提高高爐上料速度的編程設(shè)計優(yōu)化

1、<p>　　提高高爐上料速度的編程設(shè)計優(yōu)化</p><p>　　摘要:高爐上料速度和設(shè)備能力相關(guān)，但與不同設(shè)備的相關(guān)程度不同，更考驗的是關(guān)鍵設(shè)備的能力，在關(guān)鍵設(shè)備具備高爐上料速度要求指標的前提下，自動化編程過程中的思想和方法也大大影響整個系統(tǒng)對上料速度要求的響應程度，編程人員首先要清楚上料速度到底要多快才是合理的，其次是怎樣才能快起來。雖然設(shè)備是連續(xù)的，但自動化編程主要考慮的是用“如何同時”去節(jié)約時間，

2、清楚各個設(shè)備動作的時序是編程優(yōu)化的基礎(chǔ)。 </p><p>　　中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012） </p><p>　　關(guān)鍵詞：上料速度； 編程優(yōu)化；冶煉制度；時間片 </p><p>　　Abstract: the speed of the blast furnace and equipment capacity, bu

3、t with different equipment, the more the test of the ability of key equipment, under the premise of the key equipment with blast furnace feed speed indicators, automated programming ideas andthe method also greatly affec

4、t the degree of response of the entire system on the feed speed requirements, the programmer must first clear the feeding speed in the end how fast is justified, followed by how to get up. Although the device is c</p&

5、gt;<p>　　Key words: feeding speed; programming optimization; smelting system; time slice </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　冶金高爐生產(chǎn)過程中，經(jīng)常聽到高爐工長對上料速度慢的抱怨，有的指責上料操作工操作不熟練，更多的指責自動化編程廠

6、家技術(shù)不過關(guān)，目前高爐的自動化裝備水平基本上都實現(xiàn)了自動化上料，高爐的上料的快慢與自動化程序的編程思路有很大關(guān)系，但是基于對自動化專業(yè)的不了解，高爐工長又提不出程序的不合理所在。高爐上料速度的快慢與設(shè)備本身的能力、自動化編程設(shè)計都有直接的關(guān)系，本文結(jié)合影響高爐上料速度的關(guān)鍵設(shè)備環(huán)節(jié)重點論述在自動化編程設(shè)計過程中必須要考慮的時序問題以及合理的時序安排。自動化程序的編制者如果只著眼與高爐上料設(shè)備安全地按料制順序動作把料運到爐內(nèi)，而不考慮各個

7、設(shè)備動作所需的時間片，合理的安排時間片，很難滿足當前冶煉強度不斷加大，利用系數(shù)不斷提高對高爐上料系統(tǒng)速度不斷提高的這一現(xiàn)實需求。 </p><p>　　1 高爐對上料速度的需求計算 </p><p>　　一般在自動化系統(tǒng)設(shè)計聯(lián)絡環(huán)節(jié)，客戶很少明確要求高爐上料速度要達到什么樣的速度，也有個別客戶提出了上料速度要求，但并未對自動化編程人員提出合理的理論依據(jù)，甚至提出一個遠遠高于實際需求和設(shè)備能

8、力的要求，反而讓自動化編程人員忽視了它的重要性，加上自動化專業(yè)對高爐冶煉工藝的認識達不到冶煉制度的認識高度，所以編制的程序往往著眼于設(shè)備的安全、料制的靈活等環(huán)節(jié)，甚至為了設(shè)備的安全增加一些不必要的延時環(huán)節(jié)，這就很容易造成在生產(chǎn)過程中上料速度達不到要求的情況。其實一個高爐在整體初步設(shè)計階段對上料速度就已經(jīng)決定了，根據(jù)高爐的產(chǎn)能、入爐品位、利用系數(shù)等參數(shù)就可以大致推算出上料速度要求?，F(xiàn)實情況是目前高爐的自動化系統(tǒng)設(shè)計往往都是委托自動化公司進

9、行委托設(shè)計，如果自動化編程人員對上料速度這一指標缺乏認識，調(diào)試和生產(chǎn)過程中就會造成不必要的麻煩。下面以1080m3高爐為例對高爐上料速度的要求進行簡單的估算，計算結(jié)果其實就是自動化上料速度的基本要求： </p><p>　　比如1080m3高爐，利用系數(shù)2.9，燒結(jié)礦品位58%，礦批中少量品位較高的球團和生礦為計算簡便統(tǒng)一按燒結(jié)礦計算。 </p><p>　　理論日出鐵量：1080m3 &

10、#215; 2.9t/m3= 3132 t </p><p>　　理論日上料量：3132t×0.95 / (0.995*0.58) = 5155t (鐵水中含鐵比例95%，鐵元素進入鐵水的比例99.5) </p><p>　　按照高爐冶煉制度，高爐生產(chǎn)過程中礦批重量一般不會高于日出鐵量的1%，一般按照日產(chǎn)0.8~0.95%選擇礦批重，原燃料條件好、品位高、粉末少、高爐順行可選上限

11、，相反則選下限。所以礦批按28噸考慮。 </p><p>　　日上料批數(shù)：5155t / 28t/批 = 184批 </p><p>　　每小時上料批數(shù) 184批 / 24 = 7.67批 </p><p>　　通過上述計算可知，如果高爐要達到設(shè)計產(chǎn)量，以每小時7.67批的速度連續(xù)24小時不停的運轉(zhuǎn)才能將所需的原燃料運進高爐，在實際生產(chǎn)過程中，即便高爐順行，由于料線

12、、頂溫、出渣、出鐵等原因都會對上料的連續(xù)性造成影響，也就是出現(xiàn)上料短時間停頓后再由上料系統(tǒng)“趕料線”的現(xiàn)象，這樣就無法達到理論上計算的日上料量，也無法達到日出鐵量目標，假如按照上料系統(tǒng)每天運行23小時的保守估計，那么上料速度至少應該是： </p><p>　　每小時上料批數(shù) 184批 / 23= 8 批 </p><p>　　這就是自動化系統(tǒng)在編程設(shè)計階段必須要考慮、必須要滿足的上料速度要

13、求。 </p><p>　　2影響高爐上料速度的主要設(shè)備 </p><p>　　首先來描述一下高爐上料的工藝過程，通過啟動槽下振動篩，料倉中的料進入稱料斗，到達設(shè)定值振篩停止，稱量斗備好料，按照料制程序本倉該放料，打開稱量斗料門，物料通過皮帶轉(zhuǎn)運進入料坑中間倉，皮帶上全部物料進入料坑中間倉后，打開料坑門，物料進入卷揚小車，物料全部進入卷揚料車，啟動卷揚，物料由卷揚料車拉到爐頂中間倉。如此反

14、復，一批料的礦批或焦批（一般兩車）全部進入爐頂中間倉，打開爐頂料罐的放散閥，使料罐內(nèi)的壓力和大氣壓力相同，打開料罐上密封閥，打開截料閥，一批料進入料罐，關(guān)閉放散閥，關(guān)閉上密封閥。當料線允許向爐內(nèi)放料，提起探尺，打開料罐均壓閥，讓料罐內(nèi)壓力和爐內(nèi)壓力均衡，同時溜槽調(diào)整到設(shè)定的角度開始旋轉(zhuǎn)，打開下密封閥，節(jié)流閥開到設(shè)定的角度，料罐內(nèi)的物料進入爐內(nèi)，關(guān)閉均壓閥。如采用多環(huán)布料，累計溜槽在當前角度的圈數(shù)并調(diào)整溜槽角度，直到設(shè)定的布料圈數(shù)完成，節(jié)

15、流閥關(guān)閉，關(guān)閉下密封閥，放下探尺。一批料下料完成。 </p><p>　　通過工藝過程我們看到高爐上料涉及的設(shè)備較多，似乎每臺設(shè)備的能力和速度都會影響整個上料時間，其實通過對工藝過程的仔細分析，我們就可以得出結(jié)論，每臺設(shè)備的能力和速度對整個上料速度的影響程度是不同的，因為上料過程不是一個設(shè)備順序動作的工藝過程，除互相銜接的兩臺設(shè)備不能同時動作外，很多設(shè)備是可以同時動作的，比如只要稱量料斗沒料，稱量斗料門關(guān)閉，振篩

16、就可以啟動備料。爐頂料罐向爐內(nèi)布料時，只要中間倉截料閥關(guān)閉并不影響槽下卷揚將下一批料運上爐頂。如果把每個設(shè)備的動作時間化成獨立的時間片，我們就會發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中兩個相鄰的、時間片相加最長的設(shè)備動作時間就是影響整個系統(tǒng)速度的關(guān)鍵，所涉及的設(shè)備即為影響系統(tǒng)上料速度的關(guān)鍵設(shè)備，這兩臺設(shè)備就是地坑料門和卷揚。 </p><p>　　我們以1080m3高爐為例來驗證一下，一般1080m3高爐卷揚從料坑到爐頂需要65秒左右，料坑

17、中的料進入卷揚需要45秒左右，兩個設(shè)備不能同時動作，所以一車料到爐頂?shù)臅r間不會少于110秒，而要完成每小時8批料的要求，每車料必須保證的時間必須小于： </p><p>　　60*60/8/4=112 </p><p>　　由此可見上料速度的決定性因素就在卷揚和料坑門，如果只是為防止撒料而不斷改小料門，為了卷揚的絕對安全一味降低卷揚速度的做法是不科學的，至少應該是在保證該設(shè)備達到設(shè)計能力的

18、前提下去考慮，如果確實存在料坑撒料的現(xiàn)象，首先考慮的方法是調(diào)整料坑溜嘴角度的合理性和料車定位的準確性而不是改變料門大小，對于卷揚安全來說應該是保證其運載能力達到設(shè)計要求的前提下，通過保證主令位置的準確 性、松繩保護的可靠性、低速檢查和飛車保護等功能的實用性和可靠性保證料車安全。 </p><p>　　3高爐上料程序設(shè)計的優(yōu)化 </p><p>　　在保證設(shè)備達到上料速度要求的前提下，自動化

19、編程中主要需要優(yōu)化設(shè)計的的內(nèi)容就是在保證設(shè)備動作正確可靠的前提下，合理的安排系統(tǒng)中不同設(shè)備運行開始和結(jié)束的時間片，也就是說通過編程的優(yōu)化設(shè)計，盡量讓其他設(shè)備在料坑放料和卷揚上行這一最長時間片內(nèi)，合理安排其他設(shè)備時間片，不再占有寶貴的上料時間。下面分別針對不同設(shè)備進行編程時的時間片分配和以及達成優(yōu)化設(shè)計的一些編程技巧進行論述。 </p><p><b>　　3.1 振動篩 </b></p

20、><p>　　振動篩的動作時間片在編程過程中對時間片的優(yōu)化壓力并不是太大，主要是因為高爐上料有十幾個倉，在料制排料過程中連續(xù)使用一個倉的概率較小，所以一般來說振料的速度對整個系統(tǒng)上料速度影響不大，但在編程過程中也需要考慮極端情況，假如出現(xiàn)料制中連續(xù)使用同一倉的情況，理論上振動篩的動作時間片應該小于等于物料全部落到轉(zhuǎn)運皮帶上稱量斗門關(guān)閉以后，物料經(jīng)由轉(zhuǎn)運皮帶全部進入料坑的時間。由于每個倉離料坑距離相差懸殊，如果要求距離

21、最近的倉也達到這一目標幾乎是不可能的，所以應該以處于中間位置的料倉為參考基點，至少保證中間位置的料倉振料速度滿足連續(xù)使用的要求。為了達到這一目標，除了在設(shè)備調(diào)試階段合理的調(diào)整振動篩角度外，在振動篩設(shè)備的編程設(shè)計中，應該用動態(tài)的停篩提前量去保證振料的準確性而不是用振篩下料慢去保證精度，這個動態(tài)的提前量一定是通過程序不斷跟蹤和修正的，原因在于即使一個倉存放的料種類沒有改變，振動篩角度沒有改變，但是料的粒度大小和粉狀物料的含量是有可能改變的。

22、另一方面為保證進入高爐的物料稱量準確性，程序中必須加入自動補償程序，本次多篩或少篩的料在下次振料的過程中扣除或者補足，也就是所謂的單倉補償。 </p><p><b>　　3.2稱量斗料門 </b></p><p>　　打開稱量斗料門的觸發(fā)時機是某個料坑已經(jīng)無料，料坑門已經(jīng)關(guān)閉，關(guān)閉稱量斗料門的觸發(fā)時機是稱料斗無料，電子稱歸零位。稱料斗料門從打開到關(guān)閉這一時間片其實包

23、括兩部分，稱量斗中的所有物料全部落到皮帶上的時間和料在皮帶上行走進入料坑的時間。后一個時間片和前面所述振動篩動作時間片是重合的，而整個稱量斗料門開關(guān)時間片和卷揚上行的時間片是重合的，也就是說稱量斗料門開關(guān)時間片是小于等于卷揚上行時間片的。為達到這一目標，在稱量斗料門調(diào)試過程中在不撒料的前提下，通過調(diào)整行程開關(guān)或接近開關(guān)的位置，盡可能開大料門，節(jié)約時間。從編程的的角度來說，盡量取消不必要的開關(guān)門延時時間，關(guān)門延時是常見的做法，它是為了解決

24、料門關(guān)閉太快，物料落不凈導致卡料，稱量斗料門無法關(guān)閉的問題，在生產(chǎn)過程中確實存在這樣的問題，其原因在于電子稱信號有時在零點波動或者電子稱零點跟蹤功能的范圍值設(shè)定太大造成的，大部分情況原因在于后者，調(diào)試時應該引起注意合理設(shè)置。稱量斗料門卡料畢竟偶然性的，其發(fā)生的概率很低，用額外的延時去處理這一偶然事件從而拖慢每一倉的下料時間是得不償失的，在編程設(shè)計中只要加入重復關(guān)門程序即可解決這個問題，當料門一次關(guān)不上時，程</p><

25、;p><b>　　3.3 料坑料門 </b></p><p>　　料坑料門的相鄰兩個設(shè)備分別是前面的稱量斗料門和后面的卷揚設(shè)備，顯然這兩個設(shè)備和料坑放料是不具備同時動作的條件的，并且當料坑放料的時候，到達爐頂?shù)男≤囈餐瑫r在進行向爐頂中間倉的放料過程，這兩個時間片的起始時刻是自然重合的，一般來講爐頂?shù)沽贤戤吔Y(jié)束的要早一些。料坑料門動作時間片的長短完全取決于料坑門的大小，開始時刻也完全取決

26、于上一設(shè)備的時間片結(jié)束，似乎在程序設(shè)計中已經(jīng)沒有優(yōu)化的空間，但是如果料坑沒有安裝電子稱作為放料是否完畢的參考，而使用時間延時作為依據(jù)的的話，自動化程序應該考慮到一批料中燒結(jié)礦和焦炭從料坑落入料車的時間是不同的，采用同樣的時間延時是不合理的，應該在程序中分別設(shè)置不同的延時時間，加快上料的速度。這在只有兩個料坑的系統(tǒng)中尤其重要，因為兩個料坑本身對料的暫存緩沖能力有限，而這一時間對上級稱量斗料門的動作和下一級料車卷揚的啟動都有直接影響，能在不

27、知不覺間拖慢整個上料節(jié)奏。 </p><p>　　3.4 爐頂中間倉放料 </p><p>　　爐頂中間倉截料閥的動作和爐頂料罐的上密封閥聯(lián)系緊密，兩個設(shè)備打開時先開上密封閥再開截料閥，關(guān)閉時先關(guān)截料閥再關(guān)上密封閥，而上密封閥的動作又與放散閥緊密相關(guān)，開上密封閥前必須先開放散閥，當壓力和大氣壓力相同時，即可關(guān)放散閥同時打開上密封閥。由此可見放散閥開關(guān)、截料閥開關(guān)、上密封閥開關(guān)三個時間片是緊

28、密銜接的，當一批料的焦批或礦批全部進入爐頂中間倉，該組時間片就可以開始了，而此時有可能料坑放料時間片正在進行（爐頂?shù)沽舷鄬^快），程序中沒有必要等待料坑放料時間片的結(jié)束，這是由于該組時間片的執(zhí)行必須要在卷揚上行時間片結(jié)束之前完成，而且完成越早對上一級卷揚上行和下一級料罐的放料越有利，料車上行時中間倉是否完成放料的檢查點是為爐頂設(shè)備異常情況設(shè)置的，在正常的上料過程中不允許出現(xiàn)料車在檢查點等待中間倉動作結(jié)束在重新啟動的現(xiàn)象，畢竟重車在軌道的

29、較高位置啟動對設(shè)備是不安全的。在程序編制過程中要特別注意，當?shù)V批或焦批已經(jīng)全部進入爐頂中間倉，而此時爐頂中間倉并沒有向料罐放料，說明此時爐頂對料的要求并不是特別緊迫，要讓卷揚重車留在坑底，即所謂的“壓坑”。在設(shè)備調(diào)試過程中，要合理的調(diào)整截料閥的開度，保證料流進入料</p><p>　　3.5 爐頂料罐放料 </p><p>　　爐頂料罐放料主要涉及探尺、下密封閥開關(guān)、均壓閥開關(guān)、節(jié)流閥開度

30、、溜槽傾動角度、溜槽旋轉(zhuǎn)等設(shè)備動作，需要指出的是按目前常規(guī)的裝料制度，上述設(shè)備的動作時間片不是和卷揚上行的時間片必須重合，這是由于裝入料罐的料最少是兩車，而爐頂中間倉對料有緩沖存儲的作用，即便是料線特別低，急于趕料線的情況下，上述設(shè)備動作的時間片之和也是和卷揚上行兩次的時間片相對應，所以即使在多環(huán)布料情況下，打開均壓閥，打開下密封閥，關(guān)均壓閥，溜槽旋轉(zhuǎn)，溜槽傾角到位，料流閥開到一定角度，開始布料到布料完成，料流閥恢復零位，關(guān)閉上密封閥，

31、探尺的動作和布料過程相關(guān)，布料前提尺，完成后放尺。這一系列設(shè)備動作的時間片分配壓力并不是很大，但從編程優(yōu)化的角度來說，在開均壓閥的階段就可以同時將溜槽傾角調(diào)到第一環(huán)的角度，等待料流閥開到角度以節(jié)約時間。也就是說在編程過程中有節(jié)約時間、加快布料節(jié)奏的意識即可完成爐頂布料的時間目標。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　高爐上料工藝過程

32、涉及的設(shè)備較多，提高高爐上料速度，設(shè)備能力必須有保證，這在每臺設(shè)備進行調(diào)試的時候都要有保障上料速度的思想意識，正是由于設(shè)備多也給自動化系統(tǒng)的編程優(yōu)化留有很大的空間，一個好的上料自動化程序不僅僅是設(shè)備安全可靠，系統(tǒng)運行穩(wěn)定的程序，還應該是能夠保證上料速度，具備故障檢測和應對措施，和冶煉制度和生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合起來的程序，程序語法的簡潔、表達方式的直觀、操作的簡便、維護的簡單都是自動化程序在編制之初就應該追求的目標。 </p>

33、<p>　　參考文獻：劉?等 《冶金過程自動化技術(shù)叢書》 冶金工業(yè)出版社 2006-11-01版 </p><p>　　張雪峰 《高爐煉鐵工藝及自動化技術(shù)的發(fā)展》《科學時代》 2011年11期 </p><p>　　車奎生 《礦石批重在高爐實際操作中的合理選擇》 2011全國煉鐵低碳技術(shù)研討會 </p><p>　　王維興： 《高爐煉鐵日常操作技術(shù)》 中國