高炉喷煤自动化控制系统的优化
高炉喷煤自动控制模型研究与应用课题研究
6.4结论49
6.5高炉喷煤改造后经济效益分析50
参考文献52
第
1.1
高炉喷吹煤粉是一项国内外高炉冶炼生产中普遍推广使用并不断发展的技术，其重要意义在于使炼铁生产少用焦炭，节约能源，降低生铁生产成本，改善高炉冶炼过程，并为使用高风温等技术操作创造条件[1]。同时该技术可以扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区，增加煤气中的H2含量，改善还原过程，增加矿石在炉内的停留时间，提高CO的利用率，有利于提高风温，发挥高风温的作用，可以富化高炉煤气，改善钢铁联合企业的能源供应，从而进一步改善高炉甚至企业整体的各项技术经济指标。
1.2.2国内高炉喷煤技术发展8
1.2.3高炉喷煤技术的最新研究成果10
1.3高炉喷煤工艺的基本流程12
1.3.1高炉喷煤系统的组成12
1.3.2高炉喷吹煤粉的计量与控制13
1.3.3高炉喷煤工艺流程的分类及特点13
第2章立题依据15
2.1课题研究的意义15
2.2课题研究的内容16
第3章安钢高炉喷煤工艺系统的改造18
4.2.2计算机控制系统工作原理24
4.3高炉喷煤自动控制模型硬件组成26
4.4高炉喷煤自动控制模型软件组成28
4.4.1下位组态设计28
4.4.2上位组态设计29
4.5高炉喷煤计算机控制系统特点31
第5章高炉喷煤控制模型的实验研究32
5.1基本思路32
5.2煤粉流量计组成及工作原理32
5.2.1煤粉流量计的测量原理32
上个世纪70年代末，发生第二次石油危机，高炉世界性地停止喷油，而焦炭产量及炼焦用煤的产量有限。冶金煤炭资源的经济合理利用，客观上对高炉喷煤技术的开发与应用提出了更为迫切的要求。尤其是在经历了两次世界性石油危机之后，这方面的压力就更大了。世界各国都注意到高炉喷煤在调整高炉能源结构中的重要作用，既高炉采用喷煤技术后可以节约冶金焦炭，促进冶金煤炭资源的合理利用[1]。
喷煤自动控制新技术在3#高炉的应用
Ｌｉ ｅ ｌ ｎｇ ｕ Ｗ ｎｏ
（ ｅ ｒ ｎ ｍａ ｉ ｇＰ ａ ｔ Ｎ ｗ Ｉｏ － ｋｎ ｌｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ Ａｆｅ ｕｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌｔｃ ｎｏｏ ｙ ｂ ｉ ｇ ａ ｐｅ ｓｄ ｏ ｒ ｖｏ ｓｐ ｖ ｒｚ ｄ ｃ ａ ｎｇｎ ｅ ｉｇ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｎ ｈｅ ｔ ａ ｔ： ｔｒｆ ｚ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｎ ｄｏ ｔｄ ｂａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｉｕ ｕｌｅ ｉｅ ｏ ｌｅ ｉ ｅ ｒｎ ｘ ｅ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｉ
铁新厂 ３ 高炉使用一种新 的控制模式来解决喷煤量 ＃
波 动的问题 ， 高炉稳定顺行 高产低耗创造条件 。 为
待、 喷吹 、 卸压 、 再装 粉 的程序循 环交错 地运 行。当 其 中一个罐在喷吹时另一个罐在进行装粉 、 加压 、 等
２ １ 年第 ３ ０１ 期
南钢 科技与 管理
６ ｌ
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｌｓ ｆ ｎ ｃ ； ｕ ｚ ｃ ｎ ｏ ； ｏｌ ｎｅ ｔ ｎ ｒ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ ｂａｔ ｕ ａｅ ｆｚｙ ｏ ｔ ｌ ｃ ａ ｉ ｃ ｏ ａ ｒ ｒ ｊ ｉ ｔ
前 言
高炉喷煤 技术 是 高炉 系 统结 构优 化 的 中心环
１ 喷煤工 艺流程
３ 高炉煤粉喷吹系统 是 由煤粉仓 、 ＃ 喷吹 罐、 合 混
２０ｋ／ ， ２ ｇｔ设备最大能力 为 ２０ｋ／。煤粉 喷吹工 艺 ５ ｇｔ
流 程 如 图 １所 示 。
是维持炉温稳定 、 保证炉况顺 行 ， 使得高炉达 到最佳
冶炼状态的重要基础 。 根据高炉喷煤工艺 特点 ， 高炉 喷煤量 调节控 制
容 易 受 煤 粉 煤 质 、 动 性 能 、 度 、 度 、 况 的 波 流 湿 粒 炉
高炉喷吹煤粉控制的最优化
高炉喷吹煤粉控制的最优化
Langer,K;邓志贤
【期刊名称】《钢铁译文集》
【年(卷),期】1990(000)001
【总页数】6页(P47-52)
【作者】Langer,K;邓志贤
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TF538.63
【相关文献】
1.邯钢2000m3高炉喷吹煤粉系统的自动化控制 [J], 姚伟;潘顺通;张润泽
2.柳钢高炉喷吹煤粉控制系统的应用实践 [J], 林锋;韦金珍
3.PLC在高炉喷吹煤粉控制系统中的应用 [J], 姚桐;常俊杰;牛自强
4.Controllogix5000控制系统在高炉喷吹煤粉生产中的应用 [J], 李付民
5.PLC在高炉喷吹煤粉控制系统中的应用 [J], 姚桐;常俊杰;牛自强
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高炉喷煤量算法模型的优化改进
算法中取样信号被放大到 3 600 倍产生的误差， 直 接反映了喷吹罐实际喷吹煤量， 小时喷煤量数据更 加准确可靠， 提高了喷吹的精准性。
夏江波
高炉喷煤量算法模型的优化改进
2016 年第 5 期
料罐重量/t
M2 M0
在算法模型中， 建立一组 60 位的寄存器 W， 采集二 次滤波值， 即从倒罐后 5 min 开始每 5 s 采集一次经 过二次滤波后的罐重值， 并在每 5 s 的触发时间将罐 重值放入寄存器 W ［60］ 中。在第 1 个 5 s 的时刻将
收稿日期： 2016-01-08 作者简介： 夏江波， 男， 1982 年生， 2006 年毕业于安徽工业大学自动 化专业。现为山钢股份济南分公司检修工程公司高炉部工程师， 从事高炉炼铁自动化方面工作。
10
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前 言
高炉喷煤是高炉生产的重要组成部分， 在高炉
完成喷吹。首先 A 罐先泄压， 依次打开下钟阀、 下料 阀， 煤粉进入 A 罐中， A 罐罐重到达上限， 依次关闭 下料阀和下钟阀， A 罐进入待喷吹状态。当 B 罐罐 重下降到达 C 罐流化极限时， C 罐开流化阀； 当B罐 罐重下限到达时， C 罐进入预倒罐状态， C 罐依次开 充压阀和补气阀， 向罐内充压， 到达罐内压力上限 停止充压； 当 B 罐罐重下下限到达时， C 罐进入倒罐 状态， 此时 C 罐依次开启送煤阀、 补气阀和下煤阀， C 罐进入喷吹状态。同时 B 罐依次关闭下煤阀、 补气 阀和送煤阀， 停止喷吹， 接着 B 罐开始泄压， 执行流 程与 A 罐泄压相同。这样， ABC 3 个喷吹罐依次交 替作业， 喷吹工艺连续、 稳定进行。
高炉自动控制改造实践
高炉自动控制改造实践摘要：汉钢公司2#高炉自2011年建设投运以来，高炉面临着炉料、设备和内部冶炼环境的变化，操作难度非常之大，高炉运行时，原料的突发变化、煤气波动、设备故障、人员操作不稳定都会影响高炉的稳定运行。
因此，为全方位监控高炉生产，打造智能化高炉，针对自动化控制方面缺陷，通过科学对标及引进，在自动化控制方面，采用PROFIBUS-DP远程智能从站技术，在高炉炉顶设置西门子PLC从站，由光纤通信替代繁琐的控制线路；将2#高炉网络优化为环网，将传统线性通讯方式网络改造成星型拓扑，实现网络通信的冗余。
关键词：高炉；自动化；网络通信；环网；冗余一、前言汉钢公司2#高炉于2011年3月开工建设，2012年8月投入运行。
高炉容积2280m³，目前2280高炉利用系数设计为（2.4—2.7）t/m³d，喷煤比为（150—200）kg/t，年产铁水192万吨。
高炉内部高温、高压、反应环境复杂，高炉操作面临着炉料、设备和内部冶炼环境的变化，操作难度非常之大。
炉顶采用无料钟串罐式，控制系统为西门子S7-400H冗余控制系统，控制炉顶液压站、挡料阀、上密封阀、料流阀、下密封阀、均压阀、放散阀、布料器、温度检测、压力检测等设备，确保这些设备的正常运行，是保障高炉生产稳定顺行的基石。
相应控制系统控制部分设在炉底配电室PLC柜，输入信号和输出信号都需长距离电缆传输。
高炉运行时，原料的突发变化、煤气波动、设备故障、人员操作不稳定都会影响高炉的稳定运行。
二、高炉自动控制方面存在的问题：1.（1）高炉控制系统采用西门子PLCS7-400H系统，设置在炉底配电室PLC柜，输入信号和输出信号都需通过长距离电缆传输，随着电气元件及其线路的老化，压降、信号干扰、软故障、故障频发等问题，造成电气线路互为交叉，任何一个点出现问题（如继电器触点接触不良），将影响整个控制回路不能正常工作，进而影响高炉上料中断。
原电气控制系统整体设计冗繁，外部继电器控制线路复杂，故障频繁，效率低，随着电气控制系统电缆线路及电气元器件的老化，同时高炉自控系统较为落后，程序设计繁琐漏洞多、可读性差，对高炉的正常生产造成较大隐患。
基于高炉喷煤计算机控制系统的设计与研究的开题报告
基于高炉喷煤计算机控制系统的设计与研究的开题报告一、研究背景和意义高炉是钢铁工业生产过程中的关键设备之一，喷煤是高炉最主要的还原剂，对高炉冶炼工艺和经济效益具有重要影响。
随着计算机技术的不断发展，高炉喷煤计算机控制系统的应用已成为提高高炉生产效率、降低生产成本、保证产品质量的必要手段。
因此，研究高炉喷煤计算机控制系统的设计和优化，对于提高我国钢铁生产的科技水平和技术含量具有重要的意义。
二、研究内容和方法本论文旨在研究高炉喷煤计算机控制系统的设计与研究，具体内容包括：（1）高炉喷煤计算机控制系统的原理和架构分析。
（2）高炉喷煤计算机控制系统的硬件设计和软件开发。
（3）高炉喷煤计算机控制系统的仿真模拟和实验验证。
本论文采用文献资料法、实验研究法、数学模型法及计算机仿真法等多种研究方法。
三、预期目标和成果本论文的预期目标和成果有：（1）设计一套高炉喷煤计算机控制系统，实现自动化、智能化控制。
（2）通过仿真模拟和实验验证，验证高炉喷煤计算机控制系统的可行性和有效性。
（3）总结高炉喷煤计算机控制系统的设计和优化方法，为高炉智能化控制方面的研究提供一定的参考和借鉴。
四、研究进度安排论文计划三年完成，研究进度安排如下：第一年：对高炉喷煤计算机控制系统的原理和架构进行分析，并进行硬件设计和软件开发。
第二年：利用仿真模拟和实验验证高炉喷煤计算机控制系统的有效性和可行性。
第三年：总结高炉喷煤计算机控制系统的设计和优化方法，完成论文的撰写和修改。
五、研究的难点和解决途径高炉喷煤计算机控制系统的研究难点主要包括以下几个方面：（1）高炉喷煤传感技术的研究和开发。
（2）高炉喷煤计算机控制系统的仿真模拟和实验验证。
解决难点的途径包括：（1）参考现有研究成果，结合本论文目标和实际需要，开发符合高炉喷煤控制的传感技术。
（2）采用仿真模拟和实验验证相结合的方法，多维度、多角度地分析高炉喷煤计算机控制系统的优化结果。
六、论文的创新点本论文的创新点主要包括以下几个方面：（1）提出高炉喷煤计算机控制系统的硬件设计和软件开发方法，并对其进行系统化和集成化设计。
高炉喷煤给煤机控制系统优化改造
高炉喷煤给煤机控制系统优化改造石琳芳【摘要】高炉喷煤系统中的给煤机是煤粉磨制的关键环节,其控制系统直接制约给煤机的运行.为保证给煤机控制系统的高效工作,技术人员对控制系统进行优化,由原先单一转换开关控制改造为转换开关和中间继电器,利用中间继电器可靠稳定的结构优势,简化控制过程,加强控制效果,解决调试中带来的问题,进一步优化操作方式.改造后,给煤机的故障率下降了33.3％.,保障了高炉的正常用煤.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2017(039)006【总页数】2页(P56-57)【关键词】给煤机;控制系统;转换开关;中间继电器【作者】石琳芳【作者单位】山钢股份莱芜分公司炼铁厂,山东莱芜271104【正文语种】中文【中图分类】TF3251 前言山钢股份莱芜分公司炼铁厂5#、6#1 080 m3高炉冶炼过程中采取喷吹煤粉的工艺技术，煤粉靠压缩空气或者压缩空气和氮气将其从煤粉仓输送至高炉炉缸。
在制粉过程中，首先将配好的原煤经过皮带运输机输送至原煤仓，再经给煤机进入中速磨，实现煤粉制作的全过程。
其中，给煤机是原煤仓与中速磨的纽带，是实现煤粉磨制的重要环节。
应高炉连续生产的需求，煤粉磨制不间断，为此就要求给煤机运行保持顺畅，这对其控制系统提出了更高要求。
2 给煤机结构及控制系统组成2.1 结构及工作原理给煤机传动结构是由给煤机皮带马达、皮带电机风扇、清扫机马达以及油泵马达组成。
在三相380 V电压给定下，给煤机传动系统各部件同时得电并开启。
在此条件下给煤机利用皮带拖动原煤运行，当原煤从煤仓被皮带拖出后，在胶带的带动下，靠自重与皮带之间的摩擦力平稳地向前移动，从而实现连续、均匀地给煤。
2.2 控制系统煤机实现整个过程靠的就是给煤机的控制系统，其主要包括微机电子皮带秤仪表、变频器［1］、电流隔离器以及中央控制室的微机4个工作单元。
给煤机各单元之间工作原理见图1。
给煤机的操作分为就地操作和主控室PLC操作两种。
高炉喷煤自动控制系统设计
高炉喷煤自动控制系统设计作者：李晓鹏张青旺来源：《科学与财富》2017年第01期摘要：随着科学技术的不断发展进步，人们对钢铁的产能与产品质量要求也一直在不停的提高，这加速了钢铁行业的快速发展。
高炉喷吹焦炉煤气的工艺越来越广泛应用于我国冶金企业，而自动化控制系统是实现高炉喷吹焦炉煤气工艺目标不可缺少的控制解决方案。
本文介绍了高炉喷煤技术发展趋势、以及高炉喷煤自动化控制系统的组成和功能。
关键词：高炉；喷煤；自动控制一、高炉喷煤技术发展趋势高炉喷煤技术是钢铁生产过程中大幅度降低焦比和生铁生产成本的重要技术措施，同时也是推动钢铁生产工艺流程技术更新升级的核心力量。
自20世纪80年代初，高炉喷煤技术在钢铁生产工艺中得到广泛推广使用以来，在大量研发人员的共同努力下，各国钢铁厂的高炉喷煤量也有了很大提高。
我国经过最近十来年的研发和工程实践，高炉喷煤技术也取得了很多令人满意的成果，推动钢铁生产的快速发展。
富氧喷煤技术、氧煤喷吹技术、粒煤喷吹和配煤混合喷吹技术等新技术在钢铁生产高炉喷煤系统中得到广泛推广应用。
高炉喷煤系统由于工作原理复杂、专业性较强等因素的影响，在钢铁生产自动控制系统中具有非常重要的地位，因而对整个高炉喷煤系统各环节动作保护的可靠性、灵敏性、精确性等均有很高的要求。
高炉喷煤系统虽然整体结构较为复杂，但是各电气设备相互间的连锁工作原理较为简单，工艺流程较为系统。
随着各种喷煤技术的不断开发和在工程实践中的广泛推广应用，高炉喷煤控制过程均离不开相应的自动控制系统，也就是说相应技术的产生必须有对应控制系统模型作为支撑，以发挥出其应有的功能效果。
因此，在结合高炉喷煤系统的总体流程方案的基础上，构筑高效精确的高炉喷煤自动控制数据模型和计算机可视化监视控制系统是钢铁企业自动控制工作人员研究的一个重要课题。
二、高炉喷煤自动化控制系统的组成高炉喷煤自动化控制系统包括两套PLC控制站，高炉喷煤PLC控制站和焦炉煤气加压站PLC控制站。
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（ ２ ） 给煤机 及其 附属 设备 的逻 辑控 制 采用 继 电器实 现 ，
故障率高 。 （ ３ ） 空 压机控 制 器件Ｐ Ｌ Ｃ 模 块长期 在高 温下 运行损 坏 频
繁 ，维修困难 。 （ ４ ） １ ４ 台空压机未实现集 中监控 ，岗位人劳动强度 大 ，
不利 于设 备 隐 患 的及 早 发 现 。
改造 与更 新
４ ｌ 。 ｌ ４。 ． ．
｜
投 ｉ
｜ 蚤
文章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ０ ７ １ １（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ ５ ５ — ０ ２
高炉 喷煤 自动化控 制 系统 的优化
渠 成 全
（ 山东莱钢建设公 司建安分公司 ，山东 莱芜 ２ ７ １ １ ０ ４ ）
一
、
存 在 的主 要 问题
ｆ １ ） 更换变频器 。 原 给 煤 机 流 量 控 制 采 用 西 门子 Ｂ Ｗ５ ０ ０ 积 算 仪 ，具 有 双
（ １ ） 原给煤机 皮带 电机 驱动变 频器 的灵敏度 较差 ，与西
门子 Ｂ Ｗ５ ０ ０ 积算仪 的强大 功能不 匹配 ，导致积 算仪部 分功 能 无法 使 用 ，现 场部 分 数据 不 能准 确 掌 控 ，影 响 给煤 精
Ｐ ７ Ｏ ０ 选择命令源
Ｐ ７ ０ １ 数字输入１ 功 能
端子控制
正转
３ ４
Ｐ ７ Ｏ ２ 数字输入２ 功能 Ｐ ７ Ｏ ３ 数字输入３ 功能
３ ９
直流制动 故障复位
５
６ ７
Ｐ ７ ０ ４ 数字输入４ 功能
Ｐ ７ ３ ｌ 数字输 出１ 功能 Ｐ ７ ３ ２ 数字输 出２ 功能
３ ． 空 压站 的集 中监 控
１ ４ 台空压机均采用西 门子ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ ，为实现整个空 压
机系统的 自动控制 ，新加增一 台ｓ ７ — ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ 做 为控制 系统 主
站 ，将 １ ４ 台 空压 机 ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ 做 为 从 站 ，由 此 实 现对 所 有 空
１ ． 给煤机 电气控制 系统 的改造
实测 给煤率 （ 至集控 室）
远 方蛤定倌 （ 来 自集拧 室）
２ ０ １ ３ 年２ 月 Ｉ 中 国设备工程
５ ５
鼍 氯： ＿ 版
积算器的面板上读取 。其控制原理见 图１ ，ＭＭ４ ４ ０ 变频器 主 要参数设置见表１ 。
表１ ＭＭ ４ ４ ０ 变 频 器 主 要 参数 设 置
成。
（ ２ ） 逻辑控制 。
改造后ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ 控制器主要负责 电气逻辑控制及保护 回路 ，因其 具有灵 活的编程 、扩展 功能 ，方便修改 ，较原 系统 的电气 回路接线 简便 、维护 方便 ，极 大地提 高了 系统 的可靠性 。ｓ ７ — ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ 控制 功能主要包括 ：给煤机 的遥 控 、
序号 功能号 １
２
改造与更新
括工艺动作 动 、排气阀动作和冷却系统动作判断等） 、报 警及警报处理 、模 拟量 采样 （ 温度和压力） 、画面更换 、通 信 等 几部 分 ；联 调 程 序 设 计 主 要 根 据 目标 压 力需 求 通 过
功能
名称
参数设置 ２
１
Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５ 通信 口处理多台设备的逻辑增减 。 ②人机界面设计 对空 压机本身控 制来讲 ，除了对气量 调节要能 自动控 制外 ，更主要 的是对其运行状 态要能控制 ，运行 的参数要 能显 示和设置 ，运行的安全（ 故 障 、超载） 要有可靠 的控 制 。
１ ５
５ ２ ． ２ ５ ２ ． ７
同定频 率设定值
变频器正在运行 变频器报警
使用Ｔ Ｄ ４ ０ ０ Ｃ ，可 以查 看 、监视和更改应用 程序 固有 的过 程
变量 ，实现 与应 用程序 的交互 。其 文本 显示 以及与其他 数 据的组态可使用 “ Ｋ ｅ ｙ ｐ ａ ｄ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｒ ”和 “ 文本显示 向导”完
度。
称重传 感器平衡 功能 ，能排除不均 匀侧 向负荷 的影 响 ；具
有 在 线 标 定 、批 量 处 理 、湿 度 补 偿 、倾 斜 补 偿 等 功 能 ； 双
路Ｐ Ｉ Ｄ 调节 功能。 为与其 强大功 能配套 ，本次 改造用矢 量控 制型ＭＭ４ ４ ０ 变频器替代原 国产变频器 。改造后 Ｂ Ｗ５ ０ ０ 执行流量Ｐ Ｉ Ｄ 调节
二 、 改进 方 案
功能 ，根 据设 定 的给煤 量信 号 （ ４～２ ０ ｍＡ ） 及 现 场称 重传 感
器 、速度 传感器信号 ，经Ｂ Ｗ５ ０ ０ 积算仪处理 后通过Ｐ Ｉ Ｄ 输 出 ｆ ４ —２ ０ ｍ Ａ ） 控制变频 器的频率输 出 ，从 而将给煤 量控制在设 定值 上 。给煤 机有 “ 手动 ” “ 自动”两种 操作 模式 。 “ 手 动”时给煤 量 由频率 调节旋钮 调节 。 “ 自动 ”时给煤 量设 定值 由集控室 给 出。两种控 制方式 实际 给煤量均 从Ｂ Ｗ５ ０ ０
摘
要 ：针对高炉喷煤 系统存 在的 问题 ，对 给煤机及空压机 控制系统加 以改造 ，解决 了因给煤机故障造
成的制粉停 机故 障 ，并 实现了空压站的集 中监控 ，降低了岗位人员的劳动强度 。 关键词 ：喷煤 系统 ；节焦增铁 ； 自动化控制
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｅ ５ ３ ８ ． ６ 文 献标 识 码 ：Ｂ
停止 、就地控制 ，启动停止控制 ，清扫 电机 的 自动 、停止 、
手 动控制 ，给煤 机闸 门开关 动作等 ，同时根据 各种故 障报 警 信号进行 逻辑跳 闸保 护动作 。通过 改造增 加了停机 报警
压 机数据 的采集与处理 。通过在各空 压机从站 中加装西 门 子Ｐ ｍｆ ｉ ｂ ｕ ｓ Ｄ ｐ 通信模块Ｅ Ｍ ２ ７ ７ ，敷设 Ｄ Ｐ 通 信 电 缆 ， 同时 ｓ ７ — ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ 的选型上需要带Ｄ Ｐ 通信端 口，本次西 门子Ｐ Ｌ Ｃ 选