煉鋼自動(dòng)控制系統(tǒng)5課件

1、 冶金工業(yè)自動(dòng)化冶金工業(yè)自動(dòng)化 第三單元第三單元 冶金工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)冶金工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng) 模塊三 煉鋼自動(dòng)控制系統(tǒng) 一、知識(shí)點(diǎn) 鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐或電弧爐、爐外精煉、連續(xù)鑄錠自動(dòng)控制的內(nèi)容。 煉鋼區(qū)的主要自動(dòng)控制分析。包括：鐵水預(yù)處理的高爐爐前脫硅、噴吹法鐵水單脫硫等自動(dòng)控制，轉(zhuǎn)爐的供氧、副槍、底吹、爐口微差壓、副原料輸送和投料等自動(dòng)控制，電弧爐的氧燃助熔、吹氧和氧槍、爐壓、電極升降、排煙與除塵等自動(dòng)控制，爐外精煉的KIP噴粉脫硫、CAS、LFV鋼包爐、RH裝置、AOD爐的自動(dòng)控制，連續(xù)鑄錠的中間包鋼水和結(jié)晶器鋼水液位、二次冷卻水、鑄坯定長(zhǎng)切割等自動(dòng)控制。 二、知識(shí)點(diǎn)分析 1煉鋼區(qū)自動(dòng)控制的內(nèi)

2、容 煉鋼區(qū)主要包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐或電爐、爐外精煉、連續(xù)鑄錠4個(gè)工序或車(chē)間。 鐵水預(yù)處理的主要自動(dòng)控制系統(tǒng)有：高爐爐前脫硅、噴吹法鐵水單脫硫以及攪拌法鐵水單脫硫等自動(dòng)控制。 轉(zhuǎn)爐的主要自動(dòng)控制系統(tǒng)有：供氧系統(tǒng)、到槍系統(tǒng)、爐體傾動(dòng)、底吹系統(tǒng)、爐口微差壓、副原料輸送和投料系統(tǒng)、煤氣回收系統(tǒng)，以及汽化冷卻等自動(dòng)控制。 電弧護(hù)的主要自動(dòng)控制系統(tǒng)有： 配料（廢鋼、散裝料、噴碳粉和鐵合金稱(chēng)重與配料）、電弧爐本體（氧燃助熔、吹氧和氧槍、爐壓、電極升降、電工制度等自動(dòng)控制冷卻水流量、壓力、溫度和溫差監(jiān)控，爐壁、爐蓋、短網(wǎng)斷水自動(dòng)保護(hù)等）、電弧爐排煙與除塵系統(tǒng)（含第四孔排煙除塵的控制以及大煙罩式排煙處理系統(tǒng)控制

3、）等自動(dòng)控制。 爐外精煉的主要控制系統(tǒng)有： KIP噴粉脫硫CAS或CAS-OB密封氬吹氣成分微調(diào)裝置的控制LFV鋼包爐真空精煉的控制RH真空處理裝置和AOD爐的控制等。連續(xù)鑄鋼的主要自動(dòng)控制系統(tǒng)有： 開(kāi)澆、中間包鋼水液位、保護(hù)渣加入、結(jié)晶器鋼水液位：結(jié)晶器振動(dòng)、結(jié)晶器鋼水溫度、結(jié)晶器冷卻水流量、二次冷卻水、鑄速、PR壓力、鑄坯定長(zhǎng)切割、打標(biāo)號(hào)等自動(dòng)控制，鑄坯跟蹤及設(shè)備起停順序控制等。 3轉(zhuǎn)爐主要自動(dòng)控制系統(tǒng) (1)供氧系統(tǒng)自動(dòng)控制 1)氧氣一次壓力自動(dòng)控制 由于轉(zhuǎn)爐開(kāi)吹和停吹以及各個(gè)轉(zhuǎn)爐投入時(shí)間和吹氧時(shí)間不同，往往造成總管氧氣壓力波動(dòng)，為保證在吹煉過(guò)程中保持穩(wěn)定的氧壓和氧量，保持總管壓力一定是

4、非常必要的。 為實(shí)現(xiàn)氧壓一次調(diào)節(jié)，將閥后氧壓力信號(hào)經(jīng)壓力變送器檢測(cè)出來(lái)送至DCS，DCS按照PI 控制規(guī)律控制壓力調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使閥后壓力保持在工藝要求的數(shù)值。為獲得較好的調(diào)節(jié)特性，減少因開(kāi)吹時(shí)閥門(mén)開(kāi)度突然開(kāi)大造成大的擾動(dòng)，一般采用事先計(jì)算的規(guī)定開(kāi)度控制方式，即在開(kāi)吹后先將調(diào)節(jié)閥放在一規(guī)定的開(kāi)度，過(guò)一段時(shí)間再投人壓力自動(dòng)控制。 2)氧氣流量自動(dòng)控制 吹氧流量是以控制流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)的，是一般的負(fù)反饋系統(tǒng)，根據(jù)工作方式不同可由過(guò)程計(jì)算機(jī)向DCS發(fā)出設(shè)定值，或由人工通過(guò)鍵盤(pán)給定。和壓力調(diào)節(jié)一樣，為得到較 好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，氧流量調(diào)節(jié)也加有閥門(mén)固定開(kāi)度控制。3)氧槍冷卻水檢測(cè)和越限報(bào)警及自動(dòng)控制 冷

5、卻水系統(tǒng)采用電磁流量計(jì)或孔板式流量計(jì)檢測(cè)氧槍進(jìn)、出水的流量，流量信號(hào)送PLC，算出流量差，與進(jìn)出水流量值一并顯示在CRT上。此外還測(cè)量氧槍進(jìn)、出水溫度，當(dāng) 出水流量低于設(shè)定值和流量差以及出水溫度大于其設(shè)定時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如此時(shí)正在吹煉，將緊急提槍停吹，同時(shí)使系統(tǒng)緊急停止工作。 4)吹氧槍升降位置控制 每座轉(zhuǎn)爐有兩套氧槍升降設(shè)備：一套在運(yùn)行；另一套在維修或備用。氧槍升降傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)滾筒、升降臺(tái)車(chē)等組成。氧槍固定在臺(tái)車(chē)上，臺(tái)車(chē)由卷筒用鋼絲繩帶動(dòng)升降。在電動(dòng)機(jī)同軸(或經(jīng)減速機(jī))上裝有脈沖傳感器，用脈沖計(jì)數(shù)來(lái)檢測(cè)氧槍升降的距離， 氧槍通常有4種控制方式：全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、機(jī)旁手動(dòng)。全自

6、動(dòng)方式是由過(guò)程計(jì)算機(jī)通過(guò)模型計(jì)算氧槍位置設(shè)定值，并發(fā)出控制命令，由PLC自動(dòng)控制。半自動(dòng)方式是操作臺(tái)上操作員通過(guò)鍵盤(pán)或數(shù)碼開(kāi)關(guān)給出氧槍位置設(shè)定值(或給出液面高度和氧槍噴頭與液 面之間的間隙設(shè)定值)，由PLC自動(dòng)完成控制。手動(dòng)方式是操作人員在操作臺(tái)上手動(dòng)操作鍵盤(pán)由PLC使氧槍升降。機(jī)旁手動(dòng)方式為強(qiáng)電操作，用于現(xiàn)場(chǎng)維修和故障緊急處理。 氧槍升降位置控制原理為： 先通過(guò)副槍測(cè)出本爐次的液面高度，或者每班由人工測(cè)定一個(gè)爐次的液面通過(guò)模型計(jì)算推出其他爐次的液面高度。然后根據(jù)工藝要求設(shè)定間隙值(氧槍噴口與液面之間的距離)，間隙值與液面高度相加就是氧槍吹煉點(diǎn)的設(shè)定位置。PLC對(duì)脈沖傳感器發(fā)出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)得

7、出氧槍實(shí)際位置，它與設(shè)定值比較得出偏差值按速度-偏差控制曲線(xiàn)算出一個(gè)APC電壓(自動(dòng)位置控制電壓)作為晶閘管傳動(dòng)裝置的速度給定值，控制氧槍升降。 為達(dá)到氧槍準(zhǔn)確位和安全運(yùn)轉(zhuǎn)的目的，在氧槍不同的高度設(shè)有多個(gè)控制點(diǎn)(見(jiàn)圖3-40)。正常吹煉情況下，在廢鋼、鐵水裝入后，操作人員確認(rèn)“吹煉起動(dòng)條件完”指示信號(hào)，按“吹煉開(kāi)始”按鈕，氧槍開(kāi)始下降，由等待點(diǎn)H1到H2點(diǎn)，打開(kāi)氧氣開(kāi)關(guān)閥、關(guān)閉N2密封閥、旁通吹掃閥、水封逆止閥等，氧槍下降到吹煉點(diǎn)HB停止。操作人員在按“吹煉開(kāi)始”17s后按“著火”按鈕，正常吹煉開(kāi)始。（工藝要求冶煉位置需要調(diào)整） 由于氧槍升降行程是由脈沖計(jì)數(shù)器通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)檢測(cè)的，當(dāng)在換槍、氧

8、槍長(zhǎng)度發(fā)生或者鋼絲繩長(zhǎng)度伸縮的情況下，如不加修正就會(huì)產(chǎn)生較大的檢測(cè)誤差。為此，通常采用兩種修正方法：一種是在氧槍某一高度位置上安裝激光檢測(cè)器，當(dāng)氧槍端頭經(jīng)過(guò)此點(diǎn)時(shí)發(fā)出信號(hào)強(qiáng)制地將此時(shí)的氧槍位置設(shè)定成此點(diǎn)的絕對(duì)位置(距地面的實(shí)際高度)；另一種方法是在氧槍臺(tái)車(chē)上裝有非接觸式定位開(kāi)關(guān)，臺(tái)車(chē)到達(dá)此點(diǎn)時(shí)，發(fā)出信號(hào)作為氧槍端部的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于 中、小轉(zhuǎn)爐都采用第二種比較簡(jiǎn)便的方法；而對(duì)于大型轉(zhuǎn)爐，往往兩種方法都采用。（行程開(kāi)關(guān)因溫度和灰塵的影響，壽命較低）為保證轉(zhuǎn)爐正常吹煉，設(shè)有下列聯(lián)鎖： 當(dāng)供氧壓力低于某一定值、冷卻水進(jìn)水壓力低于某一定值、出水溫度高于50以及進(jìn)水流量大于出水流量時(shí)，氧槍不能下槍吹煉。如正

9、在吹煉，應(yīng)提槍停氧和報(bào)警；(注意儀表誤差) 當(dāng)轉(zhuǎn)爐位置不在0時(shí)不能下槍?zhuān)蝗缯诖禑?，轉(zhuǎn)爐不能傾動(dòng)。只有氧槍提出爐口后轉(zhuǎn)爐才能傾動(dòng)； 當(dāng)汽包水位不正?；驘熣致┧畷r(shí)，不能下槍吹煉。氧槍下槍吹煉前要給汽化冷卻和煤氣回收系統(tǒng)發(fā)信號(hào)，使它們進(jìn)入吹煉位置。 (2)副槍系統(tǒng)自動(dòng)控制 副槍是用于80t以上轉(zhuǎn)爐進(jìn)行不倒?fàn)t測(cè)溫定碳等和由數(shù)學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制之用。副槍由臺(tái)車(chē)、升降裝置、副槍本體和探頭接插件等組成。 1)氧副槍系統(tǒng)檢測(cè)及報(bào)警 包括鋼水溫度、鋼水定碳、鋼水溶氧和鋼水液位檢測(cè)。氧副槍也設(shè)有冷卻水系統(tǒng)，其檢測(cè)和報(bào)警以及控制和氧槍相同。 2)副槍位置控制和探頭裝卸程序控制 副槍位置均用PLC控制，副槍的位置控

10、制與氧槍基本相似。副槍裝卸裝置由探頭箱、起倒裝置、拔取裝置以及切斷裝置等組成。附屬裝置還有回收溜槽裝置、密封帽等。副槍探頭裝卸程序控制為： 原始狀態(tài)副槍在上限位置；起倒裝置在倒下位置；探頭切出裝置在切出返回位置；搬送裝置在搬送回復(fù)位置；拔取裝置在拔取“開(kāi)”位置；切斷裝置在切斷返回位置；回收上部擋板在“開(kāi)”位置；密封帽在“閉”位置等； “裝著”探頭指令發(fā)出后，探頭箱中4種探頭中的一種由切出裝置切出一個(gè)，在其限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，返回到切出返回位置； 搬送裝置在接到切出探頭信號(hào)后，把探頭推到起倒裝置的積載架上，然后搬送裝置便回到搬送回復(fù)位置； 探頭一旦滾到積載架上，積載限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，起倒裝置的探頭夾持器

11、把探頭夾住，然后起倒裝置上升，其上的導(dǎo)向錐體從“開(kāi)”變?yōu)椤瓣P(guān)”，以便副槍下降時(shí)其探頭接插件能被導(dǎo)向插進(jìn)探頭孔內(nèi)； 當(dāng)起倒裝置升到垂直位置，副槍以低速下降，其端部的探頭接插件通過(guò)導(dǎo)向錐體順利地插進(jìn)探頭孔內(nèi)，當(dāng)完全插入后，探頭夾持器從夾持狀態(tài)回到放開(kāi)狀態(tài)。起倒裝置自動(dòng)從升起位置開(kāi)始倒下，在半倒?fàn)顟B(tài)時(shí)由半倒限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)，表明副槍探頭的“裝著”已完成，并發(fā)出信號(hào)使副槍停止下降。此時(shí)裝有探頭的副槍將等待測(cè)定信號(hào)； 當(dāng)計(jì)算機(jī)或操作員發(fā)出“測(cè)定開(kāi)始”后，副槍就自動(dòng)由位置控制系統(tǒng)進(jìn)行定位控制，一般情況下副槍探頭在鋼水液面下約500700mm處停數(shù)秒鐘后便迅速上升。探頭測(cè)得的信號(hào)便通過(guò)探頭接插件送到儀

12、表裝置并傳送到計(jì)算機(jī)； 副槍上升到拔取位置時(shí)，自動(dòng)停止，拔取裝置動(dòng)作，把探頭夾住(稱(chēng)為“拔取夾持)，同時(shí)切斷裝置的鋸片電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，把探頭下部的試樣部分切斷，回收上部擋板翻到“閉”位置，試樣被切斷后便通過(guò)回收溜槽落到操作平臺(tái)上； 當(dāng)切斷裝置把試樣切斷后，副槍便自動(dòng)上升，由于上半截探頭被“拔取夾持”裝置夾住，故在副槍上升時(shí)，探頭便從副槍接插件中拔出，副槍本體回升到常用上限； 副槍接插件從探頭中拔出后，回收上部擋板又從“閉”位置翻到“開(kāi)”位置，此時(shí)拔取夾持裝置松開(kāi)探頭，上半截剩余的探頭便落人爐內(nèi)； 密封帽在“測(cè)定開(kāi)始”指令條件下，當(dāng)回收上部擋板處于“開(kāi)”狀態(tài)下便自動(dòng)打開(kāi)，便于副槍下槍測(cè)定；在拔取夾持

13、裝置松開(kāi)探頭后一段時(shí)間便又把密封帽“閉合”，以免爐內(nèi)火焰竄出。 (3)底吹系統(tǒng)檢測(cè)和自動(dòng)控制 檢測(cè)項(xiàng)目有：總管壓力、流量、溫度、各支管的壓力和流量?？刂祈?xiàng)目有：總管壓力控制、支管流量控制、供氣種類(lèi)切換。圖3-41示出底吹供氣自動(dòng)控制的示意圖。其壓力和流量的控制原理與氧氣的壓力和流量調(diào)節(jié)基本上相同，但考慮到底吹工藝特殊要求，在設(shè)計(jì)上有以下特點(diǎn)： 底吹工藝要求根據(jù)鋼種不同底部強(qiáng)度在0.010.10Nm3tmin范圍內(nèi)改變，有的甚至達(dá)0.15Nm3tmin。因此要求各支管流量有很寬的調(diào)節(jié)范圍，一般為10倍以上。有的廠家采用兩套系統(tǒng)，一套用于小流量調(diào)節(jié)；另一套用于中、大流量調(diào)節(jié)； 如采用孔板流量計(jì)，由

14、于各支管直徑較小，需要對(duì)小孔板做專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，并作標(biāo)定； 在某一支管堵塞時(shí)，應(yīng)相應(yīng)增加其他各支管的流量，使吹人爐內(nèi)的總底吹強(qiáng)度不變； 底吹供氣制度(參數(shù))可存于過(guò)程計(jì)算機(jī)，由過(guò)程機(jī)向DCS實(shí)行設(shè)定值控制；也可將不同的底吹曲線(xiàn)存于DCS內(nèi)，由過(guò)程機(jī)按鋼種需要選擇，由DCS按所選的曲線(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行操作。 (4)爐口微差壓自動(dòng)控制 它通過(guò)控制器控制第二文氏管喉口R-D閥的開(kāi)度，使?fàn)t口壓力保持在一定范圍內(nèi)，一般控制在土20Pa左右。為使微差壓控制系統(tǒng)獲得良好的控制性能，在吹煉初期將R-D閥的開(kāi)度固定在某一位置上，開(kāi)吹后過(guò)一定時(shí)間才投入自動(dòng)。由于爐口間隙受轉(zhuǎn)爐噴渣的影響,該系統(tǒng)的增益是可變的。設(shè)定值和系統(tǒng)調(diào)節(jié)參

15、數(shù)要根據(jù)操作條件變化適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。國(guó)外有的系統(tǒng)采用預(yù)估煙氣發(fā)生量進(jìn)行前饋以及按最佳控制策略計(jì)算和整定系統(tǒng)參數(shù)。爐口微差壓的取壓點(diǎn)一般設(shè)在下部煙罩上，用4點(diǎn)取壓，取壓管的管徑為40mm，取壓管引出后再由一根直徑50mm環(huán)形管將4根取壓管連通，取其平均壓力。變送器測(cè)量范圍為-300+300Pa，精度為土0.25。為減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間，采用液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)二文喉口的R-D閥。為保證暢通，在取壓口處設(shè)置氮?dú)獯祾咴O(shè)施以便在轉(zhuǎn)爐停吹時(shí)吹掃。 (5)副原料輸送和投料系統(tǒng)的自動(dòng)控制 1)輸送系統(tǒng)的自動(dòng)控制 幾座轉(zhuǎn)爐共用一套輸送系統(tǒng)，采用一臺(tái)PLC對(duì)供料膠帶運(yùn)輸機(jī)、地上或地下料倉(cāng)的振動(dòng)給料器、卸料小車(chē)等進(jìn)行控

16、制，其主要功能為： 向高位料倉(cāng)輸送順序控制。根據(jù)高位料倉(cāng)料位狀態(tài)和工藝要求決定向高位料倉(cāng)供料的順序。各高位料倉(cāng)都被規(guī)定一個(gè)“優(yōu)先順位”的輸送順序號(hào)，即如果二座以上轉(zhuǎn)爐同時(shí)對(duì)某一種副原料發(fā)出“輸料請(qǐng)求”時(shí)，則事先規(guī)定輸送順序，例如1#爐一2#爐一3#爐等。當(dāng)幾個(gè)料倉(cāng)先后發(fā)出“料空”信號(hào)，輸送順序仍按“優(yōu)先順位”順序輸料，與發(fā)出輸料請(qǐng)求信號(hào)的先后無(wú)關(guān)；膠帶運(yùn)輸機(jī)和地上或地下料倉(cāng)給料器控制。按“優(yōu)先順位”號(hào)確定相應(yīng)的地上或地下料倉(cāng)，并向卸料小車(chē)發(fā)出移動(dòng)命令，使之停在指定的料倉(cāng)上。與此同時(shí)，先后起動(dòng)各條傳送帶和地上或地下料倉(cāng)的給料器，將副原料輸送到爐頂高位料倉(cāng)；帶秤稱(chēng)量控制。在輸送帶的頭部裝有帶秤。在

17、向爐頂高位料倉(cāng)送料時(shí)，帶秤連續(xù)向PLC發(fā)出稱(chēng)重脈沖信號(hào)，經(jīng)PLC計(jì)算并在操作站上顯示每次輸送量值和瞬時(shí)輸送量，當(dāng)達(dá)到脈沖計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，PLC控制地上或地下料倉(cāng)給料器及膠帶運(yùn)輸機(jī)，停止送料；卸料小車(chē)運(yùn)行控制。根據(jù)爐頂高位料倉(cāng)上設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)來(lái)控制卸料小車(chē)準(zhǔn)確地停在指定的料倉(cāng)位置；膠帶上原料跟蹤。供操作人員監(jiān)視輸送過(guò)程，避免混料、錯(cuò)裝等。(視頻) 2)投料系統(tǒng)自動(dòng)控制 轉(zhuǎn)爐投料系統(tǒng)(把石灰、白云石、螢石、礦石、鐵皮等副原料從高位料倉(cāng)經(jīng)稱(chēng)量料斗稱(chēng)重后在中間料倉(cāng)匯總，然后再經(jīng)溜槽投入爐內(nèi))由高位料倉(cāng)、電磁振動(dòng)給料器、稱(chēng)量料斗、卸料閘門(mén)、匯總斗等組成。每個(gè)稱(chēng)量料斗裝有稱(chēng)重傳感器。電磁振動(dòng)給料器用晶閘管

18、驅(qū)動(dòng)，可使副原料以不同的速度下料。每座轉(zhuǎn)爐分別由各自的PLC控制投料，其控制內(nèi)容為： 副原料稱(chēng)量控制(見(jiàn)圖3-42)。投料PLC接受來(lái)自過(guò)程機(jī)或人工給定的設(shè)定值后，控制高位料倉(cāng)下面的振動(dòng)給料器，向稱(chēng)量料斗下料。在下料量達(dá)到90設(shè)定值以前，給料器以強(qiáng)振方式運(yùn)行。當(dāng)達(dá)到90設(shè)定值時(shí)，轉(zhuǎn)為弱振進(jìn)行細(xì)調(diào)。當(dāng)達(dá)到95設(shè)定值時(shí)，給料器停振。由于慣性，停振后仍有少量料落人稱(chēng)量料斗，這部分料稱(chēng)為落差量。此時(shí)下料量+落差量約等于設(shè)定值。通過(guò)每次測(cè)量下料誤差，對(duì)落差量進(jìn)行逐次補(bǔ)正，以提高稱(chēng)量精度； 卸料控制。當(dāng)某種副原料稱(chēng)量完畢，PLC接受過(guò)程機(jī)或人工給出的卸料命令，先后開(kāi)啟稱(chēng)量料斗下面的水平閥和扇形閥，將副原料

19、經(jīng)溜槽卸至匯總斗。當(dāng)本批料都匯人匯總斗后，開(kāi)啟其閥門(mén)將料投入爐內(nèi)； 高位料倉(cāng)在庫(kù)量管理。為此，輸送系統(tǒng)PLC和投料系統(tǒng)PLC要信息交換。由輸送PLC把“輸送量”送投料PLC；由投料PLC對(duì)每次稱(chēng)重進(jìn)行累加求得“輸出量”。 4電弧爐主要自動(dòng)控制系統(tǒng) (1)電弧爐煉鋼原料的稱(chēng)量與控制 廢鋼的配料與稱(chēng)量。由平臺(tái)電子秤或吊車(chē)電子秤將本批次配好的廢鋼品種、單品種重量、累計(jì)重量等信息傳送到電爐控制系統(tǒng)(DCS或PLC)中。一爐鋼根據(jù)爐容和廢鋼情況一批次或多批次配料； 散裝配料測(cè)控(見(jiàn)圖3-43)。散裝料是指造渣、助熔、補(bǔ)爐用的粉狀或粒狀原料，例如冶金石灰、螢石、焦粉、礦石等。用PLC進(jìn)行控制，它完成的功能

20、包括：按冶煉需要， 接受需送入爐內(nèi)料種和重量設(shè)定；按選定料開(kāi)動(dòng)給料機(jī)向稱(chēng)量斗送料；監(jiān)測(cè)稱(chēng)量斗內(nèi)該料種料重情況，在料重的設(shè)定值90之前給料機(jī)快速給料，當(dāng)料重達(dá)到90以上時(shí)轉(zhuǎn)為慢速給料，達(dá)到設(shè)定值100時(shí)停止給料(快慢比約為10：1)；放料控制，稱(chēng)量斗內(nèi)物料已配好，起動(dòng)稱(chēng)量斗下的給料機(jī)，將料放到膠帶運(yùn)輸機(jī)并送入爐內(nèi)；可一批次配多種料，以縮短配料時(shí)間；將本爐次送人電弧爐內(nèi)的料種、重量信息送到電弧爐的工藝過(guò)程控制系統(tǒng)中； 噴碳粉控制系統(tǒng)。噴碳粉過(guò)程控制流程圖見(jiàn)圖3-44所示。其工作過(guò)程為：開(kāi)WV-1，關(guān)WV-2，碳粉進(jìn)人稱(chēng)量罐達(dá)到設(shè)定重后關(guān)閉WV-1、開(kāi)SV-2，稱(chēng)量罐充壓；開(kāi)SV-1、WV-2，壓縮

21、空氣將碳粉送至噴槍噴人爐內(nèi)。這一過(guò)程可用PLC自動(dòng)控制。控制WV-2的開(kāi)度還可調(diào)節(jié)噴粉速率；鐵合金配料。用裝有電子秤的稱(chēng)量車(chē)，平臺(tái)電子秤或機(jī)械式臺(tái)秤配料。 (2)電弧爐本體的控制 1)氧燃助熔系統(tǒng) 在熔化期，為了加速熔化、降低電耗，電弧爐配有氧氣-燃料助熔系統(tǒng)。所用燃料是燃料油、天然氣、焦油、廢油、煤粉等。氧氣燃料助熔的控制是一套燃?xì)夂脱鯕饬髁颗浔鹊恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)，比值由比值給定器確定。燃?xì)夂脱鯕饬髁慷冀?jīng)過(guò)溫度和壓力補(bǔ)正計(jì)算后得出。 2)吹氧和氧槍控制 目前向電弧爐內(nèi)吹氧有兩種方式：一種是用自耗式氧槍(鋼管)從爐門(mén)向熔池吹氧；另一種是控制升降機(jī)構(gòu)從爐頂向熔池吹氧。自耗式氧槍的檢測(cè)控制和上述的轉(zhuǎn)爐類(lèi)似

22、，即氧氣一次壓力自動(dòng)控制和氧氣流量自動(dòng)控制。吹氧量根據(jù)熔池鋼水溫度和碳含量由計(jì)算機(jī)或人工設(shè)定后，給吹氧信號(hào)使氧氣切斷閥開(kāi)啟，壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定壓力，氧氣流量自動(dòng)控制系統(tǒng)按設(shè)定氧量吹氧。氧氣吹管由人操作。升降式氧槍是用爐頂上方的升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，吹氧信號(hào)由氧槍位置信號(hào)發(fā)出，其檢測(cè)與控制與自耗式氧槍相同，如果是水冷式氧槍?zhuān)€應(yīng)有冷水的流量、壓力和進(jìn)出水溫控制。為保證氧氣噴口與熔池液面之間處于最佳吹氧距離，還設(shè)有利用吹氧時(shí)發(fā)出的噪聲來(lái)自動(dòng)保證氧槍的最佳噴吹位置的裝置。 3)電弧爐的爐壓控制 見(jiàn)圖3-45，電弧爐內(nèi)煙氣由排煙口進(jìn)人煙道。排煙口與煙道之間有一定的空隙，這一方面是由于排煙口要隨電爐傾動(dòng)，不可

23、能與煙道緊密對(duì)接，另一方面需要吸人助燃空氣使煙氣中的可燃物質(zhì)要在煙道中燃燒掉，然后冷卻到除塵系統(tǒng)可以承受的溫度再經(jīng)過(guò)濾除塵，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后由抽煙機(jī)抽出排人大氣。爐壓由補(bǔ)償式取壓裝置取壓經(jīng)微差壓變送器轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一信號(hào)至調(diào)節(jié)器，其控制輸出至變頻調(diào)速器控制抽煙機(jī)的速度以調(diào)節(jié)抽力。 由于煙道、煙氣的燃燒、冷卻、除塵都是龐大設(shè)備，爐壓調(diào)節(jié)器(PIC)控制的是一個(gè)特大滯后的對(duì)象。為了克服這缺點(diǎn)，國(guó)外有利用控制電弧爐排煙孔煙量的方法控制爐壓(見(jiàn)圖3-46)。由于電弧爐內(nèi)的壓力僅幾十帕，它在壓力出口設(shè)置一個(gè)氣幕，控制氣幕作用的強(qiáng)弱足以控制爐內(nèi)壓力。它的最大好處就是克服了圖3-45所示控制抽吸能力的方法所產(chǎn)生的特

24、大滯后。由于煙溫高達(dá)12001500，一般節(jié)流裝置都難以勝任，這一方法利用氣幕節(jié)流，避開(kāi)了調(diào)節(jié)機(jī)械不能勝任高溫介質(zhì)這一難題。氣幕作用的強(qiáng)弱由爐膛壓力調(diào)節(jié)器控制。電弧爐取壓口的設(shè)計(jì)非常困難。因?yàn)椋?通常是爐頂取壓，但電弧爐爐頂有升降和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，取壓管必須有一段耐高溫柔性管路。有的在爐蓋下的爐壁上取壓； 電弧爐的煙氣溫度高，取壓口的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)不同于一般爐窯的取壓件；電弧爐煙氣中的粉塵含量大又有粘性，極易堵塞取壓口，在熔煉過(guò)程中熔化料的噴濺所造成的堵塞更不是一般防堵措施(如用壓縮空氣吹)所能奏效的。為此往往采用多點(diǎn)取壓、機(jī)械通堵的特殊取壓件。 4)電弧爐電極升降控制數(shù)據(jù)測(cè)量。主要是電弧弧壓和弧流的測(cè)

25、量?；×魉矔r(shí)值的測(cè)量可直接通過(guò)在變壓器二次的各相電流互感器得到?；旱臏y(cè)量則困難的多，不能直接得到。因?yàn)樽儔浩鞫蜗嚯妷翰荒芊从郴海腔汉痛箅娍蛊魃蠅航抵?。電抗器上壓降包括阻性和感性?xún)刹糠?，而后者較大且是時(shí)變的，與三相電流的電流變化率(didt)有關(guān)。冶煉過(guò)程中電流的變化和弧流中很大的諧波含量導(dǎo)致感性壓降有很大的變化，由于這種變化無(wú)規(guī)律可循，因而不能通過(guò)補(bǔ)償來(lái)校正?；旱臏y(cè)量誤差將導(dǎo)致工作點(diǎn)的偏移，從而使得三相有功功率不平衡和不一致的爐壁損壞。國(guó)外采用圖3-48所示的方法，測(cè)量電極臂的電壓和使用Rogowski線(xiàn)圈精確地確定二次電流弧形和相位的變化，計(jì)算出弧壓瞬時(shí)值。因而可以計(jì)算出有效

26、值；設(shè)定點(diǎn)和被控量的計(jì)算。電爐工作點(diǎn)(有功、無(wú)功、功率因數(shù))的準(zhǔn)確設(shè)定對(duì)于充分利用變壓器的容量是十分重要的。工作點(diǎn)取決于變壓器電壓級(jí)和相應(yīng)的弧阻。有關(guān)工作點(diǎn)的設(shè)定將由過(guò)程計(jì)算機(jī)按數(shù)學(xué)模型計(jì)算。被控量的計(jì)算取決于電極升降調(diào)節(jié)的方式，根據(jù)采用的控制方案是阻抗控制、功率控制還是弧流控制，被控量的計(jì)算分別是弧壓除弧流(即弧 阻)、弧壓乘弧流(即弧有功功率)和弧流本身； 調(diào)節(jié)器算法：目前流行的是IER型算法(即積分誤差調(diào)節(jié)器)，它是一個(gè)帶可調(diào)限的比例調(diào)節(jié)器，與以前調(diào)節(jié)器相比，其不同點(diǎn)在于對(duì)小誤差信號(hào)區(qū)引入了積分。當(dāng)誤差較小時(shí)，把此誤差積累起來(lái)直到一個(gè)可調(diào)的限定點(diǎn)，然后執(zhí)行校正。這樣，增益可選得大一些以保

27、證誤差大時(shí)能全速調(diào)節(jié)而又不犧牲小誤差時(shí)的穩(wěn)定值，精度也就大大改善，其增益也可隨著冶煉過(guò)程的不同取不同的值。在熔化期，爐料的料位變化較大，弧流變化劇烈，此時(shí)應(yīng)選較小的增益，以避免系統(tǒng)振蕩。在熔清后，爐內(nèi)情況比較平穩(wěn)，可選用較大增益； 優(yōu)先級(jí)邏輯：用以保證系統(tǒng)所有的時(shí)間都能安全工作。對(duì)每個(gè)優(yōu)先級(jí)都設(shè)置了一個(gè)最高速度。不同的優(yōu)先級(jí)有：手動(dòng)同時(shí)控制三相電極、單個(gè)電極的手動(dòng)、快速自動(dòng)提升電極當(dāng)發(fā)生短路或斷電極時(shí))、爐子斷電時(shí)慢速提升電極、自動(dòng)控制操作等； 保護(hù)環(huán)節(jié)：短路保護(hù)、斷電極保護(hù)； 輸出匹配：電極升降的執(zhí)行機(jī)械有晶閘管直流電動(dòng)機(jī)式，晶閘管-電磁轉(zhuǎn)差離合器式，電液隨動(dòng)閥液壓傳動(dòng)式幾種。因此調(diào)節(jié)器的輸

28、出要與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入相匹配。 5)電弧爐排煙與除塵系統(tǒng)的控制 大型電爐有兩種排煙方式，第四孔排煙和大煙罩式排煙(即把電爐完全置于封閉的大煙罩中，煙氣從罩頂抽出送布袋除塵器過(guò)濾)。第四孔排煙除塵的自動(dòng)控制包括：煙氣的燃燒控制。 如上所述吸人冷風(fēng)，使煙氣中可燃物在煙道中自行燃燒，這個(gè)燃燒不需要控制。從煙道口吸人的空氣不僅助燃，同時(shí)也使煙氣溫度降到冷卻設(shè)備可以承受的數(shù)值。如圖3-49所示，TIC是用來(lái)保證進(jìn)入冷卻設(shè)備前的煙氣溫度不超過(guò)預(yù)定值，如果超過(guò)即打開(kāi)混風(fēng)閥(TV)，吸人冷風(fēng)降低煙氣溫度； 煙氣冷卻設(shè)備的控制。見(jiàn)圖3-50。冷卻器包括3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)和冷卻管，煙氣經(jīng)冷卻管冷卻后進(jìn)人布袋除塵器的煙道。冷卻后煙氣溫度由TISA檢測(cè)并控制冷卻風(fēng)機(jī)開(kāi)啟數(shù)