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      爐外精煉自動化系統的操作實踐
      更新時間:2019-04-08 21:37:22 字號:T|T
      爐外精煉自動化系統的操作實踐  本文僅介紹自控系統的構成、主要功能及特點?! ?系統硬件構成  基礎自動化系統由西門子S5-135UPLC和O

      爐外精煉自動化系統的操作實踐  

        本文僅介紹自控系統的構成、主要功能及特點。

        1系統硬件構成

        基礎自動化系統由西門子S5-135U PLC和OS-B41 COROS操作站,通過H1總線組成分布式控制系統。LTS1配有4臺PLC和3臺操作站,LTS2配有3臺PLC和3臺操作站。每臺PLC負責完成本身承擔的設備控制功能,而操作站全部是主站,每個站都能完成其他站的全部功能,互為備用。

        2PLC承擔的主要功能

        (1)LHF PLC主要功能:氬氣攪拌控制;鋼包運輸車控制;測溫取樣操作控制;變壓器操作監視;高壓設備操作監視;液壓設備操作監視;冷卻水監控。

        (2)VD PLC主要功能:氬氣攪拌控制;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;可移動彎頭小車控制;冷卻水監控。

        (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;真空料斗動作控制;除塵系統聯鎖控制。

        (4)TS PLC主要功能:氬氣攪拌控制;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通信模塊的應用

        基礎自動化局域網采用SINEC H1總線結構,每臺PLC配置一塊CP143模塊,操作站和編程器配置一塊CP1413模塊,這些模塊通過單口或雙口收發器上網。指定一臺PLC收集H1網上與二級計算機有關信息,通過CP544模塊與二級計算機通信??紤]到串行通信速率低,為避免瓶頸現象發生,CP544的一個通道專管發送,另一通道專管接收。此外,應用專用模塊實現對philips稱重儀、高位料倉料位計、喂絲機PLC和測溫定氧儀的通信。所有這些串行通信的應用,增加了系統數據傳送的******性,節約了大量信號電纜。

        4系統設備和控制特點

        LHF系統

        80t鋼包加熱爐采用二臺鋼包車離線式布置,鋼包車用變頻調速電機驅動,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個電極固定在電極立柱的一個電極臂上,通過電極立柱一起升降(簡稱單立柱),整個結構緊湊、堅固,占用空間小,電極調節容易。電極調節選用ET公司產品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平均值(也可以選擇***小電流值)進行控制。二次電壓設定由二級計算機給出,也可由人工設定。阻抗調節器(采用PID算法)輸出信號送至電液比例閥,控制電極升降。

        變壓器選用德國SGB公司的14MVA變壓器,初級35kV,次級200~300V,10抽頭有載調壓,可過載20% 2h,******二次電流39kA,鋼水升溫速度4℃/min。大電流用德國ET公司的ROGOWSKI線圈檢測,將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,線圈感應電壓是45mV/A;在7.5~100kA時,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。感應電壓通過變送器轉換成標準信號送入PLC,作為實際電流測量值參與調節。

        為了降低電網諧波量,改善35kV母線的功率因數,系統配備了諧波補償電路。

        2)VD系統

        本系統用一套真空泵系統對兩個真空罐位,即雙工位。除可移動蓋車外,增加可移動彎頭小車、喂絲機和測溫取樣槍小車、旋轉皮帶等設備,以滿足雙工位的工藝要求。真空抽氣系統由4級5個泵(蒸汽噴射泵和增壓泵)組成,抽氣能力在67Pa時抽20℃的空氣能力為250kg/h,極限真空度為20~30Pa。從大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,為縮短啟動時間增加了啟動泵,整個過程由PLC順序控制。蒸汽噴射泵和增壓泵所用蒸汽在噴霧冷凝器中冷卻,冷卻水流入地下密封水箱。當檢測真空壓力小于40kPa時,啟動PID調節器調節旁通閥門開度,控制抽力使真空度按設定梯度下降,以防止鋼水劇烈反應溢出。當真空壓力小于4kPa時,關閉PID。

        3)底吹氬氣流量控制

        氬氣流量控制選用德國Rosemowrt Salas公司的5863型質量流量計。該流量計既能檢測流量,又能對流量進行PID控制,PID控制設定值由操作人員根據鋼種在操作站屏幕上用鍵盤設置。工藝要求在鋼包底部使用兩塊透氣磚,采用兩路大流量氬氣攪拌深脫硫,PLC根據吹氬總量平均分配給兩路氬氣流量控制儀,由于透氣磚易堵,PID的設定值被設計成當一路流量逐漸減少時,另一路流量逐漸增加,吹氬總量不變。

        二級計算機系統

        1系統構成

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

        系統主要軟件有:

        OPEN VMS/HANZI V6.0操作系統;

        在OPEN VMS AXP環境下的系統管理軟件MSV,記錄管理軟件RMS,開發圖形用戶界面的DEC WINDOWS MOTIF/HANZI和GUIMAN;MDV公司自行開發的系統應用開發工具包case system MODAS。

        1應用軟件結構和功能

        每個功能又分為若干模塊、子模塊和單元來完成該功能下特定的任務。功能、模塊、子模塊和單元的每一部分都是樹上的一個節點。每個功能都有自己的一個子目錄,該子目錄包含該功能下的各個應用程序。

        3工藝模型特點

        爐外精煉的工藝模型分為通用模型、LHF模型、VD模型和TS模型。通用模型主要進行合金材料目標值計算;LHF、VD、TS模型主要是進行能量平衡計算,設定值計算,處理時間計算。

        合金材料目標值計算PGMC

        本程序計算達到計劃鋼種成分目標值添加的合金材料量,它由PGMCAI、PGMCOI、PGMCDS 3個子程序組成。

        (1)合金化操作指令PGMCAI

        本程序使用單純型法計算,以實際鋼種成分為基礎,確定達到要求成分的合金材料***經濟的組合。每當從化驗室得到新的成分分析數據時自動啟動本程序。通過“合金化操作指令”對話,可以設定用以計算的輸入數據以及顯示計算結果。本程序計算結果為

        .所選合金材料(材料代碼、材料說明、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;

        .***終鋼水成分;

        .***終鋼水重量。

        (2)脫氧操作指令PGMCOI

        根據鋼水中氧的實際含量和目標值,以及鋼水溫度,通過反應的平衡狀態計算出用于脫氧的鋁的重量。

        (3)脫硫操作指令PGMCDS

        計算用于脫硫和覆蓋鋼水頂渣所需的石灰和螢石的重量。

        LHF工藝模型PL

        本模型計算一爐鋼水的能量平衡,確定鋼水調整溫度和化學成分的設定值,計算處理時間。

        模型總的處理過程分為準備階段和調整階段,處理步驟分為加熱、脫氧、脫硫、合金化。

        LHF的能量平衡計算公式概括為

        鋼包內總能量=鋼包到達時的能量+能量總輸入-能量總損失-測溫引起能量變化-加料引起的能量變化

        計算時考慮下列因素的影響:

        輸入電能;輸入電能中損失的能量;水冷爐蓋的能量損失;表面幅射的能量損失;攪拌引起的能量損失;添加材料引起的能量輸入/損失。

        計算在程序中分為預測計算,動態計算和非周期性計算。

        (1)預測計算PLPC

        預測計算的目的是提前確定在本站的處理持續時間和消耗量,用它來核實鋼的化學成分和溫度達到目標值的可能性,以及所要求的鋼包到達連鑄機的時間。預測計算的輸入數據為各種目標值和實際測量值。在得到測溫數據和以實際分析數據為基礎的合金化操作指令時,在鋼包到達后完成******預測計算。在測溫、有新的合金化操作指令、要求鋼包到達連鑄機時間改變、手動啟動等事件發生時會重新開始預測計算。預測計算通過調用PLPCEC(能量平衡計算)、PLPCPS(過程控制設定值計算)和PLPCTT(處理時間計算)3個子程序來進行。

        (2)動態計算PLDC

        動態計算使用來自工藝過程的周期性輸入數據,也使用一些預測計算和非周期性計算結果,周期地進行計算。當初始計算完成時,它做第1次計算。動態計算通過調用下列3個子程序來進行。

        -能量平衡計算PLDCEC

        本程序周期性地計算一爐鋼的能量平衡,根據能量平衡計算鋼水實際溫度。

        -剩余處理時間計算PLDCTT

        依據能量平穩狀態和過程目標值,周期性計算剩余的處理時間。

        -過程控制設定值計算PLDCPS

        計算電壓抽頭級。

        (3)非周期性計算PLAC

        非周期性計算是估算某些生產事件發生后的工藝過程值。本程序在下列生產事件發生時進行計算:定氧;測溫;接收到鋼水成分;添加合金材料;開始人工操作。本程序完成的計算項目有:初始計算;取樣后鋼水成分修改;定氧后氧濃度修改;測溫后溫度修改;添加合金材料后鋼水重量修改;添加合金材料后鋼水成分修改;添加合金材料后鋼水渣量修改。非周期性計算通過調用PLACSC(初始計算)和PLACTA(溫度、成分和重量修改)兩個子程序進行。

        VD模型和TS模型

        VD模型和TS模型與LHF工藝模型比較,因各工位處理過程不******相同,發生的生產事件和添加物料也有所不同,但模型的計算原理和方法是一樣的,這里不再重復。


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