摘 要：本文重點(diǎn)介紹了通過提高檢測精度、控制程序優(yōu)化等方式，提高了無料鐘高爐爐頂設(shè)備的控制精度，對(duì)于提高高爐利用系數(shù)、降低焦比奠定了基礎(chǔ)級(jí)控制基礎(chǔ)，在同類型高爐的爐頂設(shè)備自動(dòng)化檢測控制方面具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：無料鐘高爐，料面高度檢測，料流閥控制，溜槽傾動(dòng)控制
Abstract: This article emphatically describes many kinds of ways to enhance the control precision of the equipments of Non-gas-seal bell blast furnace’s roof, such as improving detecting precision and program optimization. These ways can improve the utilization factor of the BF and reduce coke ratio. So they have a certain promotion and application value at the aspect of automated measurement and control in the same type Top BF.
Key-Words: Non-gas-seal bell blast furnace, detecting of material height，material flow speed control valve control, inclined motion control of rotary chute
1、 概述
提高布料精度對(duì)高爐生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，為操作人員控制爐況、提高冶煉水平提供了可靠的設(shè)備保證基礎(chǔ)。提高布料精度,可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)。
首先要保證設(shè)備狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，包括各種閥的到位信號(hào)以及各種角度的檢測信號(hào)。這些信號(hào)一般為弱電信號(hào)，容易受到現(xiàn)場設(shè)備動(dòng)作和其他大功率設(shè)備的振動(dòng)、干擾，使檢測信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)、跳變，進(jìn)而保證設(shè)備的控制準(zhǔn)確性。
其次設(shè)備控制準(zhǔn)確性的提高必須依靠控制程序?qū)υO(shè)備的啟動(dòng)、中間運(yùn)行、停止等不同狀態(tài)實(shí)施不同的控制方式，控制設(shè)備以不同的運(yùn)行速度、角度作不等速運(yùn)動(dòng)，使設(shè)備最終停止的狀態(tài)與預(yù)定的控制目標(biāo)偏差最小，并且在偏差增大時(shí)作自我修正，使偏差一直保持在可允許范圍內(nèi)。
另外隨著各種先進(jìn)技術(shù)的不斷出現(xiàn)，射線料空檢測、雷達(dá)探尺料面檢測、紅外爐內(nèi)成像等技術(shù)不斷應(yīng)用到高爐的設(shè)備控制及實(shí)時(shí)檢測過程當(dāng)中，也大大提高了布料精度。
2、提高料面高度檢測精度
準(zhǔn)確的檢測爐內(nèi)料面高度，可為工藝人員下達(dá)布料指令、控制高爐爐況穩(wěn)定提供正確的參數(shù)依據(jù)。因此，爐內(nèi)料面檢測必須準(zhǔn)確，檢測設(shè)備運(yùn)行控制必須穩(wěn)定可靠。
傳統(tǒng)的料面檢測裝置多為機(jī)械式探尺，靠重錘點(diǎn)探或連續(xù)探測料面高度。位置檢測設(shè)備以標(biāo)尺和編碼器居多。用標(biāo)尺檢測時(shí)，因連接標(biāo)尺的鋼絲繩受距離、摩擦力、熱脹冷縮等因素的影響，加上觀察時(shí)的人為誤差因素，測得的料面數(shù)據(jù)很不準(zhǔn)確。用編碼器檢測的數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確，但要設(shè)法消除干擾，另外還要考慮重錘在料面有無傾斜、下陷等意外浮尺情況。
現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出雷達(dá)探尺用來替代機(jī)械探尺。雷達(dá)探尺解決了重錘脫落、位置不穩(wěn)定等問題，可以持續(xù)不間斷檢測料面高度。沒有了重錘，又不會(huì)影響布料時(shí)間，提高了高爐布料的連續(xù)性?，F(xiàn)在萊鋼兩座1000立方米級(jí)無料鐘高爐各安裝了一套雷達(dá)探尺，測得數(shù)據(jù)經(jīng)過與機(jī)械探尺相比較，料面曲線相對(duì)吻合。當(dāng)然雷達(dá)探尺也有其局限性，容易受爐內(nèi)粉塵、溫度等因素的影響，可以通過氮?dú)獯祾吆脱h(huán)水冷卻的方式加以消除。
3、提高爐頂各設(shè)備控制精度的方法
3.1現(xiàn)場采集信號(hào)的無擾處理
爐頂布料設(shè)備的動(dòng)作具有嚴(yán)格的時(shí)序性和連鎖要求，設(shè)備的自動(dòng)工作狀況必須依賴于現(xiàn)場位置信號(hào)的準(zhǔn)確采集。特別是每個(gè)開關(guān)閘閥的到位情況必須準(zhǔn)確無誤，否則直接影響下個(gè)設(shè)備的動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致布料控制程序執(zhí)行混亂，無法正常布料。
為了解決這一問題，程序中對(duì)每個(gè)開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行了消抖無擾處理，即利用編程軟件Concept2.6中的延時(shí)通TON、延時(shí)斷TOF兩條時(shí)鐘指令，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理，無論是到位還是離位，都經(jīng)過一定的時(shí)間判斷后發(fā)出信號(hào)，用于設(shè)備的控制和監(jiān)視，這樣就有效的避免了因抖動(dòng)造成的假信號(hào)對(duì)設(shè)備控制的影響。同時(shí)利用監(jiān)控畫面實(shí)行手動(dòng)強(qiáng)制干預(yù)，一旦現(xiàn)場檢測元件損壞，可以發(fā)出人工模擬信號(hào)，在非正常情況下進(jìn)行上料，直到檢測元件恢復(fù)正常。
對(duì)于模擬量檢測信號(hào)，通過硬件方面實(shí)施改造后，仍然有一小部分干擾存在。其表現(xiàn)為在接入PLC系統(tǒng)后，采樣數(shù)值不穩(wěn)定，持續(xù)不斷跳動(dòng)變化，這樣就不能很好的參與設(shè)備控制。此部分干擾可以采用軟件濾波的方式消除。濾波的方法有很多，一般采用算術(shù)平均值濾波法。在一個(gè)采樣周期內(nèi)連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，取結(jié)果為最后值參與程序控制。算術(shù)平均濾波法適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波，這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)。由于爐頂幾個(gè)角度檢測是連續(xù)的，因此采用算術(shù)平均值濾波法進(jìn)行處理后，效果平滑度較高，可以滿足設(shè)備的控制要求。計(jì)算方法如下：
上式是算術(shù)平均值濾波的公式。其實(shí)質(zhì)是把一個(gè)采樣周期內(nèi)N次采樣值相加，然后再除以采樣次數(shù)N，便得到該采樣周期的采樣值。
通過采用硬件和軟件共同的抗干擾措施，避免了編碼器、位移傳感器等設(shè)備受到外界環(huán)境干擾造成的波動(dòng)，大大提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，為程序控制設(shè)備動(dòng)作奠定了基礎(chǔ)，提高了設(shè)備動(dòng)作的精度。
3.2溜槽傾動(dòng)的程序精確控制
對(duì)于溜槽傾動(dòng)角度的控制必須達(dá)到很高的精確度，才能確保布料角度滿足工藝布料曲線的要求。既要使傾動(dòng)速度快速達(dá)到設(shè)定角度，又要要求到位時(shí)實(shí)際角度與設(shè)定角度偏差最小。但設(shè)備的動(dòng)作具有一定的慣性，如果以大的速度接近控制角度，常常由于慣性使設(shè)備越過臨界點(diǎn)而達(dá)不到控制要求；當(dāng)設(shè)備越過臨界點(diǎn)，必須再反向啟動(dòng)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣就容易使設(shè)備頻繁換向啟動(dòng)，對(duì)設(shè)備不利；如果設(shè)定速度較低，設(shè)備又滿足不了布料速度的要求。
為了解決這一問題，對(duì)控制程序進(jìn)行必要的改進(jìn)，使溜槽傾動(dòng)由原來的勻速運(yùn)動(dòng)變?yōu)椴坏人龠\(yùn)動(dòng)，用來消除慣性的影響。通過控制程序的修改，使設(shè)備速度做階梯式遞減，即根據(jù)目標(biāo)值和實(shí)際值進(jìn)行遞減式速度變化，動(dòng)作過程中不斷比較實(shí)際位置與目標(biāo)位置的差距值，值越大速度設(shè)定越快，值越小即越靠近設(shè)定目標(biāo)點(diǎn)速度越慢，這樣就保證了設(shè)備停在目標(biāo)點(diǎn)的誤差最小，防止設(shè)備由于慣性因素出現(xiàn)反復(fù)運(yùn)動(dòng)?？梢愿鶕?jù)角度偏差的大小作多級(jí)速度控制，根據(jù)控制要求和實(shí)際試驗(yàn)，現(xiàn)在采用兩級(jí)速度控制，萊鋼兩座1000立級(jí)串罐式無料鐘高爐的控制精度已經(jīng)達(dá)到正負(fù)0.1度級(jí)別，較好的滿足了生產(chǎn)的需要。
3.3 料流閥的程序精確控制
料流閥的準(zhǔn)確開度是保證每環(huán)布料圈數(shù)與設(shè)定達(dá)到一致的關(guān)鍵參數(shù)。料流閥的動(dòng)作依靠液壓裝置的伸縮完成，由于行程較短，液壓裝置動(dòng)作速度較快，要想滿足精確的開度控制，必須在控制方式上對(duì)其進(jìn)行提前量的預(yù)判斷處理。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，考慮到該液壓裝置速度不可調(diào)，因此只能根據(jù)裝置的動(dòng)作規(guī)律判斷停止時(shí)的慣性數(shù)據(jù)，然后在程序中增加停止時(shí)的提前量控制，使料流閥依靠機(jī)械慣性停止在設(shè)定位置。
4總結(jié)
多種方式的應(yīng)用提高了無料鐘爐頂設(shè)備的控制精度，對(duì)于無料鐘串罐式高爐提高布料精度，提高高爐利用系數(shù)，降低焦比，奠定了基礎(chǔ)級(jí)控制基礎(chǔ)，在同類型高爐的爐頂設(shè)備自動(dòng)化檢測控制方面具有一定的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
[參考文獻(xiàn)]
[1]趙恩光等，日本人工智能的應(yīng)用現(xiàn)狀，冶金自動(dòng)化，1991, 15 (5)；
[2]馬竹梧等，無料鐘爐頂設(shè)備的自動(dòng)控制，冶金自動(dòng)化，1981 ( 4 )；
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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