摘 要：本文重點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備的控制精度，對于提高高爐利用系數(shù)、降低焦比奠定了基礎級控制基礎，在同類型高爐的爐頂設備自動化檢測控制方面具有一定的推廣和應用價值。
關鍵詞：無料鐘高爐，料面高度檢測，料流閥控制，溜槽傾動控制
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
提高布料精度對高爐生產(chǎn)起著至關重要的作用，為操作人員控制爐況、提高冶煉水平提供了可靠的設備保證基礎。提高布料精度,可以通過多種方式實現(xiàn)。
首先要保證設備狀態(tài)檢測的準確性，包括各種閥的到位信號以及各種角度的檢測信號。這些信號一般為弱電信號，容易受到現(xiàn)場設備動作和其他大功率設備的振動、干擾，使檢測信號產(chǎn)生波動、跳變，進而保證設備的控制準確性。
其次設備控制準確性的提高必須依靠控制程序對設備的啟動、中間運行、停止等不同狀態(tài)實施不同的控制方式，控制設備以不同的運行速度、角度作不等速運動，使設備最終停止的狀態(tài)與預定的控制目標偏差最小，并且在偏差增大時作自我修正，使偏差一直保持在可允許范圍內(nèi)。
另外隨著各種先進技術的不斷出現(xiàn)，射線料空檢測、雷達探尺料面檢測、紅外爐內(nèi)成像等技術不斷應用到高爐的設備控制及實時檢測過程當中，也大大提高了布料精度。
2、提高料面高度檢測精度
準確的檢測爐內(nèi)料面高度，可為工藝人員下達布料指令、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)料面檢測必須準確，檢測設備運行控制必須穩(wěn)定可靠。
傳統(tǒng)的料面檢測裝置多為機械式探尺，靠重錘點探或連續(xù)探測料面高度。位置檢測設備以標尺和編碼器居多。用標尺檢測時，因連接標尺的鋼絲繩受距離、摩擦力、熱脹冷縮等因素的影響，加上觀察時的人為誤差因素，測得的料面數(shù)據(jù)很不準確。用編碼器檢測的數(shù)據(jù)相對準確，但要設法消除干擾，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)出雷達探尺用來替代機械探尺。雷達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，又不會影響布料時間，提高了高爐布料的連續(xù)性?，F(xiàn)在萊鋼兩座1000立方米級無料鐘高爐各安裝了一套雷達探尺，測得數(shù)據(jù)經(jīng)過與機械探尺相比較，料面曲線相對吻合。當然雷達探尺也有其局限性，容易受爐內(nèi)粉塵、溫度等因素的影響，可以通過氮氣吹掃和循環(huán)水冷卻的方式加以消除。
3、提高爐頂各設備控制精度的方法
3.1現(xiàn)場采集信號的無擾處理
爐頂布料設備的動作具有嚴格的時序性和連鎖要求，設備的自動工作狀況必須依賴于現(xiàn)場位置信號的準確采集。特別是每個開關閘閥的到位情況必須準確無誤，否則直接影響下個設備的動作，嚴重時會導致布料控制程序執(zhí)行混亂，無法正常布料。
為了解決這一問題，程序中對每個開關量信號進行了消抖無擾處理，即利用編程軟件Concept2.6中的延時通TON、延時斷TOF兩條時鐘指令，對采集的信號進行延時處理，無論是到位還是離位，都經(jīng)過一定的時間判斷后發(fā)出信號，用于設備的控制和監(jiān)視，這樣就有效的避免了因抖動造成的假信號對設備控制的影響。同時利用監(jiān)控畫面實行手動強制干預，一旦現(xiàn)場檢測元件損壞，可以發(fā)出人工模擬信號，在非正常情況下進行上料，直到檢測元件恢復正常。
對于模擬量檢測信號，通過硬件方面實施改造后，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)不斷跳動變化，這樣就不能很好的參與設備控制。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，一般采用算術平均值濾波法。在一個采樣周期內(nèi)連續(xù)取N個采樣值進行算術平均運算，取結果為最后值參與程序控制。算術平均濾波法適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波，這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動。由于爐頂幾個角度檢測是連續(xù)的，因此采用算術平均值濾波法進行處理后，效果平滑度較高，可以滿足設備的控制要求。計算方法如下：
上式是算術平均值濾波的公式。其實質是把一個采樣周期內(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、位移傳感器等設備受到外界環(huán)境干擾造成的波動，大大提高了測量數(shù)據(jù)的準確度和穩(wěn)定性，為程序控制設備動作奠定了基礎，提高了設備動作的精度。
3.2溜槽傾動的程序精確控制
對于溜槽傾動角度的控制必須達到很高的精確度，才能確保布料角度滿足工藝布料曲線的要求。既要使傾動速度快速達到設定角度，又要要求到位時實際角度與設定角度偏差最小。但設備的動作具有一定的慣性，如果以大的速度接近控制角度，常常由于慣性使設備越過臨界點而達不到控制要求；當設備越過臨界點，必須再反向啟動向目標點運動，這樣就容易使設備頻繁換向啟動，對設備不利；如果設定速度較低，設備又滿足不了布料速度的要求。
為了解決這一問題，對控制程序進行必要的改進，使溜槽傾動由原來的勻速運動變?yōu)椴坏人龠\動，用來消除慣性的影響。通過控制程序的修改，使設備速度做階梯式遞減，即根據(jù)目標值和實際值進行遞減式速度變化，動作過程中不斷比較實際位置與目標位置的差距值，值越大速度設定越快，值越小即越靠近設定目標點速度越慢，這樣就保證了設備停在目標點的誤差最小，防止設備由于慣性因素出現(xiàn)反復運動?？梢愿鶕?jù)角度偏差的大小作多級速度控制，根據(jù)控制要求和實際試驗，現(xiàn)在采用兩級速度控制，萊鋼兩座1000立級串罐式無料鐘高爐的控制精度已經(jīng)達到正負0.1度級別，較好的滿足了生產(chǎn)的需要。
3.3 料流閥的程序精確控制
料流閥的準確開度是保證每環(huán)布料圈數(shù)與設定達到一致的關鍵參數(shù)。料流閥的動作依靠液壓裝置的伸縮完成，由于行程較短，液壓裝置動作速度較快，要想滿足精確的開度控制，必須在控制方式上對其進行提前量的預判斷處理。在設計程序時，考慮到該液壓裝置速度不可調(diào)，因此只能根據(jù)裝置的動作規(guī)律判斷停止時的慣性數(shù)據(jù)，然后在程序中增加停止時的提前量控制，使料流閥依靠機械慣性停止在設定位置。
4總結
多種方式的應用提高了無料鐘爐頂設備的控制精度，對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，奠定了基礎級控制基礎，在同類型高爐的爐頂設備自動化檢測控制方面具有一定的推廣和應用價值。
[參考文獻]
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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