熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)研究與優(yōu)化

張 帆

（河鋼唐鋼信息自動(dòng)化部，河北 唐山 063000）

通過自動(dòng)化的方式進(jìn)行處理，在根本上完善了自動(dòng)化系統(tǒng)，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效熱軋卷板加熱爐是軋線的關(guān)鍵設(shè)備，鋼坯加熱技術(shù)會直接影響整體質(zhì)量。利用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行分析處理可以滿足熱軋卷板加熱施工的的目標(biāo)溫度以及各項(xiàng)要求，在根本上提升了熱軋卷板工作效率與質(zhì)量。是進(jìn)行熱軋卷板加熱爐優(yōu)化完善的重要技術(shù)手段[1]。

1 熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)

熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制管理。在計(jì)算機(jī)等技術(shù)手段的支持之下合理的進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)智能化、跟蹤化的管理控制，實(shí)現(xiàn)對軋機(jī)運(yùn)行全過程的合理控制，可以在根本上提升工作效率與質(zhì)量。分析自動(dòng)化控制系統(tǒng)架構(gòu)，了解熱軋卷板加熱爐手動(dòng)、一級自動(dòng)控制、級模型控制三種自動(dòng)化溫度控制方式；分析燃燒過程控制三個(gè)方面的內(nèi)容，可以為系統(tǒng)運(yùn)行提供參考支持[2]。

1.1 加熱爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)架構(gòu)

利用熱軋卷板加熱爐進(jìn)行智能化、制動(dòng)化的控制管理，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤化的控制管理，進(jìn)而滿足軋機(jī)產(chǎn)量需求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的加熱板控制，降準(zhǔn)分析出爐溫度以及均勻度，保障其更加與目標(biāo)值接近。這樣則就會減少燃料消耗，降低氧化燒損以及脫碳，實(shí)現(xiàn)加熱爐生產(chǎn)均衡，有效的提升工作效率。

加熱爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在連鑄運(yùn)輸輥道以及除磷前整個(gè)系統(tǒng)控制，其主要結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 加熱爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)架構(gòu)

加熱爐進(jìn)行自動(dòng)控制處理，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及現(xiàn)場儀表進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)智能化的處理，其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以劃分為二級控制以及一級監(jiān)控系統(tǒng)。

其中以及基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理，做到聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)報(bào)警檢測。利用二級自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行接收通過計(jì)算機(jī)傳入的軋制計(jì)劃以及順序。實(shí)現(xiàn)在輥道開始的板坯全程化跟蹤管理，通過與一級PLC發(fā)出爐前板坯定位序列號信息、通過發(fā)送抽鋼指令參數(shù)，進(jìn)行模型程序數(shù)據(jù)分析，提供各項(xiàng)信息，將爐子上各段溫度設(shè)定值傳遞，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化燃燒控制[3]。

1.2 熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化溫度控制方式

熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)可以通過手動(dòng)、一級自動(dòng)以及二級模型實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理與控制。

（1）手動(dòng)。工作人員可以在手動(dòng)模式之下根據(jù)爐內(nèi)壓力、溫度以及管道流量等各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的控制，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行閥門的開度控制與處理，實(shí)現(xiàn)對爐內(nèi)溫度以及壓力的手動(dòng)干預(yù)以及調(diào)節(jié)管理[4]。

（2）一級自動(dòng)控制。進(jìn)行一級自動(dòng)化控制處理，通過燒嘴閥換向時(shí)間的設(shè)置，分析以及畫面設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)燃燒控制管理。在加熱段中設(shè)置測溫點(diǎn)，用PID進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，保障爐內(nèi)溫度的同時(shí)，綜合壓力以及煤氣流量等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行開度調(diào)整。

（3）二級模型控制。通過一級系統(tǒng)將與溫度控制相關(guān)參數(shù)傳動(dòng)給二級系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對爐內(nèi)各個(gè)加熱段中溫度、燃?xì)庠?、溫度、流量?shù)值的控制與管理。二級模型則主要基于接收的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，利用差值計(jì)算公式合理計(jì)算上下板坯表面中的爐氣溫度，實(shí)現(xiàn)對爐內(nèi)板塊的傳熱計(jì)算，通過解差分方式計(jì)算分析板坯內(nèi)部以及表面溫度參數(shù)，分析各段燒嘴燃?xì)庖约翱諝饬髁?，?jì)算目標(biāo)溫度、燃?xì)饬髁康刃畔?，將其反饋給一級控制系統(tǒng)。一級系統(tǒng)根據(jù)二級系統(tǒng)設(shè)定值實(shí)現(xiàn)對各個(gè)加熱段的溫度調(diào)整以及控制，達(dá)到設(shè)定值目標(biāo)值之后進(jìn)行控制。

1.3 燃燒過程控制

加熱爐加熱段中設(shè)置了10個(gè)燒嘴，每個(gè)燒嘴中的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過煤氣閥、空氣閥等相關(guān)部件構(gòu)成。每段燒嘴均設(shè)置了總的流量調(diào)節(jié)閥，利用前饋型雙交叉限幅技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對每組燒嘴的流量控制處理。

2 熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化

在熱軋卷板加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，要根據(jù)實(shí)際狀況以及需求合理的進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化完善，整合現(xiàn)代的計(jì)算手段完善各項(xiàng)功能，真正的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的管理。對此，在實(shí)踐中系統(tǒng)主要優(yōu)化模式與內(nèi)容具體如下。

2.1 生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)管理

（1）生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)管理功能。其主要目的就是利用軋制技數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化管理。在進(jìn)行功能優(yōu)化中，通過三級管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對加熱爐生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)接收，分析板坯數(shù)據(jù)參數(shù)。根據(jù)十幾件進(jìn)行上料管理，進(jìn)行信息傳遞實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制管理。分析板坯輥道的長度、寬度以及重量的檢測分析，通過三級管理系統(tǒng)進(jìn)行加熱爐數(shù)據(jù)信息分析，進(jìn)行板坯核對處理。

（2）板坯核對功能。完成板坯各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)測量之后，工作人員通過L2核對參數(shù)信息，對比分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)判斷其是否正確。數(shù)據(jù)正確則通過系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位處理，在核對之后則通過系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤映像處理。

2.2 板坯位置跟蹤功能

（1）加熱爐入口側(cè)板坯位置跟蹤。在板坯核對開始進(jìn)行跟蹤處理，在板坯裝入到加熱爐之后結(jié)束跟蹤。通過系統(tǒng)集成自動(dòng)化裝置進(jìn)行實(shí)際位置跟蹤處理，利用裝料輥道進(jìn)行智能化的跟蹤處理。

（2）加熱爐內(nèi)跟蹤。在板坯裝置進(jìn)入到加熱爐前期直至板坯定位輥道之后進(jìn)行全過程的跟蹤。加熱爐過程控制計(jì)算機(jī)主要就是基于基層自動(dòng)化板坯料裝入行程以及各項(xiàng)信號分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的位置處理。

（3）加熱爐出口側(cè)板坯位置跟蹤處理。在板坯抽出進(jìn)入輥道直至其放置在除磷箱之后的區(qū)間范圍進(jìn)行跟蹤處理。過程控制就是通過定位板坯的位置，通過自動(dòng)化的方式構(gòu)建跟蹤映像參數(shù)。

（4）跟蹤修正。為了精準(zhǔn)的記錄跟蹤板坯信息，在特定狀況之下要通過自動(dòng)或者手動(dòng)的方式進(jìn)行修正處理。

（5）核對異常板坯吊銷。核對板坯位于輥道位置數(shù)值，如果測量值與計(jì)劃值存在一定差異，其高于允許偏差范圍或者其與預(yù)期值存在較大差異的時(shí)候，就要通過工作人員判斷分析其是否要繼續(xù)進(jìn)行裝爐處理，如果無法進(jìn)行處理，就要根據(jù)規(guī)定制定“吊銷”操作。

（6）數(shù)據(jù)強(qiáng)制裝入。裝入板坯之中但是數(shù)據(jù)顯示的仍然是加熱爐的爐前輥道。針對此種問題通過“數(shù)據(jù)強(qiáng)制裝置”進(jìn)行調(diào)整處理。

2.3 板坯頂端位置糾正處理

（1）根據(jù)板坯頂端位置的具體狀況進(jìn)行調(diào)整修正。通過激光檢測儀獲得信息參數(shù)，通過系統(tǒng)自動(dòng)丟正誤差問題，如果其誤差高于標(biāo)準(zhǔn)值則系統(tǒng)則就會報(bào)警，通過工作人員進(jìn)行修正處理。

（2）數(shù)據(jù)強(qiáng)制抽出。針對板坯位于加熱爐出爐輥道，但是系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)信息為加熱爐信息的問題，在處理中主要通過“數(shù)據(jù)強(qiáng)制抽出”模塊對其進(jìn)行調(diào)整處理。

2.4 跟蹤位置修正

通過自動(dòng)化系統(tǒng)可以有效的處理位置異常問題，在位置不一致的時(shí)候，通過人工方式進(jìn)行修正處理。

2.5 加熱爐自動(dòng)燃燒控制模型

自動(dòng)燃燒系統(tǒng)主要利用計(jì)算系統(tǒng)確定鋼坯爐內(nèi)溫度，設(shè)定隔斷溫度數(shù)值。通過燃燒控可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)化控制。通過系統(tǒng)提升了加熱質(zhì)量，使其可以有效適應(yīng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2.6 板坯裝爐溫度計(jì)算模型

熱裝板坯基于高溫計(jì)量可以確定表面溫度數(shù)值。

2.7 爐內(nèi)板坯溫度計(jì)算模型

利用熱流量計(jì)算模型等系統(tǒng)進(jìn)行溫度計(jì)算。

3 結(jié)束語

通過加熱爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以有效的減少工作量，提升工作效率與質(zhì)量，在提升加熱質(zhì)量的同時(shí)有效的節(jié)省了能源，充分的滿足了熱軋工藝需求，提升了生產(chǎn)效率與質(zhì)量。