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    一、工藝描述

    在煉鋼工藝中，從高爐來的混鐵車鐵水在倒罐站進(jìn)入鐵水罐，由300t吊車將鐵水罐送至1#、2#鐵水脫硫站的處于座罐位的鐵水罐傾翻車上。此前，相關(guān)脫硫站已經(jīng)做好了所有準(zhǔn)備工作，如：公用設(shè)施風(fēng)、水、電、燃?xì)獾墓┙o并達(dá)到要求的參數(shù)；噴吹罐已經(jīng)準(zhǔn)備好足夠的符合要求的鈍化鎂粒；各種機(jī)電液設(shè)備都可靠好用；全部電控系統(tǒng)包括自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)操作、專家系統(tǒng)及檢測(cè)儀表系統(tǒng)都正常可靠，煙氣除塵系統(tǒng)已經(jīng)啟動(dòng)，等等。

    鐵水罐車開至噴吹工位，到位信號(hào)將傳至噴鎂操作室的自動(dòng)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)允許開始自動(dòng)運(yùn)行。測(cè)溫取樣裝置可根據(jù)工藝需要在鐵水中進(jìn)行測(cè)溫或取樣，溫度將快速顯示在現(xiàn)場(chǎng)的大屏幕數(shù)碼表上，同時(shí)信號(hào)傳至操作室的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)被紀(jì)錄和顯示。樣塊被送至化驗(yàn)室作成分的快速分析，并將結(jié)果――鐵水成分立即反饋到操作室，操作人員在計(jì)算機(jī)上輸入該罐鐵水罐號(hào)，鐵水重量、鐵水溫度、鐵水初始硫、目標(biāo)硫參數(shù)，或具備和二級(jí)站連網(wǎng)功能。專家系統(tǒng)將自動(dòng)確定該次噴吹的鎂粒噴吹量和噴吹時(shí)間，在專家系統(tǒng)完成計(jì)算并確定噴吹參數(shù)之后即可啟動(dòng)自動(dòng)噴吹按鈕，開始按照程序進(jìn)行噴吹，到達(dá)設(shè)定值后會(huì)自動(dòng)停止噴鎂。在噴吹過程中可以通過彩色大屏幕監(jiān)視器監(jiān)視鐵水罐中鐵水反應(yīng)情況，系統(tǒng)具有根據(jù)需要在噴吹中調(diào)整噴鎂速度的功能。

    噴吹是當(dāng)噴槍在上極限高位時(shí)開始噴吹氮?dú)猓S后下槍至鐵水中預(yù)定深度停槍并開始噴鎂，噴鎂結(jié)束后停止噴鎂但是不停止噴吹氮?dú)猓^續(xù)吹氮?dú)鈳资腌姅嚢梃F水然后提槍至上極限。噴槍的升降由電力驅(qū)動(dòng)和大節(jié)距雙排鏈傳動(dòng)系統(tǒng)完成，升降力達(dá)10000kgf。噴槍的換槍機(jī)構(gòu)采用固定式雙槍分別驅(qū)動(dòng)升降形式，雙槍用一備一。換槍噴吹用鐵水罐車移動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)。

    噴槍和測(cè)溫取樣槍采用了四項(xiàng)實(shí)用先進(jìn)技術(shù)：①編碼器槍位檢測(cè)；②事故（如停電）提槍技術(shù)；③熱敏法測(cè)鐵水液面高度；④噴槍張力檢測(cè)技術(shù)（當(dāng)罐底結(jié)渣時(shí)觸包停槍，再提槍到噴吹位），確保噴槍和鐵水、鐵水罐的安全。

    噴吹過程中，設(shè)置在平臺(tái)槍孔旁的電液推桿驅(qū)動(dòng)的噴槍夾持裝置將夾持住噴槍桿，防止噴槍過大的上下抖動(dòng)對(duì)噴槍升降裝置產(chǎn)生不利影響。在噴槍噴吹前后，夾鉗裝置處于打開的狀態(tài)。

    噴鎂結(jié)束后使用測(cè)溫槍或取樣槍測(cè)溫或取樣，測(cè)溫取樣裝置為電力驅(qū)動(dòng)，為避免工人在裝、卸測(cè)頭時(shí)受高溫烘烤，將兩支槍設(shè)計(jì)成由電液推桿推成傾斜狀態(tài)時(shí)更換測(cè)頭，垂直時(shí)工作。

    隨后調(diào)整鐵水罐車至扒渣工位，液壓驅(qū)動(dòng)的鐵水罐傾翻車使鐵水罐傾翻，使用氣動(dòng)扒渣機(jī)扒渣落入渣罐內(nèi)，渣罐在渣罐車上，渣罐車在道軌上可以沿其開出。扒渣操作室在噴粉平臺(tái)上，扒渣過程在脫硫操作室的彩色大屏幕監(jiān)視器上可以觀察，扒渣結(jié)束鐵水處理完畢，有信號(hào)給鐵水罐車，該車可以行車至換罐位，用300t吊車吊鐵水罐至轉(zhuǎn)爐，同時(shí)從倒罐站吊鐵水罐至換罐位坐罐，準(zhǔn)備下一次噴吹處理。

    整個(gè)鐵水處理過程檢測(cè)儀表將對(duì)溫度、重量、流體壓力、流量、噴鎂流量等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量并紀(jì)錄，控制系統(tǒng)還可以對(duì)其中的某些變量隨機(jī)調(diào)整，如噴吹氮?dú)獾膲毫土髁浚瑖婃V流量等。還設(shè)置有氣壓低等若干報(bào)警功能和連鎖安全保護(hù)功能。

    本套脫硫站設(shè)脫硫操作室和扒渣操作室。整個(gè)鐵水處理過程控制可以在操作室進(jìn)行也可以在機(jī)旁操作（主要是用于調(diào)試時(shí)和維修時(shí)）。操作采用自動(dòng)或者手動(dòng)方式進(jìn)行，并可以切換。在計(jì)算機(jī)上用翻屏的方式可以看到處理的全過程如噴吹、測(cè)溫取樣、扒渣等動(dòng)態(tài)模擬及其所有參數(shù)。還有打印工作報(bào)表的功能，按照設(shè)計(jì)的報(bào)表在鐵水處理完畢后自動(dòng)打印工作報(bào)表。

    二、系統(tǒng)方案

    鐵水脫硫站采用IPC（MCGS）+PLC控制系統(tǒng)，整個(gè)過程以昆侖通態(tài)HMI集中顯示、操作和控制為主，并配有必須的機(jī)旁操作箱，設(shè)有自動(dòng)操作方式、手動(dòng)操作方式、遠(yuǎn)程操作操作方式三種方式。

    自動(dòng)操作方式：由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成必要的操作過程。

    手動(dòng)操作方式：操作工可在HMI上進(jìn)行軟手動(dòng)和在機(jī)旁手動(dòng)操作臺(tái)向上進(jìn)行硬手動(dòng)，在手動(dòng)操作方式下，控制系統(tǒng)的延時(shí)關(guān)系被解除，但聯(lián)鎖關(guān)系仍然存在。

    遠(yuǎn)程操作操作方式：在控制室設(shè)有“遠(yuǎn)程操作”開關(guān)，當(dāng)檢修開關(guān)閉合時(shí)，操作工可在就地操作箱上進(jìn)行操作，以便對(duì)各設(shè)備實(shí)施就地檢修控制，在系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作方式下，控制系統(tǒng)的延時(shí)和聯(lián)鎖關(guān)系均被解除。鐵水預(yù)處理站電控系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)、MCGS+S7―300PLC+STEP7―5.0組成的專家系統(tǒng)構(gòu)成，即一級(jí)控制系統(tǒng)。具有實(shí)時(shí)監(jiān)控脫硫系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、鋼包車、渣車系統(tǒng)等。主要功能有：

    ①自動(dòng)上料功能：精確的稱重裝置，由大屏幕實(shí)時(shí)顯示噴粉罐中的料量，并傳至PLC進(jìn)行分析，當(dāng)料量減少到低于設(shè)定值，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)上料程序，確保噴粉罐中始終有噴吹所需的物量。

    ②自動(dòng)計(jì)算功能：操作員通過HMI畫面，用鍵盤輸入或網(wǎng)絡(luò)接收爐號(hào)、鐵水初始硫含量、鐵水目標(biāo)硫含量、鐵水的重量和溫度，PLC自動(dòng)計(jì)算出噴粉總量、噴粉時(shí)間和噴粉速度，隨后即可啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行。MCGS―V5.1+STEP7―V5.0組成的專家系統(tǒng)，將穩(wěn)定工作，控制各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，以達(dá)到操作員所設(shè)定的目標(biāo)硫含量。

    ③主吹PID功能：由流量計(jì)測(cè)量主吹氮?dú)饬髁浚髦罰LC計(jì)算，和HMI所設(shè)定的主吹氮?dú)饬髁孔鯬ID運(yùn)算，控制電子薄膜調(diào)節(jié)閥的開度，達(dá)到主吹氮?dú)饬髁康姆€(wěn)定，防止噴粉過程中鐵水飛濺。

    ④畫面同步功能：HMI畫面同步顯示的噴槍位置、夾鉗位置，測(cè)溫取樣槍與噴粉槍位置由旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸數(shù)據(jù)，保持畫面與控件實(shí)時(shí)同步，方便操作人員監(jiān)視。

    ⑤給料電機(jī)速度控制：在人工操作狀態(tài)下，操作員通過HMI鍵入所需的噴粉速度，PLC計(jì)算后，傳至變頻調(diào)速器，控制給料電機(jī)，使之以均勻速度供給噴粉料量，并由轉(zhuǎn)速表顯示給料電機(jī)速度，方便操作員精確的控制給料量。

    ⑥自動(dòng)運(yùn)行功能：在PLC確認(rèn)噴粉罐中，料量不低于設(shè)定值、氮?dú)鈮毫Σ坏陀谙孪拗怠摪嚨轿坏龋僮鲉T可啟動(dòng)自動(dòng)系統(tǒng)。

    1、打開夾鉗裝置。

    2、噴槍驅(qū)動(dòng)裝置將噴槍下降，啟動(dòng)除塵閥門。

    3、噴槍降到噴粉位，夾鉗裝置將噴槍夾緊，設(shè)備開始往鐵水中噴粉。

    4、噴粉時(shí)間到達(dá)，PLC控制系統(tǒng)停止噴粉，噴槍上升。

    5、噴槍到達(dá)待噴位，除塵閥門關(guān)閉。

    6、設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將記錄所需數(shù)據(jù)，并可隨時(shí)打印。

    ⑦本地操作功能：操作員通過計(jì)算機(jī)（HMI），用鼠標(biāo)手動(dòng)控制脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。（如打開、關(guān)閉閥門、噴槍升降等）

    ⑧、遠(yuǎn)程操作功能：操作員通過遠(yuǎn)端控制箱上的按鈕，手動(dòng)控制脫硫系統(tǒng)運(yùn)行。

    系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能描述

    監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由MCGS（HMI）軟件組態(tài)，用于監(jiān)控鐵水預(yù)處理站的系統(tǒng)運(yùn)行過程（脫硫系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、鋼包車、渣車系統(tǒng)等）。裝有MCGS通用版系統(tǒng)軟件，19寸的HMI畫面，可實(shí)時(shí)監(jiān)控所有電控氣動(dòng)閥門的開關(guān)、噴槍位置、夾鉗位置、鋼包車位置及各種變量的變化，并可生成變量的實(shí)時(shí)曲線、棒圖、存盤數(shù)據(jù)瀏覽。系統(tǒng)有幾個(gè)畫面組成：系統(tǒng)總覽畫面、主操作畫面、噴吹系統(tǒng)畫面、噴槍系統(tǒng)畫面、測(cè)溫系統(tǒng)畫面、系統(tǒng)報(bào)警畫面、存盤數(shù)據(jù)報(bào)表等，使操作員方便的監(jiān)控脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。操作員可通過鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，操作系統(tǒng)運(yùn)行，隨時(shí)訪問不同的畫面，觀察部件的運(yùn)行情況。每個(gè)畫面都有報(bào)警指示器，以交互方式通知操作員，并通過它直接訪問系統(tǒng)報(bào)警畫面，以使設(shè)備正常、穩(wěn)定工作。

    三、結(jié)論

    本系統(tǒng)為中冶集團(tuán)北京冶金設(shè)備總院成套研發(fā)，已經(jīng)成功應(yīng)用在南京鋼鐵集團(tuán)煉鋼廠、寧波建龍鋼廠等多個(gè)大型鋼廠鐵水處理系統(tǒng)上，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，功能強(qiáng)大，為客戶取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，大大提高了用戶的生產(chǎn)自動(dòng)化水平，為用戶提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力提供了強(qiáng)力保障。