柳钢高炉生产过程自动化控制

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自动化控制

Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 179

柳钢高炉生产过程自动化控制

文/程巍1　樊向东2　张海峰1　潘智1

到71.00%。这说明在机组功率不变的情况下，总阀位指令在单、顺阀方式下的流量特性曲线偏差大。而正是这种偏差导致闭环PID 调节作用不能有效发挥，使得机组在切换过程出现功率波动。

3.2 调节阀的调节作用不稳定

除了设计和制造因素，调节阀所在管道的长度和安装也会影响到其调节作用的发挥。由于受多种因素影响，在大修后调节阀的调节作用出现了不稳定的现象，表现出在某些阀门区域没有调节作用，而在某些区域调节作用又特别敏感。

3.3 机组软、硬件升级带来的变化

在这次大修中，尽管对控制系统的软硬件进行了升级，但阀门流量特性曲线的差异并没有得到改善。在保留原来的设置参数和逻辑

会出现较大的负荷波动。3.5 切换时间过短

本文的单、顺阀切换时间为250s ，对阀门本身的动作速度的要求较高。并且机组的流量特性偏差较大，使得切换过程更难达到平衡。笔者认为适当延长切换时间可有效降低单个阀门的变换时间，这样更有利于闭环控制调节作用的发挥，有利于功率的平衡。

4 结论及建议

电厂调节阀切换引起功率波动的主要原因是流量特性曲线偏差大、调节阀的调节作用不稳定、机组软硬件升级降低了功率控制闭环PID 的调节作用、参数设置较高或符合率过低、切换时间过短。对此，笔者建议：通过阀门流量特性试验确定阀门流量特性曲线，并据此对DEH 组态进行优化，从根本上解决实际流量

低功率波动的危害。

参考文献

[1]金子印,王党伟,刘加合.300MW 汽机运

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发的电网低频振荡分析[J].电力自动化设备,2010,30(5):142-145.

[3]Brian Nesbitt.阀门和驱动装置技术手册

[M].北京:化学工业出版社,2010.

作者单位

河北省电力勘测设计研究院　河北省石家庄市　050061

网络出版时间：2015-02-26 16:26

网络出版地址：/kcms/detail/10.1108.TP.20150226.1626.026.html

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从而调剂喷吹燃料的用量及湿度，以达到炉中温度的控制。1.2 系统硬件配置

目前利用最广泛的高炉自动化控制硬件操作是全PLC 操作系统，利用工业以太环网布局，形成了自动化控制系统硬件的基本布局。通过网线连接着交换机，由总线继电模板和电机驱动模板构成。由电磁阀对液压油路和气流的走向进行调节，从而控制阀门的开或关是总线继电模板。而里面整合了接触器，直接调节电机的起和停，则是电机驱动模板的主要功能；

其分为单向和双向两种，双向电机驱动模板调节电机正向\反向起停，单向电机驱动模板只能调节单方向的起与停。1.3 主要工艺控制及软件应用

高炉生产过程的自动化控制通过组态软件系统实现，其中包括西门子PLC 组态、AB 公示的RSLogix5000及参数配置、网络通行配置、系统监控程序设计以及工程师站操作员站人机界面设计。在西门子WINCC 和AB 公司Factory Talk View 组态监控界面下，下位机监控和PLC 组态及参数配置均可完成，且功能丰富、方便使用，如软件仿真测试可以大大缩短调试时间。梯形图、功能图是高炉和热风炉的两种程序，不同的控制流程选择不同的编程方式。

2 自动化控制在高炉生产过程的方法

2.1 原料系统自动化在高炉生产过程中的控制高炉生产过程的自动化调节通过设计原则联合经验与技术，以计算机调节监控系统达到自动化控制。其中的处理方式包括计算机收集和处理数据以及记录和反应图形。计算机系统就对原料系统进行控制应用较早，也处于相对成熟的阶段。其主要过程就是将每次实际加入的原料数据记录下来，减去排料后的剩余值，得到每次装入高炉的实际值，这样以后与之前的给定量做比较，下一次装入的时候就予以补正。

具体步骤分以下几点：自动校正下次称重质量，通过卸空称量与满装称量后计算机的读取，这样再次卸空漏斗后计算机会显示为零值；负荷传感器测定称料漏斗中原料称量值，然后对实际称量值和卸料设定值进行磁力比较运算，当实际值占卸料设定值的95%，计算机发出供料指令进行减速供料操作，达到100%时，计算机发出停止指令，显示满，超过100%但是供料设备没有停止运行时，计算机发出105%的紧急停运信号；等到称料漏斗放料完成，空信号发向计算机，计算机发出信号关闭料斗阀门，启动斜仓给料器，发出放料指令，按照规定开始操作。

高炉生产过程中原料系统自动化的控制就是这样通过预先计算确定原料给定值，从而进行准确无误的给料称料控制。

2.2 热风炉自动化在高炉生产过程中的控制高炉生产过程中热风炉自动化的控制系统是通过确定最佳的换炉时间，同时保持最佳燃烧状态，分析燃料的废气成分、湿度、高炉顶部湿度等，通过计算机计算自动启动调节燃烧空气和煤气量来实现。

高炉生产过程中热风炉自动化的控制系统中一般包括三座热风炉，且有一定的工作周期。在每一个工作周期内，热风炉炉内温度循环性变化。随着送风时间的延长增加，风的温度会降低。通过减少送风时间，可迅速达到稳定阶段，从而缩短了燃烧时间。所以，合理地设置燃烧控制系统和换炉控制系统是充分发挥热风炉控制系统的潜力，增加储热本领、提升风温，保证热风炉设备安全，提高热效率、降低能耗的关键所在。

2.3 自动化自控在高炉生产过程中的控制高炉生产过程自动化自控系统中，气体、液体、固体的相互化学反应使得炉内生产过程相当复杂，而且每一个过程有一段相当长的时间过程，在此过程中原料的质量会发生上下波动，种种因素给高炉自动化自控带来了相当的难度，因而相较高炉生产过程中自动化控制中相对成熟的原料系统自动化的控制和热风炉自动化的控制，高炉生产过程中自动化自控系统显得并不是十分成熟。计算机对炉体的监控，对高炉操作数据的收集和显现，对炉况的操作指导和调节是现如今使用的降低设备故障导致过程的变化给产品带来的干扰的主要控制功能。控制输入的大量参数表化，准确的测量出可控参数，减少很多不可控参数以及未知变化对产品的干扰。

开环控制调节和闭环控制调节是自动化控制系统两个重要控制方式，两者有本质的不同之处。计算机操作人员进行操作，这个过程中计算机不接受自动化控制的各种调节和反馈，直接按照操作人员的意图进行，或者计算机之显示和打印，不参与控制系统，直接由操作人员；这种操作就是开环控制调节。而闭控

制调节是计算好几对测试的结果进行计算后执行控制方案，计算机自行完成高炉参数的变化与检测，比较和判断后启动合理的控制方案，此过程中不仅打印结果数据，还直接对反馈信息进行炉况调节，从而保证高炉高效的生产。图1是炼铁厂计算机对各高炉实时监控报表。

3 结束语

通过对当前高炉生产过程的自动化控制中高炉自动化控制的工艺设备及控制系统配置的相关了解以及对高炉生产过程自动化控制的工艺流程及其特点、生产过程的自动化控制方法的粗略分析和研究中得到，虽然我们基础的控制技术比较成熟，但我们仍然需要在原有的基础上继续发掘新的方法，我们应该不断的对高炉自动化控制进行完善，为我国高炉自动化控制的发展做出贡献。

参考文献

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统设计与实施[J].2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集（下册）,2010（12）.

[2]王茂华.高炉炼铁过程控制及专家系统

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[3]朱学其，徐涛.宝钢4号高炉冶炼专家系

统的研制[J].武汉科技大学学报(自然科技版),2011（23）.

作者简介

程巍(1984-)，男，湖北省随州市人。大学本科学历。现为柳州钢铁股份有限公司炼铁厂自动化工程师，主要从事自动化控制和信息化方面工作。

作者单位

1.柳州钢铁股份有限公司炼铁厂　广西壮族自治区柳州市　545002

2.广西柳州钢铁（集团）公司计控所　广西壮族自治区柳州市　545002

图1:计算机对各高炉实时监控报表