转炉氧枪控制功能规格书

转炉氧枪控制功能规格书
1氧枪倾动系统概述
1.1 氧枪系统设备概述
一座转炉的氧枪系统由机械和介质供应系统两部分组成。

机械设备包括有：两台氧枪横移车和两台氧枪升降车（左右装配）。

正常生产时，一台工作（位于转炉中心上方），一台备用（位于待机位），交替使用。

介质供应系统包括：氧枪冷却水、氧气、氮气阀门站及管道等。

氧枪横移车行走采用交流电机驱动，在工作位设有定位锁紧装置。

升降小车采用交流变频电机驱动卷扬升降，氧枪升降过程中速度可控制变化。

升降卷扬钢丝绳装有测力传感器。

氧枪设备系统组成：
●升降卷扬装置
●横移台车本体
●升降小车
●横移台车下部轨道
●横移台车上部轨道
●横移台车定位装置
●升降小车导轨
●氧枪本体
●升降小车缓冲器
●氧枪供氧供水软水管接头
氧枪系统电器设备组成：
1.2 转炉系统设备概述
转炉系统有转炉炉体和倾动装置及润滑系统组成，倾动装置采用全悬挂扭力杆平衡型式。

四台交流电机驱动，两级减速机，扭力杆平衡装置平衡吸收转炉倾动时产生的扭振力矩的冲击，并将扭矩转化为垂直的拉力和压力。

转炉系统电器设备组成：
1.3 转炉自动化系统概述
本系统的监控采用西门子公司的S7系列PLC控制，每座转炉的氧枪倾动系统使用一套PLC控制。

主操作室设在主控制室，设有S7-400 PLC主站、多个远程I/O站以及HMI操作站。

整个系统接入转炉自动化控制系统的100M光纤环网之中，实现与其他系统间的信息交换。

2氧枪倾动系统主要设备基本参数
2.1 氧枪系统设备
1）氧枪升降装置（2套单独控制）
升降速度：高速：m/min 低速：m/min
升降重量：t
卷筒直径：Φmm
氧枪升降行程：mm
驱动电动机：功率：110KW 额定转速：990r/min(50Hz时) 额定电压：380V,50Hz 事故电动机：功率：11KW 基速：1000r/min 额定电压：380V,50Hz
制动器（正常工作时）：制动力矩：2000—4000T-m 电压及功率：380V,50Hz；0.33KW 2）横移装置（2套单独控制）
横移速度：m/min
横移距离：mm
车轮直径：Φ
电动机：功率：1.1kW 转速：910 r/min 额定电压：AC380V,50Hz
3）横移台车定位锁紧装置（1套）
方式：电动液缸
定位范围：±mm
定位轮直径：Φ
电液推杆：推力：N 行程：mm 推速：mm/s
电动机：功率：1.5kW 额定电压：AC380V,50Hz
4）钢丝绳张力传感器
量程：10000Kg 最小分度数：Kg 数量：4
2.2 转炉系统设备
转炉公称容量：120t 炉壳内容积：m3
平均出钢量：120t
最大出钢量：120t
倾动形式：全悬挂四点啮合柔性传动
倾动转速：转/分
倾动角度：±360º
电动机：功率：110 kW 额定转速：转/分额定电压：AC380V
3氧枪倾动系统控制要求
3.1 氧枪系统控制功能
1）横移车的控制及定位锁紧的控制：
横移车是在更换氧枪时，带着升降小车及氧枪一起横向移动的。

正常生产换枪时，两台横移车一起同向移动，一台从工作位移到其等待位，与此同时另一台到达工作位，转炉炉衬修砌时，两台横移车背向移动，分别到达等待位。

氧枪横移车轨道上设有4个行程开关，每台车2个，一个为到达工作位时发讯，一个为到达等待位时发讯。

在横移车工作位处设有电液缸定位锁紧装置，自动控制时，当横移车碰到工作位行程开关停车后，延时0—10秒（调试时确定），定位锁紧装置动作，把横移车锁定在工作位。

当工作氧枪需要更换维修时，在确认氧枪已提升出烟道上的氧枪口至氧枪换枪位（H0点）后，首先要将工作位横移车的锁紧装置脱开，然后启动横移车至等待位，同时另一横移车（车上氧枪已换好）移到工作位，碰到工作位行程开关时，启动定位锁紧
动作，完成工作横移车和备用横移车的位置交换。

这一动作的操作控制要求，即可在主控室操作台HMI上完成，也可在就地操作箱完成。

横移车的横移与定位控制的操作地点：机旁现场操作、转炉主控室HMI操作
横移车的横移与定位控制的控制方式：机旁手动、HMI手动、自动
2）升降小车的控制：
氧枪在升降过程中设有以下几个控制点：
H0:氧枪更换位
氧枪在此位时，工作位和等待位的氧枪横移车可以交换位置，实现新旧氧枪的更换。

H1:氧枪升降速度切换点
氧枪升降经过此点时，升降速度由低转高（下降时）或由高变低速（上升时）。

H2:氧枪待吹位
正常冶炼周期内，转炉不吹氧且手动刮渣时，氧枪提升到此处等待。

自动刮渣时，氧枪提到换枪点。

H3:氧枪开闭氧位
氧枪下降或提升到此点时，氧气阀门站氧气管路支管上的快速切断阀自动打开（下降）或自动关闭（上升）。

（在溅渣护炉时，氮气支管上的快速切断阀打开）
H4:氧枪最低吹氧位（氧枪工艺下限）
H5:溅渣护炉位
氧枪下降到此点时，自动停止下降。

防止吹氧喷头插入熔池。

通常情况下，氧枪处于待吹位（H2），当需要换枪时，首先提升到氧枪更换位（H0），进行横移台车的交换。

而后新枪下降，氧枪停在待吹位，等待下枪吹氧的指令。

工作枪升降导轨上设有4个行程开关，从上至下分别为：设备上限位、工艺上限位（换枪位H0）、氧枪待吹位（H2）、设备下限位。

氧枪变速点以及在开闭O2点和工艺下限位及其之间的位置变化通过编码器或主令控制器来实现。

3）氧枪的控制方式：
氧枪通常有四种控制方式：计算机、自动、手动、机旁手动。

●计算机方式：由二级传送氧枪高度设定值，由PLC自动地完成控制操作。

●自动方式：在操作台上操作人员通过键盘给出氧枪位置设定值（或给出液面高度和氧枪喷头与液面之间的间隙的设定值），
由PLC自动地完成控制操作。

●手动方式：操作人员在操作台上手动操作键盘或按钮由PLC操作氧枪升降。

●机旁手动方式：为强电操作，用于现场维修以及故障紧急处理。

操作场所选择：
●现场操作箱
●主控室HMI
●主控室主操作台
操作场所选择原则：
●现场有优先操作权
●操作场所操作权条件：
---“主控室HMI”操作权：所有操作场所的选择开关指向“主控室”，主操作台选择HMI。

---“主操作台”操作权：所有操作场所的选择开关指向“主控室”，主操作台选择操作台。

---现场操作箱操作权：将要操作的现场操作箱的选择开关指向“现场”。

---在设备运行中，操作场所选择不能进行。

---在紧急操作台提枪不受场所选择限制。

控制原理：由人工测定一个炉次的液面高度，通过计算推出其它炉次的液面高度。

然后根据工艺要求设定间隙值（氧枪喷口与液面之间的距离），间隙值与液面高度相加就是氧枪吹炼点的设定位置。

PLC用氧枪高度编码器测出的氧枪实际位置，与设定值比较得出偏差值按速度-偏差控制曲线算出一个电压值作为交流传动装置的速度给定值，控制氧枪升降。

当设定值与实际值的偏差为零时，电压值为零，氧枪停止。

一旦间隙值改变，又出现设定值与实际值的偏差，电压值也随之改变，使氧枪动作停在一个新的位置上。

4）氧枪高度编码器控制：
氧枪高度控制多采用位置主令与编码器控制，这样就可以以两者的位置关系相互检验，或以其一为主。

而且升降导轨上设有4个行程开关：设备上限位、工艺上限位（换枪位H0）、氧枪待吹位（H2）、设备下限位。

根据这四个位置点也可对编码器读数的正确性有所判断。

5）氧枪升降允许条件
6）紧急提枪控制：
发生下列情况时，进行紧急提升：
●冷却水流量低于规定值（冷却水联锁异常）
●汽化系统异常发生
●OG系统紧急停止
●复吹系统的联锁异常发生
●操作紧急提升按钮
当氧枪在待吹点以下且无急停时，如果按下主操台上的【紧急提枪】按钮，氧枪将自动提升至待吹点。

【紧急停止】按钮不受操作地点选择和模式限制。

紧急提枪发生后，需在HMI上点击【解除】按钮退出紧急提枪状态。

7）紧急停止控制：
当按下主操台上的【紧急停止】按钮时，氧枪电机立即抱闸锁死，速度给定以最快斜率下降至零，氧枪停在原位。

该【紧急停止】按钮不受操作地点选择和模式限制，在任意情况下有效。

8）事故提枪控制：
当电源发生故障时，备用EPS电源自动投入。

这时在在操作台上按下【事故提枪】按钮，氧枪提升至需要的位置后停止。

3.2 转炉系统控制功能
1）转炉的控制场所
每座转炉共设四个操作地点，分别为：转炉主操作室（HMI及主操作台）、炉前兑铁操作台、炉前出渣操作台、炉后出钢操作台，后三者为现场操作台，均采用转鼓式手柄操作。

操作场所选择原则：
●主操作台及现场操作台上均设置操作权选择开关。

●控制转炉倾动，同时只允许一个操作点具有操作权。

●选择操作地点时，其他三地的选择开关必须在“他”位上，否侧选择无效。

●选择操作地点时，三地的主令控制器均需在零位，否侧选择无效。

2）转炉系统控制
转炉可转动角度范围为：±360º
3）转炉倾动条件
4）转炉倾动主令控制器
主控室主操作台、倾动兑铁水操作台、倾动出渣侧操作台、倾动出钢侧操作台均设有转炉倾动主令控制器。

选择操作地点并满足倾动允许条件以后，相应的主令控制器有效。

主令控制器共分九档，分别为正高速、正次高速、正次低速、正低速、零位、负低速、负次低速、负次高速、负高速。

通过操作主令控制器，可控制转炉的倾动方向和速度。

主令控制器在零位时，转速设定为0，抱闸抱死。

5）紧急停止
在倾动运转中，发生如下情况，炉体将会自动抱闸停止，速度给定以最快斜率下降至零，转炉停在原位：
（a）按下主操作台的转炉非常停止按钮；（任何情况下均有效，不受操作地点选择限制）
（b）按下炉前兑铁操作台的非常停止按钮；（任何情况下均有效，不受操作地点选择限制）
（c）按下炉前出渣操作台的非常停止按钮；（任何情况下均有效，不受操作地点选择限制）
（d）按下炉后出钢操作台的非常停止按钮；（任何情况下均有效，不受操作地点选择限制）
6）紧急复归
紧急停止后，炉体停于非垂直位置。

此时如操作四个操作台上的任意一个“非常复归”按钮，抱闸将打开，炉体靠自重自动回复到垂直位置。

到达垂直位置后，抱闸自动抱死。

3.3 工艺辅助设备控制要求
3.3.1炉前挡火门
炉前挡火门设置在转炉前+9.0m操作平台上，双扇门对称结构，对开形式，交流电机驱动，沿轨道运行，用于转炉吹炼时的炉前封闭防护。

a) 控制场所：
炉前挡火门的控制操作点设置在炉前兑铁操作台和主控室内HMI上，控制内容见下表：
b) 控制要求
i. 一个冶炼周期内，在对铁水、加废钢、转炉出渣、补炉及等待时大门处于打开状态，从转炉加完料、氧枪下降开始到出钢
结束期间为关闭状态。

大门处于关闭状态时，观察炉口火焰，可以通过打开门上观察窗完成。

ii.大门走行碰到接近开关，马达M1、M2断电，两扇大门同时开闭，也可单独控制走行。

iii. 两个火焰观察窗单独控制开闭。

iv. 大门走行时有声光报警发出声响和光亮。

c) 设备动作时间
门上观察窗电磁阀动作时间：秒
大门启动至停止时间：～秒
d) 设备参数
电动机：功率：7.5kW 输入转速：1500r/min 公称传动比：80 输出转速：18.75r/min 额定电压：AC380V 额定频率：50Hz
接近开关：电压：DC10～30V
电动电磁换向阀（观察窗开启用）：电压：AC220V
双线圈：a线圈得电观察窗开，b线圈得电观察窗关。

声光报警器：工作电压：AC220V
3.3.2炉后挡火门
炉后挡火门安装在转炉炉后+9.0m平台上，单扇门结构，交流电机驱动，沿轨道运行，用于转炉吹炼时的炉后封闭防护。

a) 控制场所：
炉后挡火门的控制操作点设置在炉后+9.0m平台上，2/E2列线上门旁就地操作箱上完成。

b) 控制要求
i. 大门走行控制在就地操作箱上完成，大门行走碰到接近开关后自动停止。

ii. 大门走行时有声光报警发出声响和光亮。

iii. 主控室HMI上能够显示大门开闭状态。

c) 设备参数
电动机：功率：2.2kW 转速：940r/min 电压：AC380V
接近开关：电压：DC10～30V
d) 设备动作时间
大门启动至停止时间：～秒
3.3.3升降烟罩
升降烟罩位于转炉炉口上方，在转炉进行煤气回收时，降罩操作，烟罩的升降通过四个液压缸和一个电动机来完成。

a) 控制场所：
i.机旁就地操作箱上完成。

ii.转炉主控室HMI
b) 控制要求
i. 烟罩升降控制在就地操作箱上完成。

ii. 烟罩上下共有4个限位开关以控制烟罩的行程。

iii. 主控室HMI上能够显示烟罩限位的状态。

c) 外部联锁
●烟罩升降与烟气净化炉口微差压、一次风机换向阀系统联锁
●转炉不在垂直位（0º），烟罩不能下降
●烟罩不在工作上限时，转炉不能倾动
●烟罩升降时间：～10秒（从上限至下限或从下限至上限）
3.3.4转炉主控室防护装置
此设备安装于转炉炉前主控室窗户外侧，在转炉向前摇炉时（转炉兑铁、加废钢等），防护板升起，防止主控室内人员和设备在转炉爆喷事故时而受损。

a) 控制场所：
●机旁就地操作箱
●转炉主控室操作台
b) 控制要求
控制方式分为：机旁手动、中央手动
操作箱和主控室操作台按钮启动升降，机旁就地操作箱上具有主操作权，并设操作场所选择开关。

升降时间约12秒。

3.3.5移动烟道台车
烟道移动台车安装于17.750m平台上，其上固定有移动烟道，转炉正常工作时，台车停在转炉上方，使得移动烟道与上下固定烟道相连。

在转炉修炉时，台车带着移动烟道移离转炉上方，同时将修炉塔车拖至转炉上方。

a) 控制场所：
机旁就地操作箱，+17.750m平台上2/E2列线上204、203号柱附近。

b) 控制要求
操作箱上设前进和后退、点动前进和点动后退按钮，可以进行前进、后退和点动控制，以便调整停止位置。

c) 电动机参数
电机功率：4kW
移动走行时间约20秒。

3.3.6钢水罐测温取样装置
钢水罐测温取样装置安装在炉后在线吹氩喂丝站，用于钢包内钢水的测温取样，装置为电机驱动升降小车带测温取样枪结构。

a) 控制场所：
●炉后吹氩喂丝操作室内
●机旁就地操作箱。

b) 控制要求
●测温取样枪动作过程
i.操作工将测温取样探头装到测温取样枪上，按下启动按钮。

ii.枪体下降，到达规定行程时（可调）停止，停留约6~8秒钟，自动提枪上升。

iii.测温探头停留钢液中时，发出温度信号，就地大屏幕和吹氩喂丝操作室HMI上同时显示温度；取样探头停留钢液中取出试样。

iv.测温取样枪上升到规定行程时自动停止。

i.操作工将探头拔下，若为取样探头则将试样取出通过风动送样系统送至炉前快分室。

而后装上新测温取样探头，
准备下次取样。

3.4 系统设备之间控制联锁关系
表3.2 系统设备之间控制联锁关系表
3.5 主系统设备控制操作方式
1）计算机模式：程序控制操作整个系统设备。

运转/停止指令以及控制值设定由计算机负责，按Level2→G/W→Level1顺序传送情报。

2）自动模式：程序控制操作整个系统设备。

运转/停止指令以及控制值设定由操作工负责。

3）半自动模式：将程序分割成若干个独立设备系统，分别操作每个独立设备系统，运转/停止指令以及控制设定值由操作工负责。

4）手动模式：在执行计算机/自动/半自动操作过程中，作为不具备条件时的应急处理所用的操作，或者在通常操作中，对单独运转/停止的单体设备进行运转/停止操作。

操作指令由操作工负责。

5）维修保养模式：试车和点检等设备保养时的操作模式
对单体设备运转/停止操作，操作指令由操作工负责。

6）紧急模式：在操作过程中设备不具备运行条件时，为了设备和人的安全，操作此模式。

有以下种类：转炉倾动时的紧急复位；氧副枪的紧急提升。

氧枪设备具备以上6种控制操作方式，转炉设备控制操作方式具备后三种。