冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)性價(jià)比與調(diào)試問(wèn)題分析

李春龍

摘 要：“冶煉”行業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，當(dāng)下冶煉轉(zhuǎn)爐已朝著自動(dòng)化方向發(fā)展。在設(shè)計(jì)冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注重性價(jià)比和安全性，降低設(shè)計(jì)誤差，靈活調(diào)試。文章以某企業(yè)為例，探究冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)性價(jià)比與調(diào)試問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：冶煉轉(zhuǎn)爐電氣；自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；調(diào)試方式

中圖分類號(hào)：TF31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0065-02

Abstract： Smelting industry as an important pillar of economic development in China， smelting converter has been moving towards the direction of automation. In designing the electric automation system of smelting converter， we should pay attention to the ratio of performance to price and safety， reduce the design error and adjust flexibly. Taking an enterprise as an example， this paper explores the cost performance ratio and commissioning of electric automation design of smelting converter.

Keywords： smelting converter electricity； automation； control system； debugging mode

為提高冶煉生產(chǎn)效率，須設(shè)計(jì)冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，避免系統(tǒng)運(yùn)行故障。企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身生產(chǎn)需要，理論與實(shí)踐聯(lián)系，保證電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)質(zhì)量，重視運(yùn)行調(diào)試，動(dòng)態(tài)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，充分發(fā)揮冶煉轉(zhuǎn)爐的作用。

1 設(shè)計(jì)自動(dòng)化冶煉轉(zhuǎn)爐電氣控制系統(tǒng)的方法

轉(zhuǎn)爐冶煉是當(dāng)前我國(guó)常見(jiàn)的冶煉方式，但傳統(tǒng)冶煉方式不僅資源損耗大、生產(chǎn)成本高，且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，自動(dòng)化與智能程度低，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的背景下，開始出現(xiàn)全自動(dòng)化冶煉技術(shù)，以某企業(yè)為例，分析其在2010年引入的自動(dòng)化冶煉技術(shù)。冶煉轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)作為其中關(guān)鍵模塊，直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須加大對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程的重視程度。

1.1 控制系統(tǒng)基本模塊

企業(yè)在設(shè)計(jì)冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，其分為主體系統(tǒng)和其他系統(tǒng)兩個(gè)部分，具體如表1所示：

1.2 設(shè)計(jì)供電電源

企業(yè)在設(shè)計(jì)冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，采用交流控制供電方式，用90kW繞線型異步式電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)控制電阻調(diào)速，根據(jù)企業(yè)工藝生產(chǎn)條件的需求，設(shè)計(jì)400kVa逆變電源[2]，把爐體轉(zhuǎn)移到風(fēng)眼的安全區(qū)域，在正常輸電時(shí)使用市電電源，一共有3臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)運(yùn)行，如果遇到突發(fā)停電的情況，可自動(dòng)調(diào)節(jié)到電瓶組，借助逆變器的方式，把直流電逆轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡_保設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.3 設(shè)計(jì)電源控制回路

設(shè)計(jì)電源控制回路，主要是借助K1（交流失壓信號(hào)繼電器）發(fā)出信號(hào)后對(duì)電源進(jìn)行投切。K1由系統(tǒng)中3臺(tái)爐體控制柜中交流失壓實(shí)驗(yàn)繼電器（K29），以串聯(lián)的方式，把常閉點(diǎn)組合到K1中線圈回路中動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)控制的，如果3臺(tái)中某一臺(tái)出現(xiàn)交流失壓斷電的問(wèn)題，K29在檢測(cè)到之后，會(huì)馬上使得K1線圈處于斷電狀態(tài)，并將其串入線路中備用電源回路的K1接觸器線圈常閉點(diǎn)[3]，讓備用電源啟動(dòng)。同時(shí)，K29也能夠借助失壓試驗(yàn)開關(guān)（SA12）控制，來(lái)檢測(cè)電源和備用電源能否正常切換。

2 冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中調(diào)試問(wèn)題

按照冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將其投入使用之后，發(fā)現(xiàn)3臺(tái)爐體中只有最后1臺(tái)爐體的操作臺(tái)在進(jìn)行失壓試驗(yàn)開關(guān)（SA12）試驗(yàn)時(shí)，才能夠靈活釋放K1的繼電器線圈工作，究其原因，最后1臺(tái)爐體的失壓試驗(yàn)開關(guān)離電源室的線路距離最接近，前2臺(tái)爐體的操作臺(tái)失壓試驗(yàn)開關(guān)如果處于斷開狀態(tài)時(shí)，不能達(dá)到K1的試驗(yàn)要求。

為分析K1無(wú)法達(dá)到試驗(yàn)要求的原因，工作人員深入對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：首先，K1線圈電壓達(dá)到380V，本身影響其不釋放的因素較為復(fù)雜，最為關(guān)鍵的為：（1）繼電器的過(guò)流觸點(diǎn)被粘死；（2）繼電器鐵芯出現(xiàn)油等雜質(zhì)，黏住之后不能釋放；（3）繼電器機(jī)械存在卡死的問(wèn)題[4]；（4）繼電器本身存在剩余電壓；工作人員在仔細(xì)排除之后，已經(jīng)基本可以確定為第四點(diǎn)原因，當(dāng)存在剩余電壓時(shí)，較難進(jìn)行釋放。

2.1 轉(zhuǎn)爐主體問(wèn)題

在系統(tǒng)投入使用后，工作人員發(fā)現(xiàn)冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)涉及的模塊較多，其中轉(zhuǎn)爐主體是其中最關(guān)鍵的部分。雖然此模塊出現(xiàn)故障的幾率偏小，但一旦發(fā)生傾動(dòng)故障，將會(huì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行，常見(jiàn)的問(wèn)題表現(xiàn)形式有：低速旋轉(zhuǎn)失效、高速旋轉(zhuǎn)失效、無(wú)法搖爐等，可通過(guò)調(diào)試PLC控制室、MCC控制室，或者重新調(diào)試主控室、設(shè)備等[5]。

2.2 氧槍問(wèn)題

氧槍模塊在冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中占據(jù)著重要位置，在某種程度上決定著冶煉效率、質(zhì)量，也會(huì)影響著鋼材的生產(chǎn)總量和質(zhì)量。氧槍承擔(dān)著系統(tǒng)中自動(dòng)智能調(diào)速、升降位置，其常見(jiàn)的故障問(wèn)題有無(wú)法及時(shí)下槍、提槍等，具體如表2所示[6]。

3 冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的改造方法

冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之后出現(xiàn)了各類問(wèn)題，必須基于性價(jià)比、安全性等角度，對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)與改造，科學(xué)選擇控制系統(tǒng)，最大程度上杜絕安全事故，縮小設(shè)計(jì)誤差，合理延長(zhǎng)設(shè)備使用年限，為企業(yè)贏取更大經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 改造電源與相關(guān)主回路

冶煉轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的本質(zhì)是“火法冶煉”，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必須確保持續(xù)不斷的供電，因此，需要準(zhǔn)備好直流電源直流驅(qū)動(dòng)以及備用交流電流交流驅(qū)動(dòng)，其中備用交流電流分為兩種，一是直流逆變器；二是備用交流發(fā)電機(jī)，但此種方式需要企業(yè)投入較多資金，因此，在設(shè)計(jì)改造過(guò)程中會(huì)選擇直流電源直流驅(qū)動(dòng)的方式，且此種方式中的直流驅(qū)動(dòng)、充電系統(tǒng)在成本上相差較小。在運(yùn)行過(guò)程中冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)有較好的保障，遇到突發(fā)斷電的情況時(shí)，會(huì)有持續(xù)不斷的動(dòng)力支持自動(dòng)傾轉(zhuǎn)爐體，最大程度上減少生產(chǎn)方面的浪費(fèi)，科學(xué)節(jié)約生產(chǎn)成本。調(diào)整冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，可配備完整的兩套控制系統(tǒng)，一套正常運(yùn)行另一套以備故障時(shí)運(yùn)行。

3.2 改造系統(tǒng)控制回路

冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)未能考慮PLC控制，其實(shí)，PLC控制系統(tǒng)可以將工藝所需條件、復(fù)雜的電氣運(yùn)行控制條件都納入系統(tǒng)進(jìn)行控制，具備快捷、簡(jiǎn)易的特征，且容易觀察、及時(shí)處理問(wèn)題。PLC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于繼電器控制回路，在改造過(guò)程中將PLC程序融合進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)連鎖控制，借助DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)化模擬量采集過(guò)程，保障工藝生產(chǎn)條件的相關(guān)指標(biāo)及時(shí)完成。選擇PLC系統(tǒng)的繼電器、接觸器時(shí)，其屬于額定電壓，但其工作電壓存在一定的差異，因此，工作人員應(yīng)根據(jù)配置來(lái)確定元器件選型，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 改造轉(zhuǎn)爐主體

改造轉(zhuǎn)爐主體應(yīng)仔細(xì)檢查變頻器，監(jiān)測(cè)3臺(tái)變頻器是否能夠正常運(yùn)行。同時(shí)，在操作轉(zhuǎn)爐的過(guò)程中，應(yīng)確保每一操作點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)的控制權(quán)，利用PLC控制系統(tǒng)，最大程度上降低安全事故發(fā)生率。

3.4 改造氧槍

為確保氧槍在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性、安全性，如果發(fā)生緊急情況，如氣化系統(tǒng)出現(xiàn)異常、冷水系統(tǒng)出現(xiàn)異常、氧槍壓力不正常、提升按鈕故障等，都必須馬上緊急提槍[7]。在改造過(guò)程中，應(yīng)將緊急提槍的按鈕安裝設(shè)置在主操作臺(tái)上，在按下此按鈕后可立即讓氧槍停止工作，使其處于封閉、抱閘的狀態(tài)，把驅(qū)動(dòng)在一瞬間轉(zhuǎn)為零，讓氧槍恢復(fù)至原位，以冷卻系統(tǒng)為例，如果此系統(tǒng)發(fā)生異常，主要的表現(xiàn)為：當(dāng)流經(jīng)設(shè)備水流量少于正常規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)化設(shè)備儀器以及系統(tǒng)會(huì)馬上發(fā)出警報(bào)，從而導(dǎo)致流量、溫度都出現(xiàn)異常情況，最終影響到氧槍。在改造過(guò)程中，可設(shè)置氧槍合閘，讓氧槍可正常的下降，確保爐體可與地面保持垂直，確保不會(huì)出現(xiàn)緊急提槍信號(hào)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠有效提升冶煉的效率與質(zhì)量，因此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)立足于實(shí)際情況，設(shè)計(jì)針對(duì)性冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，科學(xué)改造電源與相關(guān)主回路、系統(tǒng)控制回路、氧槍等，針對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的調(diào)試，確保冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱東，戴文娟.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)爐冶煉中低碳鉻鐵終點(diǎn)磷含量預(yù)報(bào)模型的研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2014，22（9）：3020-3023.

[2]韓宇，張明博，何晴，等.100t轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”提釩半鋼冶煉低磷鋼渣成分控制的工藝實(shí)踐[J].特殊鋼，2017，38（1）：27-30.

[3]張明博，仇圣桃，朱榮，等.轉(zhuǎn)爐CaO渣系加鋰云母礦冶煉超低磷鋼的熱力學(xué)分析和工業(yè)試驗(yàn)[J].特殊鋼，2016，37（3）：13-19.

[4]汪成義，楊利彬，林騰昌，等.頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣冶煉“脫磷窗口”溫度控制模型[J].特殊鋼，2017，38（6）：1-5.

[5]徐建林.冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)性價(jià)比與調(diào)試發(fā)生問(wèn)題的探討[J].新疆有色金屬，2014（2）：94-95.

[6]董保亮.冶煉轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)性價(jià)比與調(diào)試發(fā)生的問(wèn)題研究[J].科學(xué)與財(cái)富，2017（30）：155.

[7]孫寶華.頂吹轉(zhuǎn)爐驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[A].2014年全國(guó)第十九屆自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2014：49-51.