模拟算法在高炉布料溜槽旋转角度推算中的应用

韩梅

（山钢股份莱芜分公司自动化部，山东莱芜271104）

信息化建设

模拟算法在高炉布料溜槽旋转角度推算中的应用

韩梅

（山钢股份莱芜分公司自动化部，山东莱芜271104）

通过提高多环布料的均匀性，利用模拟演算方法实现旋转角度的推算，模仿β角的运行方式，建立数学模型，实现了智能虚拟控制，且与实测点形成冗余关系。模拟算法应用后，系统稳定可靠，确保了溜槽旋转角度数据的准确和及时传送，控制水平高，减少了设备故障停机率。

高炉；布料溜槽；旋转角度；模拟

1　前言

在炼铁生产过程中，为提高无钟炉顶高炉的冶炼效率，依据装料制度的不同，必须实时检测溜槽的倾动及旋转角度，以便根据炉况进行环形、螺旋、定点和扇形布料方式的选择以实现均匀布料，从而保障炉况的稳定顺行。目前，高炉布料的准确度主要依靠现场的α编码器、β编码器、γ开度变送器，程序对布料圈数的判断是依靠控制系统对β料头的累积次数，这种对布料圈数的计数误差在2圈内，影响高炉布料精度。

受现场条件的制约，高炉溜槽旋转角度使用单一编码器测量，一旦编码器出现故障，在线无法更换，会严重影响高炉生产。布料溜槽旋动角度的检测是单圈绝对值型编码器，安装于驱动电机的减速轴，其角度较准确，但安置检测装置的位置环境恶劣，经常造成角度检测故障（由外界环境原因引起），以至造成编码器易坏，且更换传感器很不方便。在没有进行多环布料时，影响不是很大，但采用多环布料控制后，β角度波动大或没有β角度，就只能采用单环，料制改变，严重影响高炉生产。

因此，通过提高多环布料的均匀性，更好地指导料流开度，以调整维持圈数稳定，利用模拟演算方法实现旋转角度的推算，模仿β角的运行方式，通过数学演算，建立数学模型，实现了智能虚拟控制，并且与实测点形成冗余关系，实现了智能切换。

2　模拟算法实际应用

2.1设计思路

根据现场情况，经过多次研究及实验，根据β角的工作特点，采用了软件冗余的方法设计。虽然β角的定位十分重要，但其对精度要求不高，正常情况下，溜槽旋转是匀速运动，利用这个特点可以对溜槽旋转一圈进行计数，由此推断出溜槽在炉内旋转时的位置，因此，在程序中虚拟一个编码器，模拟编码器的工作原理，在不增加大成本投入的基础上，当主编码器故障时使用虚拟编码器，继续生产。

创建β角模拟器，通过编码器获得的二进制数值，经过程序处理，得到溜槽旋转时的实际角度位置。每次料流阀打开，溜槽开始布料的位置，称为料头，布料结束的位置则称为料尾，为了减少料头料尾不均匀现象，每批料布完后，布料角度自动步进60°。因此，在程序设定中，将溜槽旋转一圈六等分，得到6个位置点，即0、60、120、180、240、300。假如本次布料时的料头为60°，则溜槽再次旋转到60°时，即为溜槽旋转一圈，每旋转一圈的计数是固定的。

2.2设计实施

创建一个计数模型就可以仿真这一过程，具体步骤如下：

1）首先在现场布料零点安装一接近开关，作为模拟编码器的零点，接近开关位置与溜槽旋转的工艺零度相对应，接近开关位置以DI信号进系统PLC，接近开关信号接通，编码器自修正为零位。

2）计算溜槽旋转的单圈的总计数。3）得到溜槽旋转的单圈时间周期T。4）将该周期等分成6个时间，分别为T1～T66个变量，相当于布料旋转一圈的6个角度位置。

5）当启用β角模拟演算时，会触发一个计时器T_time，用该数值与周期T相除取余数，得到变量T_mod，当该值大于等于T2时，表示溜槽刚转过60°，当该值大于等于T3时，表示溜槽转过120°，以此类推。

6）每次触发β角模拟演算，会默认T1为料头，当T_mod的数值≥T1后，表示一圈的开始，当T_mod归零后再次≥T1，表示该圈结束，β角模拟器一圈的时间和实际溜槽旋转一圈所需的时间相等，当本次布料结束后，β角模拟器会步进到下一时间变量T2，作为下次布料的料头。β角模拟演算程式流程见图1。

模拟β角和编码器β角度可以从现场操作画面上选择以哪个角度为准，程序按照布料规则进行布料。模拟编码器在每一圈的零位进行自修正，不会因为运行时间过长，码值偏差过大，影响布料精度。

2.3运行效果

该冗余系统的设计原理清晰，实现方法简单，很好的达到了预期目标，降低了故障检修的时间。

莱钢炼铁厂有4座高炉，该自控系统为每座高炉每年稳产顺产增加了55 h，每座高炉日均产量约为3 000 t，吨铁的利润为150元，则对高炉上料控制系统优化带来的年经济效益为412.5万元。

3　结语

模拟算法在高炉布料溜槽旋转角度的应用后，系统稳定可靠，确保了溜槽旋转角度数据的准确、及时的传送，控制水平高，功能完善，运行稳定可靠，故障率低，控制及调节准确、稳定、可靠，减少了设备故障停机率，满足生产工艺的要求，确保了生产的顺行。

图1　β角模拟演算程式流程

Abstrraacctt：To achieve the purpose of the uniformity of the distribution of multi-ring material，by using analog computation method to achieve the rotation angle of projection，imitating angle β run method and building mathematical model，this article has achieved intelligent virtual control and formed a redundant relationship with actual measurement.After the simulation algorithm，the system is stable and reliable，it can ensure accurate chute rotation angle data，timely delivery，higher level for control，and reduce equipment downtime rate，which meets the requirements of production process.

Key worrddss：blast furnace；material chute；rotation angle；simulation

信息园地

山钢集团济钢铸管搬迁项目转入全面施工阶段

2016年5月27日，山钢集团济钢山东球墨铸铁管有限公司（简称济钢铸管）搬迁项目开工暨山东国铭球墨铸管科技公司揭牌仪式，在临沂市兰陵县矿业循环经济产业园内举行。山钢集团董事长、党委书记侯军出席并致辞，与临沂市委书记林峰海共同为新公司揭牌，标志着济钢铸管搬迁工程转入全面施工阶段。

侯军在致辞中说，济钢铸管在铸管行业和国内外市场有品牌、技术、管理、服务等优势，具有较强竞争力。为适应企业转型发展的需要，济钢铸管实施整体搬迁，兰陵县具有资源和物流优势，山钢集团坚持“共创、共进、共赢”的核心价值理念，实现企地协同发展，实现共赢。侯军强调，各合作方要严格履约，高效率、高质量地做好各项工作，为项目建设提供先进的设计、精良的设备和完善的服务，确保项目如期建成投产、达效。

济钢铸管作为山钢集团旗下专业生产球墨铸铁管的子公司，有60年发展历史，曾生产了山东省第一炉铁、第一根球墨铸铁管，目前铸管产能达到30万t/a，产品除辐射国内各省市区，已出口亚、非、南美的40多个国家和地区。去年9月，济钢铸管与历城区政府签订整体搬迁协议，正式启动搬迁工作。按照项目规划，一期投资20亿元，可实现年产50万t铸管生产能力，并新上10万t热模法大管及1万t管件生产线。项目采用多项行业领先水平的工艺和技术，并投资1.62亿元建设尾气脱硫、除尘、降噪等环保设施，实现废物、垃圾集中处理、综合利用，达标排放。同时，济钢铸管将实施混合所有制改革，由济钢和山东金玺泰矿业公司共同出资成立新公司，构建全新管理体制和运行机制，以更好地发挥济钢铸管品牌、技术、管理、市场优势，以及兰陵县资源、物流等低成本优势，打造技术质量领先、产品配套齐全、管理更加高效的铸管强企。（摘自2016-06-14《世界金属导报》）

Application of Simulation Algorithm in the Rotation Angle Calculation of BF Distributing Chute

HAN Mei
（The Automation Department of Laiwu Company of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TF543

A

1004-4620（2016）03-0059-02

2016-02-17

韩梅，女，1981年生，2006年毕业于湖北教育学院电子信息科学与技术专业。现为山钢股份莱芜分公司自动化部工程师，从事自动化控制工作。