PLC、DCS高爐監(jiān)控系統(tǒng)

DCS，PLC，IPC是自動(dòng)控制領(lǐng)域之三大支柱，它們之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，但又取長(zhǎng)補(bǔ)短和相互滲透，相互融合。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：冶金行業(yè)高爐監(jiān)控作為較典型之工廠自動(dòng)化決定了其開關(guān)量邏輯控制之主導(dǎo)地位，同時(shí)模擬量之處理多為簡(jiǎn)單之顯示和給定，控制回路基本上為并不復(fù)雜之單回路調(diào)節(jié)，目前市場(chǎng)以PLC為主導(dǎo)地位。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

PLC：Schneider Modicon Quantum 、 Siemens   S7－400、Rockwell ControlLogix等

DCS： 、Siemens PCS7（太原鋼鐵1800 立方米高爐）、 ABB FREELANCE2000（馬鋼四鐵廠1＃高爐TRT ）和AC 800F（宣鋼7#高爐 ）、美國(guó)西屋公司之WDPF II Plus（上鋼一廠2500立方米高爐）等

高爐主要控制對(duì)象：
裝料自動(dòng)控制 　為保證高爐冶煉過程正常進(jìn)行，必須使?fàn)t料保持一定之高度。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：一般采用探料尺在垂直方向周期地從爐頂探測(cè)料面高度和爐料下降速度（采用微波式之或激光式之探料尺可連續(xù)探測(cè)）。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：當(dāng)爐料低于規(guī)定料面高度時(shí)，上料系統(tǒng)開始裝料。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：機(jī)械式探料尺和上料系統(tǒng)采用無觸點(diǎn)之程序控制器或可編程序控制器控制。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為了提高裝料之精度，廣泛采用小型計(jì)算機(jī)控制爐料重量，并把每次實(shí)際裝入漏斗之原料數(shù)量記錄下來，求出與裝料規(guī)定量之差，在下次稱量時(shí)自動(dòng)給以補(bǔ)正。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：計(jì)算機(jī)控制裝料還可將單位時(shí)間內(nèi)各種原料之給定量、總重量、水分含量、各原料倉(cāng)之庫(kù)存量等裝料數(shù)據(jù)打印制表。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

布料自動(dòng)控制 　高爐料面之 M型分布是否勻稱，直接影響爐內(nèi)氣流分布和爐況反應(yīng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：現(xiàn)代化大型高爐之爐喉直徑超過10米，若爐內(nèi)反應(yīng)不均勻，爐料下降速度不一致，料面便會(huì)偏斜，因此需要用布料裝置來控制料面形狀。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：一般用固定式探料尺檢測(cè)料面高度，并用程序控制器或微處理機(jī)控制布料。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：鐘閥式爐頂通過改變爐料批量、料面和裝料順序，無鐘爐頂通過改變旋轉(zhuǎn)溜槽之傾角和旋轉(zhuǎn)方式來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：布料控制中之關(guān)鍵問題是料面形狀檢測(cè)，可在爐喉圓周之 6個(gè)位置裝設(shè)固定探 桿，吊有重錘之金屬鏈條在爐喉不同之半徑處從探桿上下垂到料面，根據(jù)其下垂長(zhǎng)度測(cè)出料面之輪廓、每測(cè)一次需一分鐘，測(cè)量精度約為±50毫米。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：另一種方法是根據(jù)料面溫度分布來實(shí)現(xiàn)布料控制。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：料面溫度場(chǎng)出現(xiàn)熱點(diǎn)時(shí)，說明爐內(nèi)出現(xiàn)了“管道現(xiàn)象”，此時(shí)需要通過控制布料來加以消除。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：常用之測(cè)量料面溫度場(chǎng)之儀器有熱像儀，可測(cè)溫度范圍為50～800℃。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：還可在爐喉部分裝入固定之帶有溫差電偶之十字形測(cè)溫梁，在梁內(nèi)裝有10幾個(gè)溫差電偶，以測(cè)量爐料之溫度分布。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

送風(fēng)自動(dòng)控制 　從風(fēng)口鼓入約1000～1200℃之熱風(fēng)使焦炭燃燒。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為保持爐溫恒定，爐況平穩(wěn)，須對(duì)熱風(fēng)之溫度、濕度和富化處理進(jìn)行控制。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

熱風(fēng)溫度控制：冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后之風(fēng)溫并不是恒定之，開始時(shí)風(fēng)溫高，以后則逐漸降低，用風(fēng)溫調(diào)節(jié)器控制摻入之冷風(fēng)量便可使風(fēng)溫保持恒定。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：熱風(fēng)爐在換爐時(shí)用交叉并聯(lián)送風(fēng)之工作方法可使風(fēng)溫波動(dòng)在±1％以內(nèi)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
熱風(fēng)濕度控制:濕度調(diào)節(jié)器能保持鼓風(fēng)中濕度恒定，避免水分引起爐況波動(dòng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：常用之方法為加濕調(diào)節(jié)和脫濕處理兩種。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

鼓風(fēng)富化處理：對(duì)于大型高爐，常在鼓風(fēng)中加入氧氣以提高高爐之冶煉強(qiáng)度。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為了降低燃料比，有時(shí)在風(fēng)口處噴入重油、天然氣或煤粉等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：有時(shí)還在大型高爐風(fēng)口前裝上帶有高速攝影裝置之工業(yè)電視，用以監(jiān)視和記錄風(fēng)口前熱風(fēng)和焦炭之燃燒和運(yùn)動(dòng)情況。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

爐頂煤氣之檢測(cè)和控制 　爐頂煤氣之壓力和成分直接反映爐內(nèi)之冶煉情況。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：爐頂壓力調(diào)節(jié)裝置控制爐壓恒定，是確保爐料平穩(wěn)下降之重要措施。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：頂壓調(diào)節(jié)可通過減壓閥組或余壓渦輪來實(shí)現(xiàn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：爐頂煤氣是高爐冶煉之直接產(chǎn)物，其成分反映爐內(nèi)之還原反應(yīng)和還原氣體之利用率。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：利用連續(xù)采樣之氣體色譜分析儀周期測(cè)定煤氣中CO、CO2、H2、N2之含量，可掌握爐中之反應(yīng)情況。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：爐喉煤氣成分分布直接反映爐內(nèi)不同直徑處之反應(yīng)，故常在大型高爐爐喉之料面下徑向插入（或固定安裝）采樣探桿，采集分析爐內(nèi)氣樣。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

渣鐵參數(shù)檢測(cè) 　鐵水之生成量、成分、溫度是極為重要之參數(shù)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：出鐵時(shí)鐵水罐車停在裝有軌道電子秤之軌道上，可連續(xù)檢測(cè)出鐵量。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：鐵水溫度可在出鐵過程中用快速溫差電偶檢測(cè)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：鐵水成分是在出鐵過程中從鐵水溝中取樣，然后用快速熒光分析儀分析。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：現(xiàn)代化大型高爐日產(chǎn)出鐵1萬噸以上，有4個(gè)出鐵口輪流出鐵，測(cè)量渣鐵之溫度、成分和生成量就能及時(shí)獲得高爐中之冶煉信息。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這一過程現(xiàn)代已由微處理機(jī)來實(shí)現(xiàn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

爐況自動(dòng)控制 　爐內(nèi)反應(yīng)過程之參數(shù)不能直接檢測(cè)，所以控制系統(tǒng)尚未達(dá)到完善之程度，但已有數(shù)種爐況控制系統(tǒng)(如爐熱模型系統(tǒng),GO-STOP系統(tǒng))在高爐上獲得應(yīng)用，其中以爐熱模型構(gòu)成之系統(tǒng)應(yīng)用較多。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：爐熱模型系統(tǒng)以高爐煉鐵過程之物理化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，把高爐分為風(fēng)口燃燒帶、直接還原帶和間接還原帶，根據(jù)輸出輸入高爐之各種參數(shù)（如礦石焦炭裝入量、風(fēng)量、風(fēng)溫、噴吹量、爐頂煤氣成分、渣鐵成分和生成量等）列出各反應(yīng)區(qū)間之物料平衡和熱量平衡方程組，然后求解這些方程組，便可得出爐中直接還原反應(yīng)帶之固體溫度和氣體溫度。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這些溫度代表爐熱之狀態(tài)，根據(jù)爐熱之變化自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)參數(shù)（如風(fēng)溫、噴吹量等），改變風(fēng)口送入之熱量，將爐熱控制在 佳狀態(tài)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為提高系統(tǒng)之控制效果，有時(shí)將理論模型與統(tǒng)計(jì)模型結(jié)合使用。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這種閉環(huán)控制系統(tǒng)已被采用。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：GO－STOP系統(tǒng)是以系統(tǒng)辨識(shí)方法來判斷爐況并構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)之。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：由于爐況控制過程中有大量之計(jì)算工作，這種系統(tǒng)需要使用電子計(jì)算機(jī)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：爐身靜壓力之變化也是爐況之重要參數(shù)，常在爐身不同高度之圓周上檢測(cè)爐身之靜壓力。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這一靜壓力反映爐料之透氣性、氣流分布和軟熔帶根部位置之高度，是判斷爐況之重要依據(jù)之一。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：根據(jù)爐料之透氣性，以爐頂壓力為調(diào)節(jié)手段可組成爐料透氣性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：保持透氣性恒定有助于爐料順利下降，保持爐況穩(wěn)定。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

高爐之計(jì)算機(jī)管理 　計(jì)算機(jī)除用于上述各種控制系統(tǒng)外，還用于數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)管理、操作指導(dǎo)等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：它采集高爐上之大量過程參數(shù)，輸入存儲(chǔ)器中，并將這些數(shù)據(jù)編輯成各種生產(chǎn)記錄報(bào)表和具有操作指導(dǎo)作用之畫面，在工業(yè)電視上顯示出來。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這樣，操作者便可根據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)之?dāng)?shù)據(jù)對(duì)過去之生產(chǎn)過程作出連貫之分析，對(duì)變化趨勢(shì)作出預(yù)報(bào)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：在現(xiàn)代化之大型高爐上，全部顯示記錄儀表已被計(jì)算機(jī)所代替，各個(gè)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，在高爐控制室中爐長(zhǎng)通過工業(yè)電視與計(jì)算機(jī)對(duì)話，計(jì)算機(jī)可向爐長(zhǎng)提供所需之多種信息。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這樣之控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外都有應(yīng)用，效果良好。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：例如，中國(guó)首都鋼鐵公司高爐改用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)后，利用系數(shù)達(dá)2.2，焦比降到3

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