宇電AI-708J操作器/伺服放大器在高爐生產(chǎn)中的應(yīng)用

作者：李付民  邯鄲鋼鐵集團(tuán)公司自動化部工程技術(shù)中心    河北邯鄲

[摘要]  文章從工程概況、控制工藝要求、控制設(shè)計、應(yīng)用說明、使用效果等方面詳細(xì)介紹了宇電產(chǎn)品在450m3高爐生產(chǎn)中的應(yīng)用。實踐證明，宇電操作器/伺服放大器為高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了良好的自動化保障。
[關(guān)鍵詞]  450m3高爐  爐頂壓力控制  熱風(fēng)溫度控制

工程概況
    某鋼廠450m3高爐于2005年10月開始建設(shè)，2006年6月底正式投產(chǎn)出鐵，年產(chǎn)生鐵45萬噸，利用系數(shù) 3.0。經(jīng)過技術(shù)論證，從系統(tǒng)綜合性價比考慮，高爐及熱風(fēng)爐基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)選用了施耐德公司的QUANTUM 系列PLC產(chǎn)品，主要儀表選用了廈門宇電具有二合一功能的AI-708J操作器/伺服放大器。

控制工藝要求
爐頂壓力控制
    功能：保持高爐爐頂壓力的穩(wěn)定是高爐生產(chǎn)操作的一項首要工作。穩(wěn)定爐頂壓力能起到穩(wěn)定煤氣流，促進(jìn)高爐順行的作用。因此，在操作中要及時調(diào)整頂壓調(diào)節(jié)閥閥位，使其能將頂壓調(diào)穩(wěn)，避免頂壓上下尖峰波動，從而避免爐況波動。450m3高爐的爐頂壓力一般穩(wěn)定在90±5 KPa。
    選型：這是高爐生產(chǎn)中zui重要的調(diào)節(jié)閥，由于此閥調(diào)節(jié)頻繁，管道壓力高，因此對閥的控制質(zhì)量要求zui高。頂壓調(diào)節(jié)閥一般由三個閥門并聯(lián)組成閥組聯(lián)動使用。該閥組中一般有一個管徑相對較小的閥門，以實現(xiàn)靈活控制。
    控制方式：頂壓三組閥常采用兩閥手動開至某一固定角度，第三個閥門投入自動控制。控制信號走向是：PLC－AO輸出模板－3路4~20mA信號－AI-708J－調(diào)節(jié)閥門。爐頂壓力調(diào)節(jié)閥工藝圖見圖1：
                    
閥1
                                    
閥2       
高爐除塵后                  煤氣管網(wǎng)
閥3     
                                                 
圖 1
熱風(fēng)溫度控制
    功能：通過自動調(diào)節(jié)混風(fēng)閥開度將適當(dāng)配比的冷風(fēng)摻入熱風(fēng)管道中，控制送往高爐熱風(fēng)圍管的熱風(fēng)溫度在1100±20℃內(nèi)。28個風(fēng)口將熱風(fēng)送入高爐內(nèi)。
    選型：選用220VAC供電的電動連續(xù)調(diào)節(jié)閥。
    控制方式：由于調(diào)節(jié)較為頻繁，必須投入自動控制。PLC－AO輸出模板－4~20mA信號－AI-708J－調(diào)節(jié)閥門。一般采用單回路PID控制。

控制設(shè)計
    AI-708J操作器特點(diǎn)：（1）、集成手操器和伺服放大器功能，與PLC系統(tǒng)很好配合。（2）、可以實現(xiàn)手自動的雙向無擾動切換，特別是手自動切換緩變功能使得控制更加平穩(wěn)、方便，簡化了PLC控制程序的編寫。(3)、功能豐富齊全，面板顯示一目了然。（4）、采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，駁接信號類型多。（5）、質(zhì)量穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。（6）、抗干擾性能符合電磁兼容（EMC）的要求。（7）、方便的參數(shù)鎖功能。根據(jù)實際情況，經(jīng)常需要現(xiàn)場崗位人員對部分參數(shù)進(jìn)行修改及調(diào)整，而目前大多數(shù)儀表是對所有參數(shù)都上鎖，AI-708J操作器/伺服放大器只有被定義的參數(shù)或程序設(shè)置才能顯示，其它參數(shù)不能顯示和修改，這樣極大地提高了參數(shù)修改的速度，又避免了重要參數(shù)被誤修改，受到了崗位人員的極大歡迎。（8）、使用操作簡單方便，隨設(shè)備的說明書介紹詳細(xì)實用。
2、PLC、電動調(diào)節(jié)閥與AI-708J操作器/伺服放大器的電氣接線圖見圖2：

圖 2
應(yīng)用說明
1、高爐生產(chǎn)主畫面見圖3：

圖3
2、操作器應(yīng)用：本高爐共使用AI-708J操作器/伺服放大器4臺，其中爐頂壓力控制3臺，熱風(fēng)溫度控制1臺，具體見高爐生產(chǎn)主畫面。
3、頂壓、熱風(fēng)溫度控制操作說明：
（1）、通過上位機(jī)控制頂壓或熱風(fēng)時，必須將操作器通過A/M按鈕置于“自動”位置。否則將操作器置于“手動”位置，通過“向上三角形”    或“向下三角形”     來調(diào)節(jié)閥門的開度。
（2）、閥門自動控制時：在上位機(jī)操作面板窗口將“手自動切換”按鈕置于“自動”狀態(tài)，在“自動時設(shè)定頂壓（熱風(fēng)溫度）”輸入框內(nèi)設(shè)定生產(chǎn)需要的爐頂壓力或熱風(fēng)溫度值，則PLC將進(jìn)入PID自動調(diào)節(jié)程序，通過與閥位反饋信號比較后動態(tài)輸出4~20mA信號給AI-708J，再輸出給電動調(diào)節(jié)閥。
（3）、閥門上位機(jī)手動時：在上位機(jī)操作面板窗口將“手自動切換”按鈕置于“手動”狀態(tài)，此時“自動時設(shè)定頂壓（熱風(fēng)溫度）”輸入框內(nèi)數(shù)據(jù)不起作用，在“手動時設(shè)定閥位輸出”輸入框內(nèi)輸入需要的閥門開度值，則PLC的PID自動調(diào)節(jié)程序停止執(zhí)行，輸出4~20mA信號給AI-708J，再輸出給電動調(diào)節(jié)閥。

使用效果
    高爐投產(chǎn)后，由于自動化控制設(shè)備提供了良好的外部保障，各項控制性能*符合生產(chǎn)
工藝要求，特別是AI-708J操作器/伺服放大器的穩(wěn)定可靠運(yùn)行保證了高爐操作的重要參數(shù)―――爐頂壓力和熱風(fēng)溫度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，使得高爐開爐15日內(nèi)就迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，利用系數(shù)達(dá)到3.0，順利實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。