shuǐ)升溫速度4℃／min。大(dà)電流用(yòng)德國ET公司的(de)ROGOWSKI線圈檢測，将線圈直接安裝在變壓器次級輸出母線管上。當電流在6A以下(xià)，線圈感應電壓是45mV／A；在7.5～100kA時(shí)，線圈感應電壓是從270mV開始，以36mV/kA呈線性關系上升，測量精度足夠高(gāo)。感應電壓通(tōng)過變送器轉換成标準信号送入PLC，作爲實際電流測量值參與調節。

　　爲了(le)降低電網諧波量，改善35kV母線的(de)功率因數，系統配備了(le)諧波補償電路。

　　2）VD系統

　　本系統用(yòng)一套真空泵系統對(duì)兩個(gè)真空罐位，即雙工位。除可(kě)移動蓋車外，增加可(kě)移動彎頭小車、喂絲機和(hé)測溫取樣槍小車、旋轉皮帶等設備，以滿足雙工位的(de)工藝要求。真空抽氣系統由4級5個(gè)泵(蒸汽噴射泵和(hé)增壓泵)組成，抽氣能力在67Pa時(shí)抽20℃的(de)空氣能力爲250kg/h，極限真空度爲20～30Pa。從大(dà)氣壓到中等真空度抽氣由蒸汽噴射泵提供，到達低真空度抽氣由增壓泵提供，爲縮短啓動時(shí)間增加了(le)啓動泵，整個(gè)過程由PLC順序控制。蒸汽噴射泵和(hé)增壓泵所用(yòng)蒸汽在噴霧冷(lěng)凝器中冷(lěng)卻，冷(lěng)卻水(shuǐ)流入地下(xià)密封水(shuǐ)箱。當檢測真空壓力小于40kPa時(shí)，啓動PID調節器調節旁通(tōng)閥門開度，控制抽力使真空度按設定梯度下(xià)降，以防止鋼水(shuǐ)劇烈反應溢出。當真空壓力小于4kPa時(shí)，關閉PID。

　　3）底吹氩氣流量控制

　　氩氣流量控制選用(yòng)德國Rosemowrt Salas公司的(de)5863型質量流量計。該流量計既能檢測流量，又能對(duì)流量進行PID控制，PID控制設定值由操作人(rén)員(yuán)根據鋼種在操作站屏幕上用(yòng)鍵盤設置。工藝要求在鋼包底部使用(yòng)兩塊透氣磚，采用(yòng)兩路大(dà)流量氩氣攪拌深脫硫，PLC根據吹氩總量平均分(fēn)配給兩路氩氣流量控制儀，由于透氣磚易堵，PID的(de)設定值被設計成當一路流量逐漸減少時(shí)，另一路流量逐漸增加，吹氩總量不變。

　　二級計算(suàn)機系統

　　1系統構成

　　主機選用(yòng)DEC公司ALPHA AXP DEC 3000／600S小型機，服務器選用(yòng)INFO-SERVER1000，該系統以光(guāng)纜集線器DEC hub90爲中心組成星形通(tōng)信網絡系統。

　　系統主要軟件有：

　　OPEN VMS／HANZI V6.0操作系統；

　　在OPEN VMS AXP環境下(xià)的(de)系統管理(lǐ)軟件MSV，記錄管理(lǐ)軟件RMS，開發圖形用(yòng)戶界面的(de)DEC WINDOWS MOTIF／HANZI和(hé)GUIMAN；MDV公司自行開發的(de)系統應用(yòng)開發工具包case system MODAS。

　　1應用(yòng)軟件結構和(hé)功能

　　每個(gè)功能又分(fēn)爲若幹模塊、子模塊和(hé)單元來(lái)完成該功能下(xià)特定的(de)任務。功能、模塊、子模塊和(hé)單元的(de)每一部分(fēn)都是樹上的(de)一個(gè)節點。每個(gè)功能都有自己的(de)一個(gè)子目錄，該子目錄包含該功能下(xià)的(de)各個(gè)應用(yòng)程序。

　　3工藝模型特點

　　爐外精煉的(de)工藝模型分(fēn)爲通(tōng)用(yòng)模型、LHF模型、VD模型和(hé)TS模型。通(tōng)用(yòng)模型主要進行合金材料目标值計算(suàn)；LHF、VD、TS模型主要是進行能量平衡計算(suàn)，設定值計算(suàn)，處理(lǐ)時(shí)間計算(suàn)。

　　合金材料目标值計算(suàn)PGMC

　　本程序計算(suàn)達到計劃鋼種成分(fēn)目标值添加的(de)合金材料量，它由PGMCAI、PGMCOI、PGMCDS 3個(gè)子程序組成。

　　(1)合金化(huà)操作指令PGMCAI

　　本程序使用(yòng)單純型法計算(suàn)，以實際鋼種成分(fēn)爲基礎，确定達到要求成分(fēn)的(de)合金材料***經濟的(de)組合。每當從化(huà)驗室得(de)到新的(de)成分(fēn)分(fēn)析數據時(shí)自動啓動本程序。通(tōng)過“合金化(huà)操作指令”對(duì)話(huà)，可(kě)以設定用(yòng)以計算(suàn)的(de)輸入數據以及顯示計算(suàn)結果。本程序計算(suàn)結果爲

　　.所選合金材料(材料代碼、材料說明(míng)、每處添加重量、總重)；

　　.所選合金材料總溫度損失；

　　.所選合金材料總價；

　　.***終鋼水(shuǐ)成分(fēn)；

　　.***終鋼水(shuǐ)重量。

　　(2)脫氧操作指令PGMCOI

　　根據鋼水(shuǐ)中氧的(de)實際含量和(hé)目标值，以及鋼水(shuǐ)溫度，通(tōng)過反應的(de)平衡狀态計算(suàn)出用(yòng)于脫氧的(de)鋁的(de)重量。

　　(3)脫硫操作指令PGMCDS

　　計算(suàn)用(yòng)于脫硫和(hé)覆蓋鋼水(shuǐ)頂渣所需的(de)石灰和(hé)螢石的(de)重量。

　　LHF工藝模型PL

　　本模型計算(suàn)一爐鋼水(shuǐ)的(de)能量平衡，确定鋼水(shuǐ)調整溫度和(hé)化(huà)學成分(fēn)的(de)設定值，計算(suàn)處理(lǐ)時(shí)間。

　　模型總的(de)處理(lǐ)過程分(fēn)爲準備階段和(hé)調整階段，處理(lǐ)步驟分(fēn)爲加熱(rè)、脫氧、脫硫、合金化(huà)。

　　LHF的(de)能量平衡計算(suàn)公式概括爲

　　鋼包内總能量＝鋼包到達時(shí)的(de)能量＋能量總輸入－能量總損失－測溫引起能量變化(huà)－加料引起的(de)能量變化(huà)

　　計算(suàn)時(shí)考慮下(xià)列因素的(de)影(yǐng)響：

　　輸入電能；輸入電能中損失的(de)能量；水(shuǐ)冷(lěng)爐蓋的(de)能量損失；表面幅射的(de)能量損失；攪拌引起的(de)能量損失；添加材料引起的(de)能量輸入／損失。

　　計算(suàn)在程序中分(fēn)爲預測計算(suàn)，動态計算(suàn)和(hé)非周期性計算(suàn)。

　　(1)預測計算(suàn)PLPC

　　預測計算(suàn)的(de)目的(de)是提前确定在本站的(de)處理(lǐ)持續時(shí)間和(hé)消耗量，用(yòng)它來(lái)核實鋼的(de)化(huà)學成分(fēn)和(hé)溫度達到目标值的(de)可(kě)能性，以及所要求的(de)鋼包到達連鑄機的(de)時(shí)間。預測計算(suàn)的(de)輸入數據爲各種目标值和(hé)實際測量值。在得(de)到測溫數據和(hé)以實際分(fēn)析數據爲基礎的(de)合金化(huà)操作指令時(shí)，在鋼包到達後完成******預測計算(suàn)。在測溫、有新的(de)合金化(huà)操作指令、要求鋼包到達連鑄機時(shí)間改變、手動啓動等事件發生時(shí)會重新開始預測計算(suàn)。預測計算(suàn)通(tōng)過調用(yòng)PLPCEC(能量平衡計算(suàn))、PLPCPS(過程控制設定值計算(suàn))和(hé)PLPCTT(處理(lǐ)時(shí)間計算(suàn))3個(gè)子程序來(lái)進行。

　　(2)動态計算(suàn)PLDC

　　動态計算(suàn)使用(yòng)來(lái)自工藝過程的(de)周期性輸入數據，也(yě)使用(yòng)一些預測計算(suàn)和(hé)非周期性計算(suàn)結果，周期地進行計算(suàn)。當初始計算(suàn)完成時(shí)，它做(zuò)第1次計算(suàn)。動态計算(suàn)通(tōng)過調用(yòng)下(xià)列3個(gè)子程序來(lái)進行。

　　-能量平衡計算(suàn)PLDCEC

　　本程序周期性地計算(suàn)一爐鋼的(de)能量平衡，根據能量平衡計算(suàn)鋼水(shuǐ)實際溫度。

　　-剩餘處理(lǐ)時(shí)間計算(suàn)PLDCTT

　　依據能量平穩狀态和(hé)過程目标值，周期性計算(suàn)剩餘的(de)處理(lǐ)時(shí)間。

　　-過程控制設定值計算(suàn)PLDCPS

　　計算(suàn)電壓抽頭級。

　　(3)非周期性計算(suàn)PLAC

　　非周期性計算(suàn)是估算(suàn)某些生産事件發生後的(de)工藝過程值。本程序在下(xià)列生産事件發生時(shí)進行計算(suàn)：定氧；測溫；接收到鋼水(shuǐ)成分(fēn)；添加合金材料；開始人(rén)工操作。本程序完成的(de)計算(suàn)項目有：初始計算(suàn)；取樣後鋼水(shuǐ)成分(fēn)修改；定氧後氧濃度修改；測溫後溫度修改；添加合金材料後鋼水(shuǐ)重量修改；添加合金材料後鋼水(shuǐ)成分(fēn)修改；添加合金材料後鋼水(shuǐ)渣量修改。非周期性計算(suàn)通(tōng)過調用(yòng)PLACSC(初始計算(suàn))和(hé)PLACTA(溫度、成分(fēn)和(hé)重量修改)兩個(gè)子程序進行。

　　VD模型和(hé)TS模型

　　VD模型和(hé)TS模型與LHF工藝模型比較，因各工位處理(lǐ)過程不******相同，發生的(de)生産事件和(hé)添加物(wù)料也(yě)有所不同，但模型的(de)計算(suàn)原理(lǐ)和(hé)方法是一樣的(de)，這(zhè)裏不再重複。