宇电AI-708J操作器/伺服放大器在高炉生产中的应用

作者：李付民  邯郸钢铁集团公司自动化部工程技术中心    河北邯郸

[摘要]  文章从工程概况、控制工艺要求、控制设计、应用说明、使用效果等方面详细介绍了宇电产品在450m3高炉生产中的应用。实践证明，宇电操作器/伺服放大器为高炉稳产高产提供了良好的自动化保障。
[关键词]  450m3高炉  炉顶压力控制  热风温度控制

工程概况
    某钢厂450m3高炉于2005年10月开始建设，2006年6月底正式投产出铁，年产生铁45万吨，利用系数 3.0。经过技术论证，从系统综合性价比考虑，高炉及热风炉基础自动化控制系统选用了施耐德公司的QUANTUM 系列PLC产品，主要仪表选用了厦门宇电具有二合一功能的AI-708J操作器/伺服放大器。

控制工艺要求
炉顶压力控制
    功能：保持高炉炉顶压力的稳定是高炉生产操作的一项首要工作。稳定炉顶压力能起到稳定煤气流，促进高炉顺行的作用。因此，在操作中要及时调整顶压调节阀阀位，使其能将顶压调稳，避免顶压上下尖峰波动，从而避免炉况波动。450m3高炉的炉顶压力一般稳定在90±5 KPa。
    选型：这是高炉生产中zui重要的调节阀，由于此阀调节频繁，管道压力高，因此对阀的控制质量要求zui高。顶压调节阀一般由三个阀门并联组成阀组联动使用。该阀组中一般有一个管径相对较小的阀门，以实现灵活控制。
    控制方式：顶压三组阀常采用两阀手动开至某一固定角度，第三个阀门投入自动控制。控制信号走向是：PLC－AO输出模板－3路4~20mA信号－AI-708J－调节阀门。炉顶压力调节阀工艺图见图1：
                    
阀1
                                    
阀2       
高炉除尘后                  煤气管网
阀3     
                                                 
图 1
热风温度控制
    功能：通过自动调节混风阀开度将适当配比的冷风掺入热风管道中，控制送往高炉热风围管的热风温度在1100±20℃内。28个风口将热风送入高炉内。
    选型：选用220VAC供电的电动连续调节阀。
    控制方式：由于调节较为频繁，必须投入自动控制。PLC－AO输出模板－4~20mA信号－AI-708J－调节阀门。一般采用单回路PID控制。

控制设计
    AI-708J操作器特点：（1）、集成手操器和伺服放大器功能，与PLC系统很好配合。（2）、可以实现手自动的双向无扰动切换，特别是手自动切换缓变功能使得控制更加平稳、方便，简化了PLC控制程序的编写。(3)、功能丰富齐全，面板显示一目了然。（4）、采用模块化结构设计，驳接信号类型多。（5）、质量稳定，运行可靠。（6）、抗干扰性能符合电磁兼容（EMC）的要求。（7）、方便的参数锁功能。根据实际情况，经常需要现场岗位人员对部分参数进行修改及调整，而目前大多数仪表是对所有参数都上锁，AI-708J操作器/伺服放大器只有被定义的参数或程序设置才能显示，其它参数不能显示和修改，这样极大地提高了参数修改的速度，又避免了重要参数被误修改，受到了岗位人员的极大欢迎。（8）、使用操作简单方便，随设备的说明书介绍详细实用。
2、PLC、电动调节阀与AI-708J操作器/伺服放大器的电气接线图见图2：

图 2
应用说明
1、高炉生产主画面见图3：

图3
2、操作器应用：本高炉共使用AI-708J操作器/伺服放大器4台，其中炉顶压力控制3台，热风温度控制1台，具体见高炉生产主画面。
3、顶压、热风温度控制操作说明：
（1）、通过上位机控制顶压或热风时，必须将操作器通过A/M按钮置于“自动”位置。否则将操作器置于“手动”位置，通过“向上三角形”    或“向下三角形”     来调节阀门的开度。
（2）、阀门自动控制时：在上位机操作面板窗口将“手自动切换”按钮置于“自动”状态，在“自动时设定顶压（热风温度）”输入框内设定生产需要的炉顶压力或热风温度值，则PLC将进入PID自动调节程序，通过与阀位反馈信号比较后动态输出4~20mA信号给AI-708J，再输出给电动调节阀。
（3）、阀门上位机手动时：在上位机操作面板窗口将“手自动切换”按钮置于“手动”状态，此时“自动时设定顶压（热风温度）”输入框内数据不起作用，在“手动时设定阀位输出”输入框内输入需要的阀门开度值，则PLC的PID自动调节程序停止执行，输出4~20mA信号给AI-708J，再输出给电动调节阀。

使用效果
    高炉投产后，由于自动化控制设备提供了良好的外部保障，各项控制性能*符合生产
工艺要求，特别是AI-708J操作器/伺服放大器的稳定可靠运行保证了高炉操作的重要参数―――炉顶压力和热风温度的稳定调节，使得高炉开炉15日内就迅速达产达效，利用系数达到3.0，顺利实现了设计目标。