薄巍

摘 要：炼铁高炉内部是一个高温、高压的还原性密闭空间，高炉顶压是高炉炉况的一个重要参数，它是整个高炉炉内的气体流动、高炉透气性的一个综合体现。高炉顶压的稳定有利于高炉内铁矿石的还原反应，一个1000m3以上的炉况良好的高炉，顶压的波动范围不会超过±3kPa。这就给高炉的自动化控制提出了更高的精度要求。本文主要介绍了宣化钢铁公司2500m3高炉的顶压控制系统。

关键词：设备冗余 前馈控制 过程站

中图分类号：TF54 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0004-02

1 宣钢2500m3高炉控制系统

宣钢2500m3高炉的控制系统采用美国ABB公司的AC800F控制系统。其PLC控制硬件分为炉顶系统、上料系统、水冷系统、喷煤系统、热风系统和本体系统6个过程站，其中顶压的输入输出控制涉及炉顶系统和本体系统两个过程站。

2 顶压反馈系统

宣钢2500m3高炉的顶压是通过4个减压阀组来调节，4个减压阀组后在串联TRT（余压发电）系统，在调节高炉顶压的同时，可以进行发电。

2.1 硬件的冗余设计

首先，在炉顶控制站安装两个顶压A、B反馈信号，在本体控制站安装两个顶压C、D反馈信号，这两对信号再分别进行比较，各选出一路正常信号炉顶上升管压力1和炉顶上升管压力2输出到TRT。

其次，把从主控室到动力厂TRT的信号传输线设计为2路。信号分别由本体控制站输出模件与炉顶控制站输出模件给出。TRT静叶调节时，主要选择1路信号进行调节，如果1路信号发生故障，程序自动地调节到2路上进行调节，不会影响高炉生产。设计图如图1所示。

2.2 程序的冗余设计

顶压反馈保护程序通过ABB的AC800F9.1编程实现的，如果两个顶压反馈都正常（是否正常，通过程序自动判断：两个顶压值求差，取绝对值，如果该值﹤5，认为正常），则由工长通过顶压趋势判断，哪一个波动更小，就在操作员站的操作画面上通过按钮选择哪一个；如果两个顶压有一个不正常（顶压差的绝对值≥5，表明两个顶压相差较大，其中某一个可能有故障），则进行进一步自动判断。根据顶压调节原理，在顶压稳定、调节正常的情况下，顶压设定值和反馈值应该是趋于等值的。那么用两个顶压值分别减去设定值，如果有一个其差的绝对值≥3，说明该顶压有故障，程序自动切换顶压值到绝对值<3的那一个上。最坏的情况，如果两个顶压都不正常，那么属于紧急情况，可自动选择到与顶压值相差无几的除尘器后煤气出口管压力。具体程序见表1。

在本体操作站上的炉顶上升管压力2的获得可参考表2。

3 顶压调节系统

为了控制炉顶压力，在炉顶安装了4个减压阀：减压阀A、减压阀B、减压阀C、减压阀D。其中减压阀组A、C开度的反馈信号接在本体控制站。减压阀组B、D开度的反馈信号接在炉顶控制站。同顶压信号一样，起到了双保险的作用。

減压阀组执行机构在程序上是通过PID进行调节的，控制输出到执行机构的电流（4～20mA），从而控制减压阀组的开度大小。4mA代表输出到减压阀是0%的开度信号，20mA代表输出到减压阀是100%的开度信号，中间的开度值与电流信号成线性关系。PID参数块通过顶压设定值与反馈值的偏差，自动调整输出电流，控制减压阀组的开度大小，使顶压的实际值趋近于工长的设定值，维持高炉顶压的稳定。

同时，我们在设定值的输入上也采取了保护措施。顶压的设定需要高炉操作工长根据高炉的实时炉况在高炉操作画面上输入设定值。我们从安全角度考虑，在程序上给这个设定值设置了一个上限300（可在线修改），即工长如果不小心输入了比300大的值，程序就会自动屏蔽，并弹出对话框提示工长进行了错误的操作。

4 结语

宣钢2500m3高炉的顶压控制系统自投用以来，一直运行稳定，顶压波动范围控制在±3kPa以内。高炉生产从来没有出现过因为工长失误或者模件损坏或者信号不正常而影响其顶压调节的事故。保证了工艺生产过程稳定，为提高宣钢生铁的产量和质量奠定了良好的基础。

参考文献

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[2] 张克宏.高炉炉顶压力控制技术[J].电气时代，2008（6）：140-142.

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