高炉炉前作业自动化升级改造

2021-02-17 22:26高倩倩苏鹏鹏
装备维修技术 2021年44期
关键词:升级改造高炉自动化

高倩倩 苏鹏鹏

摘 要:为进一步提升高炉设备自动化水平,促进设备有效应用,需对高炉炉前作业自动化系统进行升级与改造。传统高炉炉前液动系统中,通过扳动先导阀的手柄来完成高炉炉前各个环节的操作,此种方式的作业效率较低,系统无法全面发挥其功能。通过在原系统基础之上升级改造,现场布置油管,使用电液控制阀代替液动控制阀,并配置PLC系统和电气系统,使炉前作业各操作实现升级,在遥控系统中预留高炉出铁接口,提升作业效率,促进高炉设备自动化水平的不断提升。

关键词:高炉;炉前作业;自动化;升级改造

前言:

高炉炼铁过程中,移盖机、开口机等设备组成了炉前关键系统,通过周期性开放铁口将冶炼后的铁水放出,完成操作后及时封堵开口。传统炉前设备一般采用液动液压系统,需手动打开铁口并进行封堵作业,每个动作液压阀门需配备手柄先导阀,在操作台上集中处理,并在每个铁口阀站中做好布置。

一、高炉炉前液压系统的升级

一般情况下,高炉设有多个出铁口,且每个出铁口都设有阀站,并配备移盖机、开口机等控制系统。液压发展中,控制系统的每一个操作都有相应的液压阀,每个操作可以单独进行,互相不做干扰。液压控制系统原理如下表所示:见表1.高炉炉前液压系统升级后,将液压系统中移盖机、开口机等原有手动液控升级改造为电液控制系统,其间配管也做出改造,将电气信号传送至PLC,设置遥控装置,操作人员在铁口处可以进行现场的遥控,不用再依靠发展手柄手动操作,系统运行效率大大提升[1]。

例如:液压泥炮的升级改造,在液压阀台上安装一个减压阀,将其中一个液压油通过减压之后升级为阀台换向控制油,并在阀台处安装手动的换向阀,经过控制减压之后构成开口机阀或者泥炮阀组。泥炮动作包含了旋转转进与转退以及泥缸打泥与退泥,在进行升级改造前,系统中旋转油缸对应相应的换向阀,打泥油缸对应相应的换向阀,安装手柄控制阀台先导阀,连通控制油之后,通过手柄的操作可以实现泥炮的不同动作与功能[2]。在改造之后,各个阀组原液动的换向阀转换为电液转向阀,安装I/O为系统提供电源,保障各调节阀可以有效使用。拆除手柄先导阀的操作台,更换为电源操作台,配备PLC 系统及电气自动化装置。使用遥控器进行远程的系统操作,电动与手动相结合,在紧急情况下,可以快速操作,提升系统操作效率。泥炮液压系统升级原理如下图所示,将①②⑤升级为电液换向阀,拆除③④,封堵配管之后,其他阀台组件可以正常使用。在同一个阀站中,移盖机、开口机阀组所对应的换向阀升级改造后,换向阀的作业效率更高,换向阀反应更快,系统精准度更高。阀站阀组升级改造与泥炮液压系统升级大致相同,通过更换液动转向阀,安装手柄先导阀、控制油路后,实现电液系统控制,配备PLC控制系统,实现远程操作功能。改进現场的液压管路,当开口机臂回转至立柱的中心处,增加旋转接头,改造大臂回转芯轴和上压盖,加工接头定位,重新安装孔,保留软管,去除大臂回转油缸,剩余均用硬管来连接。升级改造泥炮的方式是:泥炮回转液压油管由原来的软管连接转变为4路的转向接头,应用单独旋转接头连接水管,重新铺设硬管,在改造之后,现场的各个管路合理布局,系统故障减少,跑冒滴油现象减少[3]。

其中,①为比例换向阀,②为比例换向阀,③为手柄先导阀,④为手柄先导阀,⑤手动换向阀。

二、高炉炉前自动化控制升级

高炉炉前作业中,将手柄扳动先导阀操作升级为移动式远程操作系统,阀台处将液动控制系统改为电液控制系统,配备PLC控制装置。新配置两套电气自动化系统,一套控制南向出铁场,一套控制北向出铁场,在高炉控楼中配备核心控制系统,每个阀站处配置远程的I/O站,中控楼处以及工作人员值班室可以增设监控系统。升级过程中增设遥控器设备,用于每个铁口现场操作,在阀站处设置手动操作台,紧急情况下,可以手动操作设备系统,在阀站处增设泥炮压力显示屏,将信号输入其中。新设PLC系统应沿用原有系列型号,保障高炉控制设备一致,控制系统一套控制北向出铁场出铁口1 #、2#,一套系统控制南向出铁场出铁口3#、4#。应用冗余PLC系统,设置主机架,应用控制网设置I/O模块,并在现场处设置远程I/O站,将主机架安装至同一PLC柜中[4]。

炉前自动化系统网络结构采用信息层、自动化控制层与设备层多层结构的方式,在信息层安装一台交换机和四台工控机,在自动化控制层,结合现场情况,布置工艺原厂安装I/O柜。设置CPU网络冗余配置,保障控制系统安全可靠性。在设备层,通过升级改造后,在远程站中设置电磁阀,选用原系统PLC,保障系统完整统一性,从而控制系统的软件与硬件,使炼铁区HMI和控制设置统一,采用网络结构设置PLC系统,其通讯速率大大提升。

PLC控制系统中各个设备包含多个自动化软件程序,如流程、监控、控制组、报警、趋势画面等。PLC控制通过操作台采集信号,控制液压电磁阀站,应用现场设备进行一系列操作,实现PLC系统功能。HMI程序包含流程、监控、控制组画面等,其显示屏将设备状态以及运行情况显示出来,并及时通报报警信息,保障系统稳步运行。系统流程通过流程画面体现出来,对系统运行当前状态进行描述,系统设备工艺数据通过趋势画面体现出来,便于数据分析,查找操作不足之处,从而更好规划系统,实现系统最大化功能。各个设备手动窗口通过控制画面体现出来,系统报警信息通过报警画面呈现出来,可以追溯报警时间及问题点,并具有历史查询功能,使系统更高效、覆盖性更全面。通过以上升级方式,系统拓展性更强,在高炉中应用此系统,工作人员在办公室一键操作即可实现各种控制功能,真正意义上实现了远程操控的自动化作业。为提升系统安全可靠性,可以结合现状安装多个电源装置,远程I/O来提供电源[5]。

结语:综上所述,高炉炉前开口与封堵操作,需相关工作人员在操作台中手动扳动手柄,并在阀站处进行现场观测,从而完成炉前操作。结合高炉炉前实际情况与高温工况,传统操作方式安全性较低,且作业效率不高,对于企业未来发展产生很大影响。为提升作业效率,降低工作人员工作难度,提升炉前设备自动化水准,需对炉前系统升级和改造,并对现场管路进行优化和改进,配备旋转式接头,避免跑冒滴漏问题,从整体上提升液压系统功能性。

参考文献:

[1]李晓辉.高炉炉前作业自动化系统的应用[J].自动化应用,2017.

[2]翟玉龙,吴建华.梅钢高炉炉前自动化升级[J].冶金设备,2019.

[3]王敏,任荣霞.高炉炉前数字化生产管理系统的优势[J].金属世界,2021.

[4]徐飞.炉前作业对高炉使用寿命的影响[J].现代冶金,2020.

[5]L.S.Wang,Q.Yang,A.R.He,et al.Improvement of prediction model for work roll thermal contour in hotstripmill[J].Journal of Central South University of Technology,2010,17( 06) : 1251 -1257.

猜你喜欢
升级改造高炉自动化
高炉炉前风口用电动葫芦改造实用技术
高炉前
AGV小车在白酒行业自动化立体仓库中的应用
配电室无人职守集控站在京博石化的运用
配电线路运行资料管理自动化的探讨
发射台自台质量保证系统分析及升级改造设想
1280m3高炉炉缸侧壁温度异常偏高的护炉实践
高炉侵蚀结厚及活跃性在线监测预警(WEIYE—FK)系统在宣钢高炉上的应用