1前言
冶金焦炭是煉鐵高爐的還原劑熱源和骨架隨著高爐煉鐵技術的進步對焦炭質量要求越來越高焦炭質量對高爐冶煉的影響愈來愈明顯已成為限製高爐生產發展的因素之一如表1所示數據顯示焦炭物理性能對煉鐵指標的影響顯著。
表1焦炭物理性能對煉鐵指標的影響

在煉焦生產中配合煤的配比準確率不僅影響化驗室配料計算的目標值而且對後續煉焦產品的質量都有極其重大的影響配比準確率是焦炭質量控製的野前哨冶是焦炭質量控製中首要解決的問題。保證配合煤配比準確率的關鍵在於配料秤控製係統的精度於是在原有基礎上研發高精度的配煤配料秤控製係統提高配合煤配比準確率進一步提升焦炭質量。
2原有配煤配料秤控製係統存在的問題
2.1 配合煤配比準確率低於行業先進水平

統計表如表2所示院老區為96.22%新區為97.08%雖然已達到老區＞95%新區大於97%公司要求但距同行業98%的先進水平有差距
2.2 配料控製係統架構存在問題
焦化老區配料係統由長沙博越設計一期於2003年完成實現1-5#煤倉PLC控製曰二期於2005年完成實現6-10#煤倉PLC控製控製係統架構如圖1所示
焦化新區配料係統由徐州衡器設計2007年投用控製係統架構如圖2所示

表2焦化廠2017年新、老區配料係統配比準確率統計表

1新老區配料控製係統都是10多年前設計設計思路局限性明顯控製係統架構各自為陣必須整合優化重組配料重量數據采集設置及監視用的HMI隻有一台運行軟件由供應商采用第三方軟件如編寫供應商考慮到知識產權的問題將HMI軟件打包封鎖在指定硬盤內軟件已不能適應當下配煤需求而且一旦硬盤損壞係統將無法修複導致配料停產。
2配料係統將稱重儀表放在控製層稱重數據采集圓盤給料機的速度控製通過串口與HMI進行數據交互都由稱重儀表完成由於受通訊協議的製約稱重儀表故障采用通用型稱重儀表無法替代隻能采用價格昂貴的同型號的稱重儀表。
3老區配料一期二期給煤控製方式存在差異一期1-5#煤倉采用的是稱重皮帶和圓盤雙調速控製二期6-10#煤倉采用的是圓盤單調速皮帶秤恒速控製一期配料雙調速控製設備故障率高二期配料單調速控製穩定可靠。
2.3老區配料秤使用精度低
老區配料係統由於稱重框架存在變形皮帶張力不穩皮帶易跑偏計量托輥易卡住刮皮器清煤不淨速度傳感器斷軸壓力傳感器無法在線調校等諸多因素嚴重影響了配料秤使用精度
3采取的技術措施
針對焦化配料係統存在的問題結合在線設備運行狀況和工藝需求以提升配料精度為目標降低設備故障率降低維護成本增強維護保障為核心重新研發一套配料穩定精度高操作簡便易於維護的新型配料控製係統
3.1研發新老區配料控製係統的新架構
研發配料係統新的架構采用將老係統架構分級分批重組實現HMI冗餘PLC控製係統升級通訊方式統一為以太網解決稱重儀表通用性問題及統一調速控製模式改造費用低且確保連續生產
1將稱重儀表從控製層降至設備層取消其通訊功能控製功能僅作為稱重數據采集器將數據傳至PLC圓盤調速功能由PLC接管
2統一調速控製方式院即稱重皮帶為工頻恒
速控製給料機由PLC控製變頻器自動調速
3將老區一期二期兩套PLC整合為一套PLC可消除兩套PLC之間數據通訊的延遲和故障
4將新區配料係統控製站低端的PremiumTSXP57104M處理器取消該站整合為備煤係統的子站CPU升級為PremiumTSXP573634M處理器提升了處理器的處理能力和運算速度新老區配料控製係統的架構重組後達到了預期目標配料係統新的架構如圖3圖4所示

3.2研發高精度配煤K8凯发登录入口控製算法
經過對焦化配煤工藝的深入調查研究確定圓盤速度控製基於PID調節為核心輔以配料自K8凯发大酒店天生赢家程序和濾波程序的K8凯发登录入口控製算法提高了配料係統配比準確率
1設定K8凯发登录入口值計算
用戶輸入院下達配比含水量每小時幹煤總量由這3個值計算出各煤種在一小時內應該配的煤量設定K8凯发登录入口值設定K8凯发登录入口值=每小時總幹煤量下達配比/1-含水量
2圓盤速度控製采用PID調節
3研發配料自K8凯发大酒店天生赢家程序院PID調節的比例積分和微分作用需要一個穩態的過程比如在係統開機前20s圓盤的速度沒有跑起來測量值將遠小於設定值此時投入自動調節PID調節控製器將給煤盤變頻器輸入接近50Hz的速度下煤量太大導致主皮帶堵料因此研發配料自K8凯发大酒店天生赢家程序將煤盤停機前的速度記下作為下次開機前20s煤盤是手動頻率給定值開機20s後再將PID調節投自動。
4研發濾波程序院配料係統的物料從煤盤落
皮帶秤上由於重力作用對秤的衝擊不可避免必然造成瞬時值的波動設計濾波程序將瞬時值濾波後再給PID調節使PID調節器輸出更平穩。
3.3研發了新老區配料控製係統的操作監視畫麵
重新設計研發配料係統HMI監視操作畫麵將老區配煤畫麵融合至備煤IFIX平台上將新區配煤畫麵融合至備煤INTOUCH平台上這樣即不需要新增HMI又可實現HMI冗餘升級後的配料係統操作畫麵如圖5所示曰升級後的配料參數設置界麵如圖6所示
3.4新老區配料生產數據查詢係統的研發
1老區配料采用基於IFIX平台麵向Web應用的生產數據查詢係統實現數據更新實時自動存儲網頁方式查詢方便流程如圖7所示

2新區配料采用基於Intouch平台以為研發平台sql2000數據庫運用的生產數據查詢係統實現數據更新實時自動存儲Excel表格方式查詢方便流程如圖8所示
3.5新老區配料控製係統的控製程序研發
原配料係統控製邏輯簡單僅僅考慮設備的逆起順停沒有考慮斷料超料的聯鎖沒有考慮操作人員校秤過程中不便之處本次升級直接根據工藝要求和用戶需求進行研發。

正常啟動院配料係統在所有條件都滿足的情況下可以自由的選擇參與配料的小皮帶按照備煤大皮帶M1前進的方向小皮帶從後向前依次延時啟動設定時間剛好能將小皮帶上配煤送達下一級小皮帶的下料口圓盤機則落後小皮帶5秒啟動避免配煤在圓盤下料口形成堵塞係統完成啟動正常停機院圓盤機按照與啟動相同的順序停機相互間延時與啟動間隔相同小皮帶則落後圓盤10秒停止小皮帶有充分時間輸送完餘煤聯鎖停機院係統在收到急停斷料超料報警或失去備煤大皮帶M1運行信號後配料係統將停止運行。
3.6斷料超料報警及聯鎖程序研發
斷料指的當配料係統在配料過程中下料量遠小於預設值時判定斷料曰超料是指當配料係統在配料過程中下料量遠大於預設值時判定超料斷料超料如不能及時中斷配料將對配料係統配比準確率影響非常大。
為了防止配料係統某個倉出現瞬時值持續低於或髙於設定值特設置斷料和超料報警聯鎖當實際K8凯发登录入口值小於設定K8凯发登录入口值的20%時發野斷料聲光報警冶曰當實際K8凯发登录入口值大於設定K8凯发登录入口值。得120%時發野超料聲光報警冶曰持續30秒聯鎖停機。
3.7重新設計老區配料係統秤架選型
將老區原有的10台長天博越生產的精度為1%的皮帶秤用安徽銅陵三若電子生產的精度為0.5%的皮帶秤替換
稱重傳感器選用美國世銓公司生產的S形拉式稱重傳感器並采取把稱重傳感器安裝在矩形方鋼中使傳感器不受外部條件諸如塵土水堆料等的影響以保證係統的精度並采用充氮密封拉力傳感器具有良好的防水防塵等性能。
皮帶機機架采用矩形鋼製作結構牢固穩定可靠輸送機架稱重橋架托輥滾筒的強度撓度抗振穩定性等方麵都比原來的增強。
皮帶長度由原來的3100mm加長至3500mm這樣圓盤給料機落料口離稱重框架的距離加長了40mm大大減少了落料對稱重框架的衝擊。
4實施效果
新老區配料係統2018年7月全麵升級完成後項目組對係統進行全程跟蹤並繪製配比準確率統計表如表3表4所示數據顯示新老區配料配比準確率有了提高本次研發的措施是行之有效的。

經過升級改造後新老區配料的配比準確率已上升至98%以上達到同行業先進水平焦炭質量穩步提升新區5#6#焦爐M40上升1.32%M10下降0.15%CSR上升0.04%老區1#2#焦爐M40上升2.04%M10下降0.35%CSR上升0.01%老區3#4#焦爐M40上升1.40%M10下降0.32%CSR上升0.01%如表5表6表7所示

5結束語
自主研發的焦爐配料係統將稱重儀表設在設備層配料係統控製改為以PLC為主導采用以太網通訊實現HMI冗餘控製手段更加靈活研發的高精度K8凯发登录入口控製算法以圓盤速度控製基於PID調節為核心輔以自K8凯发大酒店天生赢家程序和濾波程序的配料模式使配料係統配比準確率大大提高研發的生產數據查詢係統為生產管理提供實時準確的數據。

文章來源於網絡轉載，侵刪