時間:2012-03-20 14:59:31來源:caijuan
武鋼一號高爐有效容積2200,2001年大修改造中,引進了盧森堡PW公司的專利技術(shù)——INBA水渣處理法。其主要設(shè)備有:?;?、冷凝塔、脫水轉(zhuǎn)鼓、渣皮帶、各種泵等。高爐設(shè)有東西兩個出鐵口,各有一個?;洹⒁粋€冷凝塔,其他均為公用。近十年來,在INBA使用過程中,經(jīng)常出現(xiàn)高壓回水泵突然停機、轉(zhuǎn)鼓運行過程中突然停止、轉(zhuǎn)鼓嚴重帶水等諸多問題,造成INBA事故急停,致使INBA作業(yè)率不到70%,大大低于設(shè)計的期望值,所以從2011年2月底,進行了為期一個月多的中修改造。
一、事故原因分析
1、高壓回水泵突然停機原因
高壓回水泵是由高壓變電所供電,但其啟停是受INBAPLC控制,控制信號是由電纜給變電所。其突然停機主要有以下兩個原因:(1)INBA一直使用人工操作臺控制,由于十來年未對其進行升級改造,老化現(xiàn)象嚴重,線頭絕緣層過厚,二十四伏正電源到操作臺僅僅只有十幾伏,引起操作臺上的信號點閃動。(2)由于現(xiàn)場操作箱老化破損嚴重,經(jīng)常會出現(xiàn)信號線接地、現(xiàn)場選自動的信號閃動的問題。只要操作臺、現(xiàn)場操作箱信號閃動,高壓回水泵運行連鎖條件不足,都會造成高壓回水泵突然停機。
2、轉(zhuǎn)鼓運行過程中突然停止原因
轉(zhuǎn)鼓由油馬達經(jīng)鏈條來驅(qū)動,油馬達依靠液壓站提供動力,液壓站有兩臺互為備用的液壓泵能連續(xù)可靠地保障必要的動力。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)水位的變化,通過模擬量輸出模塊輸出一個-10V~+10V的電壓信號來調(diào)節(jié)液壓泵前比例閥的開度,以此控制液壓油的流量,最終達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓速度的目的。其突然停止的原因是:渣流量增大過快時。原先PLC程序控制響應(yīng)過慢,當渣流量突然增大時,比例閥調(diào)節(jié)嚴重滯后,短時間內(nèi),轉(zhuǎn)鼓中渣積累過多,超過轉(zhuǎn)鼓最大承載負荷。
3、轉(zhuǎn)鼓嚴重帶水原因
轉(zhuǎn)鼓的主要作用是對水渣的脫水作用,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速在0.2至1.2之間,轉(zhuǎn)鼓帶水嚴重的原因是:轉(zhuǎn)鼓速度過快。當轉(zhuǎn)鼓速度過快時,就會造成脫水效果變差,轉(zhuǎn)鼓帶水嚴重,系統(tǒng)油壓增大,轉(zhuǎn)鼓速度就會進一步加快。形成惡性循環(huán),最終轉(zhuǎn)鼓將停止轉(zhuǎn)動。
二、采取的相應(yīng)技術(shù)改造
1、人機界面系統(tǒng)的設(shè)計
由于操作臺故障點過多,不能記錄報警、歷史數(shù)據(jù),占地面積大,內(nèi)部接線比較復(fù)雜,不利于設(shè)備維護人員的日常維護等諸多缺點,逐漸被淘汰。在中修過程中,使用工業(yè)組態(tài)軟件Intouch設(shè)計了INBA人機界面,并將現(xiàn)場操作箱換新。
1.1INBA人機界面介紹
此人機界面操作模式均為三種方式:全自動、手動和機旁。主畫面采用菜單式切換模式,其操作簡單、易掌握。設(shè)備單動時,點擊該設(shè)備,彈出操作窗口,窗口上有操作按鈕、設(shè)備運行指示等等,操作完畢關(guān)閉該操作畫面即可。在全自動方式下,對單體設(shè)備可以手動或機旁干預(yù),而不影響整個系統(tǒng)的自動流程。這既減輕了操作人員的負擔(dān),又減少了操作轉(zhuǎn)換時間,提高了冶煉速度。并且在人機界面上制作了強大的報警紀錄界面和歷史趨勢界面,這是操作臺無法比擬的,當設(shè)備出現(xiàn)故障,報警畫面就會以行為單位顯示該報警。這樣就可以更快地確認故障點,及時分流,提高了工作效率,為INBA恢復(fù)正常運行贏得了寶貴的時間。在該歷史趨勢界面上,可以查看從當前時間到過去若干天相關(guān)數(shù)據(jù)的歷史曲線和相應(yīng)數(shù)據(jù)。為分析INBA近期運行狀況提供了強有力的依據(jù)。
1.2人機界面的優(yōu)點
不再使用操作臺進行集中控制,改為工控機人機界面控制。這樣有兩個突出的優(yōu)點:一是控制更靈活,更精確;二是降低施工和維護成本。報警紀錄、歷史趨勢等在操作臺上難以實現(xiàn)的功能在人機界面中都得以實現(xiàn)。取消了操作臺,直接降低了備件和施工成本,由于我們一直使用人機界面監(jiān)視,現(xiàn)在增加了控制功能,但軟件訂貨費用并沒有增加。取消操作臺后相應(yīng)的故障源也就不存在了,這樣就節(jié)省了維護成本,同時減少了設(shè)備故障耽誤。
2、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制引入閉環(huán)PID調(diào)節(jié)
為了保證渣流量突然增大,計算機系統(tǒng)能夠快速響應(yīng),轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成了一個閉環(huán)速度負反饋控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)組成如下圖1所示:
圖1轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)
PLC系統(tǒng)將傳感器采集來的系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓水位數(shù)據(jù)進行函數(shù)運算作為設(shè)定值,并將轉(zhuǎn)鼓編碼器傳過來的實際速度講過函數(shù)運算作為反饋值,兩者經(jīng)過PID運算,最終得出一個比例閥的開度值,來調(diào)節(jié)比例閥的開度。
引入了PID調(diào)節(jié),系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性有了顯著的提高。PID的作用是通過對設(shè)定值與反饋值之間的比較,快速調(diào)節(jié)輸出,使兩者之間的偏差減小,工藝要求兩者在0.02rpm以內(nèi),即便渣流量變化較大,也能實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的精確控制。PID調(diào)節(jié)器加入前與加入后比較曲線,如圖2所示。其中,系統(tǒng)油壓為綠色、速度為紅色、渣流量為黃色。曲線后半部分為加入后的曲線,響應(yīng)速度明顯加快,并且幅值較小,更加穩(wěn)定。
圖2PID調(diào)節(jié)器加入前與加入后比較曲線
3、轉(zhuǎn)鼓速度曲線設(shè)計
轉(zhuǎn)鼓速度的PID控制器設(shè)定值是系統(tǒng)油壓、轉(zhuǎn)鼓液位各自進行函數(shù)運算之后計算出來的相應(yīng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速相加得來的,系統(tǒng)油壓與轉(zhuǎn)鼓速度之間函數(shù)曲線如下圖3所示。
圖3系統(tǒng)油壓與轉(zhuǎn)鼓速度函數(shù)曲線
轉(zhuǎn)鼓液位與轉(zhuǎn)鼓速度之間函數(shù)曲線如下圖4所示。
圖4轉(zhuǎn)鼓液位與轉(zhuǎn)鼓速度函數(shù)曲線
通過增加PID調(diào)節(jié)器和對函數(shù)曲線的調(diào)整,比例閥對系統(tǒng)油壓及轉(zhuǎn)鼓水位的變化反映跟蹤較快并且相當穩(wěn)定,改造后的系統(tǒng)油壓、速度和渣流量曲線如圖5所示,其中,系統(tǒng)油壓為綠色、速度為紅色、渣流量為黃色。由圖可見,渣流量變化時,系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓速度幾乎同時隨之變化。
圖5系統(tǒng)油壓、速度和渣流量曲線
三、結(jié)束語
通過此次中修改造,INBA的運行狀況得到了很大的改善,并且之前存在的各種問題從未出現(xiàn)過,為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、順產(chǎn)奠定了基礎(chǔ),INBA系統(tǒng)的使用率從原先的不到70%提高到現(xiàn)在的98%,減輕了崗位的工作量。實踐證明,此次改造獲得圓滿成功,具有很高的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,同時具有良好的社會效益。
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