浅析无缝钢管的电气自动化系统

蔺国强

摘要：随着工业自动化的不断发展，为控制系统的多功能性、可扩展性、适应性提供支持与保障，但是其可靠性，开放性也为系统运行提出了更高要求。本文将对此问题进行深入探析与阐述。

关键词：无缝钢管电气自动化运行

中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0134-01

当前，生产无缝管水平的高低，已成为衡量一个国家钢铁生产水平的主要指标，但是我国无缝管的整体装备水平有限，仍有待改进。根据国家提出的《钢铁产业政策》等相关要求，以钢铁行业整体产品结构及装备水平为出发点，提升热轧无缝钢管的电气自动化系统的应用水平，势在必行。

1热轧无缝钢管的生产工艺

本文以某PQF连轧管机组的热轧生产线为实例，无缝钢管生产的具体生产工艺如下：当环形炉将管坯加热为1250℃～1280℃，出料机在钢管中取出管坯，置放于出料的斜台架中，管坯在斜台架中滚落到出炉位置的横移链位置，此时横移链将管坯传送到穿孔机的前台位置辊道中。在辊道运送管坯过程中，表面可能出现氧化现象，铁皮脱落。另外，通过入口辊道将管坯传送到穿孔机的前台，以拔料装置将管坯拔进到入口的导槽位置。此装置的穿孔机为锥形穿孔机，以立式布置轧锟。

在穿孔机中，将实心管坯轧制成空心，在穿孔机的后台设置了三锟定心装置，以此支撑顶杆，发挥导向作用，确保周详壁的厚度均匀。当毛管的尾部位置出了穿孔机之后，回退顶杆的止推机构，从毛管中将顶杆抽出来。打开三锟定心之后，通过移送机把毛管拔出，旋转到托锟位置，此时向毛管中喷吹氮气及硼砂，将毛管中的氧化铁皮清洗干净，避免出现毛管表面的二次氧化。该连轧管机应用了SMS-MEER公司的新型6机架PQF三锟连轧机组，根据实际工作情况，选择合适的规格，分别为191mm、235mm、263mm三种孔型，其中出口速度的最大值为5.5m／s。利用脱管机实现毛管和芯棒的分离，当芯棒随着限动系统退回到起始位置，悬臂机械就会将其移送到芯棒位置，返回辊道中。

当毛管脱管之后，经过测量系统，获得外径、壁厚等参数，再通过连轧出口的辊道和悬臂机械发送到定径机组位置，开始轧制，获得245mm左右的成品钢管。当钢管脱离定径机组之后，就可通过定径机的出口.辊道运送到冷床中，完成冷却。

2热轧无缝钢管的电气自动化系统

控制系统采用ABB公司的ABB Indus-trial 800xA系统。现了对生产过程自动化控制的高性能数据采集、控制、管理和监控。

2.1系统功能

(1)設置轧机的速度及参数，在屏幕画面中显示数据和状态。

(2)模拟轧线的状态监视状态。

(3)显示故障诊断记录和报警，每月进行一次事故统计并自动打印。

(4)加强生产管理，对班产、日产及月产实行报表统计。

(5)监控各个网络站点的数据、状态、信息。

(6)与其他上位机共同实现数据通讯，查询历史记录。

(7)记录与轧制相关信息。

2.2系统结构

(1)工程师站：主操作室及主电室设置了三台上位机，利用工业以太网与PLC相结合，实现系统的优化程序的修改。

(2)操作员站：主要用于设定工艺及电气参数，选择恰当的运行方式，负责轧制前操作。

2.3操作方式

通过主操作台、就地操作台、若干手持操作台实现现场设备的点动、调节功能。

(1)手动操作：在手动操作形势下，保留了电气设备及机械设备的连锁保护条件，在完成手动操作之前，应将有关设备运行到预定位置，从手动方式切换为自动方式，确保自动操作的顺利实现。

(2)自动操作：在自动操作形式下，设备根据逻辑顺序以及预定值，在无人操作的情况下，以自动化方式进行。

(3)检修操作：在检修操作方式下，即非连锁手动方式，需要保存少量较为重要的保护性连锁，而其他设备在运行期间则取消相互连锁。在检修过程中，只在机旁操作箱中进行点动操作即可。

(4)轧机区操作：在轧机区中，以操作台为主，所有的电气参数、工艺设置通过操作站完成。由于该区域的设备较多、程序繁琐，为了简化操作台板面，在开始轧制之前，应进行一般性操作。一般操作台板面中包括手急停处理、速度手动干预等内容。

2.4监视保护

在正式启动设备之前，应检查影响设备运行的相关条件，如液压系统、润滑系统、调速传动系统等，有效监视运行条件，避免出现故障。

2.5紧急系统

(1)急停。这是一种较为安全的操作方式，可应用于有可能损耗设备的情况下，一旦启动急停，就不能随意中断。利用带灯按钮显示急停操作，以此确认状态。急停信号发送到各个传动系统中使其断电。

(2)快停。在快停状态下，轧机运行区域中的电机以比较大的减速度，从正常运行状态到快速停止，且可以通过急停而中断。

3电气自动化系统的应用优势

3.1技术先进

通过工业以太网形成集散性控制系统，实现了从模拟系统到数字系统的转变。这种形式与过去的集中控制系统、对等网络、三从网络等有所区别。现场运行信号可以被职能电气终端实行自动处理，与主站干预不相关，但是其控制受到主站的宏观管理，节省了主站的运行时间，可集中处理更多重要性任务。

3.2速度快捷

系统使用ABB AC 800PEC高速CPU，再加上应用现场总线技术中的Profibus网络，大量信号已经经过现场处理。因此，通过应用该系统，可有效提高运算任务的完成效率，节省大量成本。另外，通过应用Profibus网络中的短小帧结构，可提高网络通讯速度，获得更好收益。

3.3可靠性强

通过网络传输，传送信息编码，实现了电气终端之间的电气连线，既可节约导线，也减少节点之间的连接，减少故障发生可能性，减少返工检修的工作量。对于网络上的某一故障点进行检修，不会对整个网络的运行产生影响，为系统运行提供有力保障，减少维修工作量。

3.4方便维修

系统拥有完善的监控功能如CPU、电源、远程10柜、各稀油站、液压站、阀台等都能进行可靠的监控及声光报警提示。

总之，通过应用ABB公司的ABB In-dustrial 800xA系统，工业以太网，Profibus总线技术实现了无缝钢管作业中的电气自动化，提高了系统运行的可控性、稳定性、安全性，降低设备成本；再加上采取集散控制方式，也可降低控制电缆的数量，降低总体投资，获得良好的经济效益与社会效益。

参考文献

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