浅析炼钢自动化仪表系统调试

浅析炼钢自动化仪表系统调试

摘要：炼钢自动化仪表系统调试是检查仪表的内在技术性能是否符合规范或设计规定。本文简要介绍了送风仪表系统、热风炉仪表系统、高压操作仪表系统、高炉本体仪表系统的调试方法。

关键词：炼钢自动化仪表调试高炉

仪表调试是对工业自动化控制中涉及到的仪表单体和控制系统进行调整和试验，目的是检查其内在技术性能符合规范或设计规定。炼钢自动化仪表系统是对炼钢工艺过程进行检测、记录、显示、报警、调节等仪表系统的总称。按其功能和应用区域分为送风、热风炉、高压操作、高炉本体、重油和煤粉喷吹仪表系统，以及原料(矿粉、焦炭、熔剂等)装入、煤气清洗、水处理、空压机站等仪表系统。其调试工作需与机电、计算机的调试配合进行。本文将简要介绍一下炼钢系统中的一些仪表调试的方法和策略，以期对仪表安装人员有所启发。

1、送风仪表系统调试

送风仪表系统调试主要是定风量一定风压调节系统、富氧调节系统和送风湿度调节系统的调试。定风量一是风压调节系统，用于控制鼓风机稳定地向高炉供给所需的风量，当热风炉进行送风切换时，需增加约10％的热风炉充风量，风量控制系统能自动地由定风量控制切换到定风压控制，充风结束后再自动地切换到定风量控制。系统调试的重点是要做到定风量和定风压两控制系统之间的无扰动切换。调试时，应先在手动状态下检查调整两控制系统的伺服环节，使两系统的测量、设定、输出、反馈各信号间能够相互跟踪，以保证在无人工干预下实现无扰动切换，然后再投入自动进行动态模拟确认。二是富氧调节系统。通常设有定氧量调节和定富氧率调节。两种调节方式切换不频繁，一般不采用无扰动系统。切换应需手动达到平衡后再进行。系统调试的重点是充氮回路。模拟鼓风机喘振状态，检查确认系统在此状态下能紧急充氮，使送风含氧量降至21％以下。三是送风湿度调节系统。该系统多采用串级比率反馈控制，当风量无剧烈扰动时进行送风湿度反馈控制；当风量波动大时，调节系统则以送风比率调节为主。

2、热风炉仪表系统调试

热风炉仪表系统调试主要有送风温度控制系统、热风炉燃烧控制系统和热风炉温度监视系统的调试。

一是送风温度控制系统。通过冷风混入量以控制送风温度。冷风调节阀是从开启状态开始动作的，因此系统调试的重点是调节器的限幅和防止积分饱和功能，以保证冷风调节阀的响应速度。

二是热风炉燃烧控制系统。通过调节焦炉煤气量以控制热风炉拱顶温度，调节高炉煤气量或混合煤气量以控制废气温度。系统调试中要注意开始燃烧和停止燃烧时，应将空气流量调节由自动状态切换到手动状态，使空气调节阀打开一个初始开度，以免燃烧不完全而产生黑烟。

三是热风炉温度监视系统。在热风炉燃烧室和蓄热室拱顶顶部，两室联管上部，耐火砖、格子砖外表面及热风炉炉皮表面均设有若干测温元件，以监视热风炉运行状态。调试中要对每个检测回路进行导通、绝缘试验。完成程序控制系统的模拟调试后，应把各回路接入程控系统，逐点进行开路短路试验，确认监视系统正确可靠。

3、高压操作仪表系统调试

主要有高炉炉顶压力控制系统、炉顶煤气回收和余压发电仪表系统的调试。

一是高炉炉顶压力控制系统。通过调节煤气回收管路中的减压阀组或调节文氏管可调喉口来调节炉顶压力。减压阀组和可调喉口多采用液压驱动。调试的重点是液压系统的动作程序和响应速度。对于装有余压发电设备的高炉，炉顶压力控制系统的调节动作要根据该设备的指令进行。调试中要完成和余压发电联锁功能的检查。

二是炉顶煤气回收和余压发电仪表系统。大型高炉的炉顶压力高达0.25MPa，为了回收炉顶余压煤气，一般均设置余压发电装置。为了使流经发电装置的煤气流量稳定，又能把炉顶压力控制在允许的范围内，余压发电自动化仪表系统中设有负荷分配器。调试时需加模拟信号，检查并确认负荷分配器对流经余压发电装置和减压阀组回路煤气流量的调配功能。

4、高炉本体仪表系统调试

高炉本体仪表系统调试主要有炉身静压检测、风口破损检测，炉内气体分析、钢水罐液面计和炉顶料面热图像显示仪等仪表的调试。

一是炉身静压检测系统。由一组压力变送器和差压变送器组成，用于监视炉内各点的压力分布情况。为避免高炉内含尘量大的气体堵塞测量管路，系统配备有恒流装置。正常测量时用恒流装置吹入微量恒流氮气，通过检测吹入氮气的压力间接测量炉膛压力。调试工作的重点是对间接测量的校正系统进行统调，做好同计算机的接口试验，保证每经过一定的时间间隔根据计算机发出的指令停止氮气吹入，直接测量炉内压力并把测量值输入计算机，进行修正运算。

二是风口破损检测系统。采用电磁流量计，检测风口冷却水的给水量和排水量的流量差，以监视风口是否漏水。由于电磁流量计长期使用会因水垢污染等原因而产生漂移，影响正常测量，调试中要对漂移补正系统进行整定，使得每经过一定的时间，通过补正运算单元计算出以前存贮的若干个测量值的平均值，和后测量值进行比较，判定是漂移还是漏水。若判定是漂移，则需进行补正。

三是炉内气体分析仪表。用于分析炉身、炉顶等处的气体成分。因炉内各层及径向各点气体成分不同，应在炉身设探测器，在炉内径向插入和退出过程中抽取各点气体进行分析。

四是钢水罐液面计。通过称量混钢车内钢水的重量，检测混钢车的钢水液位。钢水液面计的调试要跟踪测力传感器、称量轨道的安装检查和调整，并根据混钢车自重、钢水罐容积、钢水密度等数据进行液位测量调整。

五是炉顶料面热图像显示仪。利用红外线摄像仪检测炉顶料面温度分布。调试中应先检查摄像仪的取景角度，使其取像覆盖面最大。同时调整好摄像仪镜头的水冷却和气体吹扫等保护系统。原料运输、煤气清洗、水处理、空压机站等系统均系常规仪表，其调试工作与上述各系统同步进行。

参考文献

[1]殷树德.自动控制原理[M].北京:水利电力出版社,1994.

[2]工业自动化仪表手册编辑委员会.工业自动化仪表手册[M].北京:机械工业出版社,1988.

[3]段林生.炼钢工业炉子本体自动化仪表的安装与调试[J].科技情报开发与经济,2007.31.