TheElectricControlSystem

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　　鋼鐵行業(yè)競爭日趨激烈,面臨的市場壓力越來越大，各鋼鐵公司為提高自身競爭力,爭相引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，先進(jìn)的冶金工藝控制技術(shù)、先進(jìn)的生產(chǎn)工藝,提高自身的產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品市場競爭力。濟(jì)鋼副槍技術(shù)的引進(jìn)，提高了自動(dòng)化煉鋼技術(shù)水平，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了市場競爭力。

　　一、副槍系統(tǒng)介紹

　　濟(jì)鋼第三煉鋼廠采用的副槍系統(tǒng)是由DANIELI-CORUS公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，它能在轉(zhuǎn)爐不間斷吹煉的情況下，在轉(zhuǎn)爐的垂直位置進(jìn)行熔池溫度的測量及取樣。

　　副槍系統(tǒng)(圖1)包括4個(gè)主要組成部分：(1)一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)或一臺(tái)橫移小車，上面裝有一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)，用于與平臺(tái)或小車相連的副槍體的升降；(2)一個(gè)帶有探頭貯箱的自動(dòng)探頭安裝系統(tǒng)(圖2)，可確保探頭安全存放,可自動(dòng)選擇探頭和將探頭自動(dòng)裝到副槍體上；(3)裝在轉(zhuǎn)爐煙罩上或位于煙罩上方的設(shè)備，如一個(gè)副槍水冷插入口、一個(gè)密封罩和一臺(tái)清渣裝置；(4)電氣和儀表設(shè)備，如DIRC儀表,一臺(tái)用于處理測量信號(hào)的設(shè)備。

　　二、副槍電氣控制系統(tǒng)

　　副槍電氣控制系統(tǒng)分副槍提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、副槍旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)APC系統(tǒng)（探頭自動(dòng)裝卸裝置），DIRC-5儀表系統(tǒng)。副槍整個(gè)控制系統(tǒng)由一套PLC系統(tǒng)集中控制：PLC系統(tǒng)由CPU模塊、CPS模塊、NOE模塊、EHC模塊、DDI模塊、DDO模塊、ACI模塊、ACO模塊、XBE模塊組成。

　　1、副槍提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　副槍提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備主要位于卷揚(yáng)平臺(tái)上，包括一臺(tái)55KW三相異步電動(dòng)機(jī)、AC抱閘、減速機(jī)、用于速度控制的測速發(fā)生器和兩個(gè)用于高度測量的脈沖發(fā)生器。電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)由兩套變頻器來實(shí)現(xiàn)的。

　　提升驅(qū)動(dòng)參數(shù)

　　類型AC電機(jī)，VVVF

　　高速2.5m/s

　　中速/事故速度0.6m/s

　　低速0.2m/s

　　定位速度0.1m/s

　　定位精度+/-1cm

　　最大行程18.8m

　　2、副槍旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　副槍旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備包括一個(gè)帶抱閘3KM三相鼠籠電機(jī)、減速機(jī)、脈沖發(fā)生器、測速發(fā)生器。旋轉(zhuǎn)速度由變頻器來控制的，定位由脈沖發(fā)生器通過PLC來完成的，接近開關(guān)確定實(shí)際位置，超程開關(guān)用于硬接線停止。

　　旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)參數(shù)

　　常規(guī)速度1.33rpm

　　定位速度0.27rpm

　　定位精度+/-1cm

　　旋轉(zhuǎn)半徑5900mm

　　最大旋轉(zhuǎn)角度104度

　　APC系統(tǒng)

　　APC系統(tǒng)包括探頭存儲(chǔ)箱、探頭選擇和喂裝、探頭傾動(dòng)臂、探頭拆卸裝置等。

　?。?）探頭存儲(chǔ)箱

　　探頭存儲(chǔ)箱有5個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)室，每個(gè)可容納20個(gè)探頭。

　?。?）探頭選擇和喂裝

　　喂裝接在存儲(chǔ)箱的底部，通過汽缸旋轉(zhuǎn)--喂裝架選擇所需探頭。

　?。?）探頭傾動(dòng)臂

　　探頭傾動(dòng)臂包括一框架，導(dǎo)向漏斗，探頭夾，AC電機(jī)等。

　　探頭由探頭夾夾持住送到傾動(dòng)臂上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)傾動(dòng)臂帶著探頭移向垂直位置，到達(dá)后，導(dǎo)向漏斗通過汽缸在副槍槍頭處關(guān)閉。之后副槍被降到關(guān)閉的導(dǎo)向漏斗中。待探頭把持器插入探頭中，導(dǎo)向漏斗打開副槍繼續(xù)下降與探頭完全連接。

　　一旦機(jī)械連接完成（由來自感應(yīng)接近開關(guān)指示實(shí)際連接程度），副槍停止，探頭夾松開探頭。最后傾動(dòng)臂回到水平位置。在探頭連接過程中，探頭和導(dǎo)向漏斗的間隙用儀表氣體吹掃以防止探頭的上部沾滿灰塵污垢。

　?。?）探頭拆卸裝置

　　探頭拆卸裝置安裝在探頭回收槽上方。測量之后，氣動(dòng)的探頭拆卸裝置夾住探頭，提升副槍，使探頭與其脫離。打開探頭拆卸裝置將探頭送至探頭收集槽。

　?。?）DIRC-5儀表系統(tǒng)

　　DIRC-5儀表系統(tǒng)主要是將探頭所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將其結(jié)果（溫度、含碳量、氧電勢(shì)、氧活度、熔池液位值）顯示在HMI畫面上，存儲(chǔ)在外接PC機(jī)中，便于進(jìn)一步分析。

　?。?）副槍的自動(dòng)控制過程

　　副槍的自動(dòng)控制過程共分連接周期、測量周期、復(fù)位周期三個(gè)周期。

　　三、副槍的功能

　　副槍設(shè)備為轉(zhuǎn)爐提供了一個(gè)有效的測量工具,使其能在不間斷吹煉的情況下在轉(zhuǎn)爐的垂直位置進(jìn)行熔池、溫度的測量及取樣。副槍設(shè)備從探頭存放箱中取出選定探頭,自動(dòng)連接到副槍的頂端并移到轉(zhuǎn)爐上方。打開煙罩上的副槍入口,將探頭降低入熔池中。根據(jù)所用探頭的類型,熱電偶和測氧單元發(fā)出信號(hào),幾秒種之后提升探頭并在轉(zhuǎn)爐平臺(tái)上自動(dòng)將探頭取下,取出試樣送化驗(yàn)室分析。所發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過Dirc儀表分析處理后快速發(fā)送到爐前,提供給操作工有用的數(shù)據(jù)。副槍可使用各種探頭,如用于溫度、取樣、定碳的探頭（TSC）。用于測溫、取樣、定氧的探頭（TSO），還有單獨(dú)用于測溫的探頭（T）。各種探頭所實(shí)現(xiàn)的功能有所不同,這主要是根據(jù)生產(chǎn)的要求和生產(chǎn)的模式等來進(jìn)行選擇的。例如有用于吹煉中間進(jìn)行測量的,有用于吹煉終點(diǎn)進(jìn)行測量的，還有僅僅用于溫度測量的。在動(dòng)態(tài)模型調(diào)用時(shí)就是依靠副槍測量的結(jié)果來確定是否接著進(jìn)行吹煉。通過測量正在冶煉的鋼水溫度,測量鋼水中的氧含量,從而判斷出鋼水中的碳含量，測量鋼水液位以及取樣分析。如果繼續(xù)吹煉,那么所需要的吹氧量和轉(zhuǎn)爐熔劑的添加量就是根據(jù)副槍測量結(jié)果由動(dòng)態(tài)模型來進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算的。副槍測量結(jié)果如圖1所示由DIRC儀表分析計(jì)算得出。操作工和冶金工程師可根據(jù)爐次來查詢測量曲線和結(jié)果,這些測量結(jié)果自動(dòng)傳到動(dòng)態(tài)過程控制系統(tǒng),動(dòng)態(tài)過程控制系統(tǒng)在接收到測量結(jié)果后再根據(jù)這些結(jié)果調(diào)用動(dòng)態(tài)吹煉模型,以決定是否進(jìn)行補(bǔ)吹和加料。

 圖1副槍測量結(jié)果

　　四、副槍系統(tǒng)的價(jià)值

　　1、縮短出鋼周期,提高生產(chǎn)率

　　副槍系統(tǒng)取消了人工取樣和測溫,既可節(jié)省時(shí)間,又不需要對(duì)操作人員有過高的要求。由于在取樣和測溫時(shí),不再需要倒?fàn)t,因此可縮短出鋼周期,從而提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率。

　　2、延長轉(zhuǎn)爐爐齡

　　工藝過程優(yōu)化、取消倒?fàn)t作業(yè),使用戶能夠有效提高轉(zhuǎn)爐爐齡,使轉(zhuǎn)爐在不采用濺渣護(hù)爐的情況下,出鋼爐數(shù)增加量可高達(dá)40%。

　　3、提高吹煉終點(diǎn)命中率和模型使用效果

　　吹煉終點(diǎn)命中率可用于說明控制模型的性能。如果設(shè)備運(yùn)行正常,鐵水、廢鋼和添加劑質(zhì)量符合規(guī)定要求,達(dá)涅利康力斯副槍設(shè)備吹煉終點(diǎn)命中率可超過90%。控制模型精度可通過最終產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差來評(píng)價(jià)(表3)。標(biāo)準(zhǔn)差則反映目標(biāo)值或預(yù)測值與實(shí)際檢測值之間的偏差。

　　結(jié)束語

　　采用副槍系統(tǒng)可提高自動(dòng)化煉鋼技術(shù)水平，提升產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品市場競爭力，為企業(yè)創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　作者簡介：

　　張西濤(1976.3～)：男，工程師，在濟(jì)鋼煉鋼廠從事自動(dòng)化控制和冶金工藝模型的研究與應(yīng)用。

　　聯(lián)系方式：

　　地址：山東省濟(jì)南市濟(jì)鋼煉鋼廠120區(qū)爐檢車間

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