钒铁配料方式改进

任晓明 张晓虎 黄振宇

摘 要：V2O3电铝热法冶炼钒铁工艺是攀钢自主开发的，并形成了规模生产，随着钒铁市场的竞争日趋激烈，为了满足用户需要，提高钒业公司钒铁产品的竞争力，就必须加强钒铁生产过程控制，提高钒铁钒收率，达到提高经济效益的目的。

关键词：V2O3电铝热法冶炼；钒铁；改进措施

1 问题提出

钒铁新线配料控制系统是由国内厂家成套设计的，主要工艺设备有：1-5#振动给料机、1-5#料斗秤、1-5#卸料机及行走小车等；主要控制设备有：1-5#称重显示控制仪、1-5#振动给料机变频器、行走小车变频器、PLC一套（S7-300）及工控机。

配料系统主要控制原理为：根据工艺配方在工控机监控画面上设置1-5#仓应配物料的重量，工控机将设置重量的信号传输到1-5#称重显示控制仪，称重控制仪输出信号到振动给料机，控制振动给料机的运行将1-5#仓储料仓的物料振动下料到1-5#料斗秤内，料斗秤的称重传感器将重量信号传输到称重显示控制仪，再由称重显示控制仪根据设置物料重量的多少控制1-5#振动给料机的启停，1-5#称重显示仪配料完毕后，再由PLC控制行走小车依次运行到1-5#料斗秤下，PLC控制1-5#翻板打开将物料放置到料罐内，行走小车回到起点，最后由操作人员操作叉车将料罐叉出，配料结束。主要设备流程见图1。

根据配料系统的控制原理分析，整個配料系统就是5套小型控制系统组成，每套系统都包括一台料斗秤、一台显示控制仪及一台振动给料机。每套系统相对独立又相互影响，称重显示控制仪是这5套系统的控制核心，S7-300的PLC是附属控制设备。

该配料系统运行以来存在主要问题是：

（1）1-5#料仓分别储存五种不同的物料，每种物料的重量配比分别通过料仓下的料斗秤来实现，在配料过程中，料斗秤上的振动给料机振动下料，料斗秤在计量过程中受电磁和振动等多种干扰影响，故障率较高，一旦五台料斗秤其中某一台出现计量误差或者故障，就会影响整个配料过程的连续性和准确性。

（2）作为配料系统的核心控制设备的1-5#称重显示控制仪为国内某公司的DOUBLET LD3010系列产品，在钒铁作业区环境下使用过程中经常出现抗干扰能力差、性能不稳定及故障率高的情况，严重制约配料系统及后部工序的正常生产。

综合上述问题，原配料系统在使用过程中存在计量准确率低，稳定性差，故障率及维护成本较高。作为钒铁冶炼工艺过程控制的关键设备，严重制约了钒铁产品质量和产能的提升，就必须对配料系统进行改进。

2 改进措施

根据对钒铁新线配料系统工艺和设备的综合分析，结合先进的配料控制模式，改进思路是改变原有的配料方式，由分散配料改为集中配料，取消称重显示控制仪的控制功能，由PLC系统进行统一控制输出。在现有的基础上利用原有工艺和控制设备，对部分设备进行功能改进以满足配料要求。

具体改进如下：

（1）将1-5#料仓所对应的五套料斗秤的计量功能取消，料斗保留改为导料斗，料斗上的卸料机即电动推杆取消。在行走小车上新安装一台缓冲秤，行走小车运行至1-5#仓下对5个料仓的物料进行分别计量，这样用一台缓冲秤就完成了以前五台料斗秤的计量工作。取消料斗秤下的卸料机，振动给料机将储料仓的物料直接放置到下方缓冲秤上的料罐里进行称量。

（2）取消1-5#料仓所对应的5台称重显示控制仪，将原有的S7-300系列PLC作为核心控制设备，编写控制程序完成以下任务：a.采集缓冲电子秤的重量信号；b.采集现场行走小车和料罐的定位信号；c.控制输出行走小车的启动和停止信号；d.控制输出振动给料机的启动、停止及快慢信号；e.采集wincc监控软件相关配料设定信号。

S7-300系列PLC在我公司工业现场应用广泛，它采用模块化设计，容易扩展并有广泛的通讯能力，抗干扰强，稳定可靠。网络采用以太网，通讯速度达到10MB。

（3）在改进的控制系统中，实现设定物料的重量准确性是其最主要的功能之一，为提高其控制精度，节约下料时间。在程序设计中，对振动给料机的控制采用先快振后慢振的控制方案，其具体实现如下：

a.以100Kg的配料重量为例，设计90Kg为快振的临界值，当设定料量与已放下的料量低于或等于90Kg时，满足快振条件，PLC发出快振信号，控制振动给料机的变频器以快速频率振动。

b.当设定料量与已放下的料量大于90Kg时，满足慢振条件，PLC发出慢振信号，控制振动给料机的变频器以慢速频率振动。

通过实施对配料系统完成了低成本自动化控制改进，新增缓冲电子秤特别适合钒铁料罐冲击力比较大的场合，利用现有的PLC系统和工控机，并以工业以太网的通讯方式使两者联系起来，通过我公司使用成熟的控制运行软件，十分成功地组成了一套新颖的称重检测与自动控制系统，实现了配料过程自动化，提高了配料系统稳定性和准确率。改进后工艺设备流程见图2。

3 改进效果

经过改进的配料系统结构合理，使用可靠，计量准确度完全符合国家Ⅳ级电子秤使用要求。该项目自改进投入使用至今，提高了公司的配料自动化水平，计量准确率达到100%，系统稳定可靠，改造效果显著，提高了设备有效作业率，减少了备件消耗，降低了检修费用。

作者简介：任晓明（1972-），男，四川省阆中市，大专学历，职称：高级技师，主要研究方向：工业仪表检测、控制。