武鋼一號(hào)高爐有效容積2200，2001年大修改造中，引進(jìn)了盧森堡PW公司的專利技術(shù)——INBA水渣處理法。其主要設(shè)備有：?；?、冷凝塔、脫水轉(zhuǎn)鼓、渣皮帶、各種泵等。高爐設(shè)有東西兩個(gè)出鐵口，各有一個(gè)?；洹⒁粋€(gè)冷凝塔，其他均為公用。近十年來(lái)，在INBA使用過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)高壓回水泵突然停機(jī)、轉(zhuǎn)鼓運(yùn)行過(guò)程中突然停止、轉(zhuǎn)鼓嚴(yán)重帶水等諸多問(wèn)題，造成INBA事故急停，致使INBA作業(yè)率不到70%，大大低于設(shè)計(jì)的期望值，所以從2011年2月底，進(jìn)行了為期一個(gè)月多的中修改造。

　　一、事故原因分析

　　1、高壓回水泵突然停機(jī)原因

　　高壓回水泵是由高壓變電所供電，但其啟停是受INBAPLC控制，控制信號(hào)是由電纜給變電所。其突然停機(jī)主要有以下兩個(gè)原因：（1）INBA一直使用人工操作臺(tái)控制，由于十來(lái)年未對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，老化現(xiàn)象嚴(yán)重，線頭絕緣層過(guò)厚，二十四伏正電源到操作臺(tái)僅僅只有十幾伏，引起操作臺(tái)上的信號(hào)點(diǎn)閃動(dòng)。（2）由于現(xiàn)場(chǎng)操作箱老化破損嚴(yán)重，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)線接地、現(xiàn)場(chǎng)選自動(dòng)的信號(hào)閃動(dòng)的問(wèn)題。只要操作臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)操作箱信號(hào)閃動(dòng)，高壓回水泵運(yùn)行連鎖條件不足，都會(huì)造成高壓回水泵突然停機(jī)。

　　2、轉(zhuǎn)鼓運(yùn)行過(guò)程中突然停止原因

　　轉(zhuǎn)鼓由油馬達(dá)經(jīng)鏈條來(lái)驅(qū)動(dòng)，油馬達(dá)依靠液壓站提供動(dòng)力，液壓站有兩臺(tái)互為備用的液壓泵能連續(xù)可靠地保障必要的動(dòng)力。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)水位的變化，通過(guò)模擬量輸出模塊輸出一個(gè)-10V～+10V的電壓信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)液壓泵前比例閥的開(kāi)度，以此控制液壓油的流量，最終達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓速度的目的。其突然停止的原因是：渣流量增大過(guò)快時(shí)。原先PLC程序控制響應(yīng)過(guò)慢，當(dāng)渣流量突然增大時(shí)，比例閥調(diào)節(jié)嚴(yán)重滯后，短時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓中渣積累過(guò)多，超過(guò)轉(zhuǎn)鼓最大承載負(fù)荷。

　　3、轉(zhuǎn)鼓嚴(yán)重帶水原因

　　轉(zhuǎn)鼓的主要作用是對(duì)水渣的脫水作用，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速在0.2至1.2之間，轉(zhuǎn)鼓帶水嚴(yán)重的原因是：轉(zhuǎn)鼓速度過(guò)快。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓速度過(guò)快時(shí)，就會(huì)造成脫水效果變差，轉(zhuǎn)鼓帶水嚴(yán)重，系統(tǒng)油壓增大，轉(zhuǎn)鼓速度就會(huì)進(jìn)一步加快。形成惡性循環(huán)，最終轉(zhuǎn)鼓將停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　二、采取的相應(yīng)技術(shù)改造

　　1、人機(jī)界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　由于操作臺(tái)故障點(diǎn)過(guò)多，不能記錄報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)，占地面積大，內(nèi)部接線比較復(fù)雜，不利于設(shè)備維護(hù)人員的日常維護(hù)等諸多缺點(diǎn)，逐漸被淘汰。在中修過(guò)程中，使用工業(yè)組態(tài)軟件Intouch設(shè)計(jì)了INBA人機(jī)界面，并將現(xiàn)場(chǎng)操作箱換新。

　　1.1INBA人機(jī)界面介紹

　　此人機(jī)界面操作模式均為三種方式：全自動(dòng)、手動(dòng)和機(jī)旁。主畫(huà)面采用菜單式切換模式，其操作簡(jiǎn)單、易掌握。設(shè)備單動(dòng)時(shí)，點(diǎn)擊該設(shè)備，彈出操作窗口，窗口上有操作按鈕、設(shè)備運(yùn)行指示等等，操作完畢關(guān)閉該操作畫(huà)面即可。在全自動(dòng)方式下，對(duì)單體設(shè)備可以手動(dòng)或機(jī)旁干預(yù)，而不影響整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)流程。這既減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，又減少了操作轉(zhuǎn)換時(shí)間，提高了冶煉速度。并且在人機(jī)界面上制作了強(qiáng)大的報(bào)警紀(jì)錄界面和歷史趨勢(shì)界面，這是操作臺(tái)無(wú)法比擬的，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，報(bào)警畫(huà)面就會(huì)以行為單位顯示該報(bào)警。這樣就可以更快地確認(rèn)故障點(diǎn)，及時(shí)分流，提高了工作效率，為INBA恢復(fù)正常運(yùn)行贏得了寶貴的時(shí)間。在該歷史趨勢(shì)界面上,可以查看從當(dāng)前時(shí)間到過(guò)去若干天相關(guān)數(shù)據(jù)的歷史曲線和相應(yīng)數(shù)據(jù)。為分析INBA近期運(yùn)行狀況提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。

　　1.2人機(jī)界面的優(yōu)點(diǎn)

　　不再使用操作臺(tái)進(jìn)行集中控制，改為工控機(jī)人機(jī)界面控制。這樣有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是控制更靈活，更精確；二是降低施工和維護(hù)成本。報(bào)警紀(jì)錄、歷史趨勢(shì)等在操作臺(tái)上難以實(shí)現(xiàn)的功能在人機(jī)界面中都得以實(shí)現(xiàn)。取消了操作臺(tái)，直接降低了備件和施工成本，由于我們一直使用人機(jī)界面監(jiān)視，現(xiàn)在增加了控制功能，但軟件訂貨費(fèi)用并沒(méi)有增加。取消操作臺(tái)后相應(yīng)的故障源也就不存在了，這樣就節(jié)省了維護(hù)成本，同時(shí)減少了設(shè)備故障耽誤。

　　2、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制引入閉環(huán)PID調(diào)節(jié)

　　為了保證渣流量突然增大，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)速度負(fù)反饋控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)組成如下圖1所示：

　　圖1轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)

　　PLC系統(tǒng)將傳感器采集來(lái)的系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓水位數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算作為設(shè)定值，并將轉(zhuǎn)鼓編碼器傳過(guò)來(lái)的實(shí)際速度講過(guò)函數(shù)運(yùn)算作為反饋值，兩者經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，最終得出一個(gè)比例閥的開(kāi)度值，來(lái)調(diào)節(jié)比例閥的開(kāi)度。

　　引入了PID調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性有了顯著的提高。PID的作用是通過(guò)對(duì)設(shè)定值與反饋值之間的比較，快速調(diào)節(jié)輸出，使兩者之間的偏差減小，工藝要求兩者在0.02rpm以內(nèi)，即便渣流量變化較大，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的精確控制。PID調(diào)節(jié)器加入前與加入后比較曲線，如圖2所示。其中，系統(tǒng)油壓為綠色、速度為紅色、渣流量為黃色。曲線后半部分為加入后的曲線，響應(yīng)速度明顯加快，并且幅值較小，更加穩(wěn)定。

　　圖2PID調(diào)節(jié)器加入前與加入后比較曲線

　　3、轉(zhuǎn)鼓速度曲線設(shè)計(jì)

　　轉(zhuǎn)鼓速度的PID控制器設(shè)定值是系統(tǒng)油壓、轉(zhuǎn)鼓液位各自進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算之后計(jì)算出來(lái)的相應(yīng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速相加得來(lái)的，系統(tǒng)油壓與轉(zhuǎn)鼓速度之間函數(shù)曲線如下圖3所示。

　　圖3系統(tǒng)油壓與轉(zhuǎn)鼓速度函數(shù)曲線

　　轉(zhuǎn)鼓液位與轉(zhuǎn)鼓速度之間函數(shù)曲線如下圖4所示。

　　圖4轉(zhuǎn)鼓液位與轉(zhuǎn)鼓速度函數(shù)曲線

　　通過(guò)增加PID調(diào)節(jié)器和對(duì)函數(shù)曲線的調(diào)整，比例閥對(duì)系統(tǒng)油壓及轉(zhuǎn)鼓水位的變化反映跟蹤較快并且相當(dāng)穩(wěn)定，改造后的系統(tǒng)油壓、速度和渣流量曲線如圖5所示，其中，系統(tǒng)油壓為綠色、速度為紅色、渣流量為黃色。由圖可見(jiàn)，渣流量變化時(shí)，系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓速度幾乎同時(shí)隨之變化。

　　圖5系統(tǒng)油壓、速度和渣流量曲線

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)此次中修改造，INBA的運(yùn)行狀況得到了很大的改善，并且之前存在的各種問(wèn)題從未出現(xiàn)過(guò)，為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、順產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，INBA系統(tǒng)的使用率從原先的不到70%提高到現(xiàn)在的98%，減輕了崗位的工作量。實(shí)踐證明，此次改造獲得圓滿成功，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，同時(shí)具有良好的社會(huì)效益。