宇電AI-708J操作器/伺服放大器在高爐生產中的應用

作者：李付民  邯鄲鋼鐵集團公司自動化部工程技術中心    河北邯鄲

[摘要]  文章從工程概況、控制工藝要求、控制設計、應用說明、使用效果等方面詳細介紹了宇電產品在450m3高爐生產中的應用。實踐證明，宇電操作器/伺服放大器為高爐穩產高產提供了良好的自動化保障。
[關鍵詞]  450m3高爐  爐頂壓力控制  熱風溫度控制

工程概況
    某鋼廠450m3高爐于2005年10月開始建設，2006年6月底正式投產出鐵，年產生鐵45萬噸，利用系數 3.0。經過技術論證，從系統綜合性價比考慮，高爐及熱風爐基礎自動化控制系統選用了施耐德公司的QUANTUM 系列PLC產品，主要儀表選用了廈門宇電具有二合一功能的AI-708J操作器/伺服放大器。

控制工藝要求
爐頂壓力控制
    功能：保持高爐爐頂壓力的穩定是高爐生產操作的一項首要工作。穩定爐頂壓力能起到穩定煤氣流，促進高爐順行的作用。因此，在操作中要及時調整頂壓調節閥閥位，使其能將頂壓調穩，避免頂壓上下尖峰波動，從而避免爐況波動。450m3高爐的爐頂壓力一般穩定在90±5 KPa。
    選型：這是高爐生產中zui重要的調節閥，由于此閥調節頻繁，管道壓力高，因此對閥的控制質量要求zui高。頂壓調節閥一般由三個閥門并聯組成閥組聯動使用。該閥組中一般有一個管徑相對較小的閥門，以實現靈活控制。
    控制方式：頂壓三組閥常采用兩閥手動開至某一固定角度，第三個閥門投入自動控制。控制信號走向是：PLC－AO輸出模板－3路4~20mA信號－AI-708J－調節閥門。爐頂壓力調節閥工藝圖見圖1：
                    
閥1
                                    
閥2       
高爐除塵后                  煤氣管網
閥3     
                                                 
圖 1
熱風溫度控制
    功能：通過自動調節混風閥開度將適當配比的冷風摻入熱風管道中，控制送往高爐熱風圍管的熱風溫度在1100±20℃內。28個風口將熱風送入高爐內。
    選型：選用220VAC供電的電動連續調節閥。
    控制方式：由于調節較為頻繁，必須投入自動控制。PLC－AO輸出模板－4~20mA信號－AI-708J－調節閥門。一般采用單回路PID控制。

控制設計
    AI-708J操作器特點：（1）、集成手操器和伺服放大器功能，與PLC系統很好配合。（2）、可以實現手自動的雙向無擾動切換，特別是手自動切換緩變功能使得控制更加平穩、方便，簡化了PLC控制程序的編寫。(3)、功能豐富齊全，面板顯示一目了然。（4）、采用模塊化結構設計，駁接信號類型多。（5）、質量穩定，運行可靠。（6）、抗干擾性能符合電磁兼容（EMC）的要求。（7）、方便的參數鎖功能。根據實際情況，經常需要現場崗位人員對部分參數進行修改及調整，而目前大多數儀表是對所有參數都上鎖，AI-708J操作器/伺服放大器只有被定義的參數或程序設置才能顯示，其它參數不能顯示和修改，這樣極大地提高了參數修改的速度，又避免了重要參數被誤修改，受到了崗位人員的極大歡迎。（8）、使用操作簡單方便，隨設備的說明書介紹詳細實用。
2、PLC、電動調節閥與AI-708J操作器/伺服放大器的電氣接線圖見圖2：

圖 2
應用說明
1、高爐生產主畫面見圖3：

圖3
2、操作器應用：本高爐共使用AI-708J操作器/伺服放大器4臺，其中爐頂壓力控制3臺，熱風溫度控制1臺，具體見高爐生產主畫面。
3、頂壓、熱風溫度控制操作說明：
（1）、通過上位機控制頂壓或熱風時，必須將操作器通過A/M按鈕置于“自動”位置。否則將操作器置于“手動”位置，通過“向上三角形”    或“向下三角形”     來調節閥門的開度。
（2）、閥門自動控制時：在上位機操作面板窗口將“手自動切換”按鈕置于“自動”狀態，在“自動時設定頂壓（熱風溫度）”輸入框內設定生產需要的爐頂壓力或熱風溫度值，則PLC將進入PID自動調節程序，通過與閥位反饋信號比較后動態輸出4~20mA信號給AI-708J，再輸出給電動調節閥。
（3）、閥門上位機手動時：在上位機操作面板窗口將“手自動切換”按鈕置于“手動”狀態，此時“自動時設定頂壓（熱風溫度）”輸入框內數據不起作用，在“手動時設定閥位輸出”輸入框內輸入需要的閥門開度值，則PLC的PID自動調節程序停止執行，輸出4~20mA信號給AI-708J，再輸出給電動調節閥。

使用效果
    高爐投產后，由于自動化控制設備提供了良好的外部保障，各項控制性能*符合生產
工藝要求，特別是AI-708J操作器/伺服放大器的穩定可靠運行保證了高爐操作的重要參數―――爐頂壓力和熱風溫度的穩定調節，使得高爐開爐15日內就迅速達產達效，利用系數達到3.0，順利實現了設計目標。