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轉(zhuǎn)爐冶煉汽包水位控制方法

文檔作者：苗青張淋云文檔來源：山鋼股份濟(jì)南分公司自動(dòng)化信息技術(shù)公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月03日
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第37卷第4期
2015年8月
山 東
Shandong
冶 金
Metallurgy
V0l-37 No．4
August 2015
轉(zhuǎn)爐冶煉汽包水位控制方法
苗青，張淋云
(山鋼股份濟(jì)南分公司自動(dòng)化信息技術(shù)公司，山東濟(jì)南250101)
摘要：根據(jù)轉(zhuǎn)爐間斷性煉鋼特性，利用可編程控制器，依據(jù)汽包與給水系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)，對(duì)汽包上水量進(jìn)行合理的控
制與調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐汽包水位控制，提高了轉(zhuǎn)爐冶煉汽包水位控制的準(zhǔn)確性，滿足煉鋼廠汽包的最佳運(yùn)行要求。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐冶煉；汽包；水位控制；給水系統(tǒng)；程序設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—4620(2015)04—0054—02
1 前言
目前，國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煤氣回收的方法主要有濕法
(OG)和干法(LT)兩種，在OG或LT系統(tǒng)的上部煙道
處設(shè)置轉(zhuǎn)爐汽化裝置(余熱鍋爐)，汽化裝置的汽包
水位能否穩(wěn)定，不僅影響設(shè)備的安全和蒸汽的質(zhì)
量，還影響轉(zhuǎn)爐能否正常安全生產(chǎn)。汽包水位的控
制方式很多種，汽包上水閥一般為調(diào)節(jié)閥，也有采
用切斷閥控制。
連續(xù)性生產(chǎn)的鍋爐水位的控制，通常采用串級(jí)
三沖量或單沖量、兩沖量控制，為安全起見，采用兩
個(gè)調(diào)節(jié)閥(投一備一)；利用基于模型參考神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
實(shí)現(xiàn)水位自適應(yīng)控制；使用模糊PID控制器對(duì)水位
進(jìn)行控制。這些控制方式對(duì)汽包液位的檢測依賴
性大，一旦液位檢測有誤，控制便會(huì)無法進(jìn)行。對(duì)
于轉(zhuǎn)爐汽包基于間斷性煉鋼的特殊性以及吹氧期
和停氧期水位要求的急劇變化，上述控制方法都未
取得良好的控制效果。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)手段的不足，采用一種轉(zhuǎn)爐冶煉
汽包水位控制方法進(jìn)行液位控制。
2 水位控制方法簡介
2．1 影響汽包水位變化的干擾因素[¨
影響轉(zhuǎn)爐汽化裝置汽包水位變化的主要干擾
因素有：
1)給水量的干擾(吹煉期和非吹煉期)；2)蒸汽
負(fù)荷的變化(吹煉期和非吹煉期)；3)煉鋼過程中產(chǎn)
生煙氣的變化(吹煉期和非吹煉期)；4)汽包壓力的
變化(吹煉期和非吹煉期)；5)汽包水溫的變化(吹
煉期和非吹煉期)；6)汽包容器的結(jié)構(gòu)；7)除氧器、
汽包、給水泵的耦合響應(yīng)。
收稿日期：2015—02—27
作者簡介：苗青，女，1970年生，1993年畢業(yè)于北京科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
自動(dòng)化專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司自動(dòng)化信息技術(shù)公司高級(jí)
工程師，從事儀表、電氣自動(dòng)化控制工作。
其中，汽包壓力的變化并不直接影響水位，而
是通過汽包壓力升高時(shí)的“自凝結(jié)”和壓力降低使
“自蒸發(fā)”過程引起水位變化，且壓力變化的原因往
往是由于熱負(fù)荷和蒸汽負(fù)荷的變化引起的，故這一
干擾因素可歸并在其他干擾中考慮。
蒸汽負(fù)荷的變化是按用戶需要而改變的不可
控因素，而針對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)熱負(fù)荷變動(dòng)極大的狀況，
應(yīng)盡量避免水位波動(dòng)過大而造成給水量跟不上負(fù)
荷的變化。 _＼
由于冷水溫度比汽包飽和水的溫度低，給水量
變化后，使汽包中汽泡含量減少，導(dǎo)致水位下降，當(dāng)
突然加大給水量后，汽包水位一開始不立即增加，
而是存在一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，這樣就有可能還會(huì)出現(xiàn)短
時(shí)間內(nèi)給水量跟不上水位變化的狀況，給水溫度越
低，滯后時(shí)間越大。
2-2 汽包工作過程
轉(zhuǎn)爐吹煉過程中產(chǎn)生大量約1 600℃左右的高
溫?zé)煔?，在進(jìn)人除塵系統(tǒng)前，必須先經(jīng)過汽化冷卻
裝置，設(shè)置汽化冷卻裝置的目的是收集轉(zhuǎn)爐冶煉過
程中的高溫?zé)煔?，并將其冷卻下來，以便滿足下一
步除塵及煤氣回收的要求，保證轉(zhuǎn)爐煉鋼的安全生
產(chǎn)。汽化冷卻裝置的主要工藝設(shè)備有汽化冷卻煙
道、汽包(余熱鍋爐)、除氧器、蓄熱器等，汽包內(nèi)除
設(shè)有汽水分離裝置、給水分配裝置、加熱裝置外，還
設(shè)有加熱給水用的帶有混合和分配噴嘴的蒸汽加
熱裝置。一般來說，汽包的容積越大，其容水量就
越小，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。
卜升管開121
圖1 汽包結(jié)構(gòu)示意圖
煙道鍋爐管內(nèi)包括上升管和下降管，管內(nèi)的軟
水通過與煙氣進(jìn)行熱交換而汽化，產(chǎn)生的汽水混合
物進(jìn)人汽包，汽包主要起汽水分離器的作用，對(duì)軟
苗青等 轉(zhuǎn)爐冶煉汽包水位控制方法 2015年第4期
水進(jìn)行預(yù)熱并承載轉(zhuǎn)爐冶煉所需軟水的循環(huán)，保障
轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)。
3 控制過程實(shí)施b]
在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中根據(jù)吹氧期和停氧期兩個(gè)
不同階段，依據(jù)汽包容積和給水泵揚(yáng)程大小初步計(jì)
算每分鐘的上水量，汽包的容水量是一定的，因而
每爐吹煉時(shí)的上水量也就基本固定。因此，摸索一
個(gè)冶煉周期的汽包上水量，并利用給水泵變頻控制
的特性設(shè)置可調(diào)的上水時(shí)間段，在冶煉過程中間斷
性給汽包補(bǔ)水，從而控制上水量，即避免了汽包液
位檢測不準(zhǔn)給生產(chǎn)帶來了麻煩，又減輕了操作人員
的工作強(qiáng)度。
以210 t轉(zhuǎn)爐煉鋼為例，汽包額定工作壓力為
2．9 MPa(表)，汽包內(nèi)徑為O3 000 mm，筒體部分長度
11 000 mm，容積為一86 m ，即容水量為一86 t，給水
泵揚(yáng)程為660～540 rn，上水量為90～130 t／h，轉(zhuǎn)速為
3 000 r／min。汽包水位控制設(shè)給水切斷閥和排水切
斷閥，液位量程一750～+1 000 mm，報(bào)警水位為一650
m m ，與轉(zhuǎn)爐氧槍連鎖水位為一750 mm。轉(zhuǎn)爐冶煉周
期為35～40 min，其中吹氧時(shí)間約15 min。
為解決汽包水位不穩(wěn)的問題，通過在汽化系統(tǒng)
煮爐時(shí)試驗(yàn)各種不同方案，最終選定的最佳控制方
案是：利用給水泵變頻調(diào)速的特性，分為高速和低
速兩種速度，高速為50 rtz(可調(diào))，即電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，
上水為2．2 drain左右；低速為10 Hz以下(可調(diào))，給
水泵電機(jī)在此速度下基本不上水。整體水位的控
制分為吹煉期和非吹煉期，給水泵分別設(shè)有手動(dòng)、
自動(dòng)兩種控制方式。
給水泵在一個(gè)吹煉周期投高頻自動(dòng)補(bǔ)水時(shí)間
約為8～10 min左右(上水量約為l7 21 t)，水位保
持一100～300 mm左右。投低頻時(shí)間為5—7 min，此
時(shí)轉(zhuǎn)爐已吹煉13～15 min，轉(zhuǎn)爐氧槍可隨時(shí)停止吹
煉，轉(zhuǎn)入非吹煉期(氧槍提至待吹位)。
吹煉結(jié)束后，水位下降至一100～100 mm(一方
面是因?yàn)槠療煹廊杂幸徊糠窒模硗庵饕€是
因?yàn)檠a(bǔ)水時(shí)大量氣泡破裂水的體積縮小所至)，給
水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)入非吹煉期的補(bǔ)水控制，當(dāng)水位H<一>0mm時(shí)，給水泵
低速。
一個(gè)吹煉周期結(jié)束，等下一爐煉鋼時(shí)，操作人
員可根據(jù)上一爐的吹煉補(bǔ)水經(jīng)驗(yàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下一爐
補(bǔ)水時(shí)間。轉(zhuǎn)爐冶煉汽包水位流程見圖2。
控制方式為全自動(dòng)控制方式，在手動(dòng)控制下各
控制可解列。排水切斷閥在正常方式下，由操作人
員手動(dòng)控制開啟和關(guān)閉。
圖2 轉(zhuǎn)爐汽包水位控制邏輯流程
4 結(jié)語
系統(tǒng)投用后，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐汽包水位控制，降低了
對(duì)汽包液位檢測值的依賴性，避免了“虛假水位”對(duì)
汽包補(bǔ)水的影響，提高了轉(zhuǎn)爐冶煉汽包水位控制的
準(zhǔn)確性；汽包水位控制在一100 +350 mm，汽包壓力
控制在1．2～2．35 MPa，完全滿足煉鋼廠汽包的最佳
運(yùn)行要求，吹煉過程中水位控制平穩(wěn)，汽包壓力正
常，為轉(zhuǎn)爐煉鋼的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有利條件。
參考文獻(xiàn)：
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(下轉(zhuǎn)第59頁)
55
王艷芬 矯直機(jī)入出口升降輥安全連鎖控制 2015年第4期
“OFF”模式。
3 控制系統(tǒng)測試方案
測試時(shí)，需要電氣、機(jī)械、操作人員在現(xiàn)場協(xié)
助，具體步驟如下：1)將傳動(dòng)電機(jī)與升降輥傳動(dòng)軸
脫開。手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器模擬升降輥位置變化，并保
持編碼器不轉(zhuǎn)或者反方向轉(zhuǎn)。確認(rèn)在有控制命令
輸出時(shí)，能否在反饋異常時(shí)及時(shí)切斷控制命令輸
出。2)若步驟1測試成功，則送電帶升降輥動(dòng)作，操
作人員操作時(shí)要有電氣專業(yè)人員現(xiàn)場確認(rèn)，一旦有
問題及時(shí)停止升降輥動(dòng)作，防止造成設(shè)備損壞。3)
最好在進(jìn)行第2步之前，把電機(jī)的聯(lián)軸器脫開，如果
不能脫開，更需要操作人員隨時(shí)準(zhǔn)備關(guān)閉電機(jī)現(xiàn)場
電閘。
4 結(jié)語
安全連鎖控制功能優(yōu)化措施實(shí)施后，寬厚板軋
線生產(chǎn)運(yùn)行能安全穩(wěn)定，系統(tǒng)操作維護(hù)方便，年度
人出口升降輥故障由420min降低到30rain內(nèi)，避免
了設(shè)備損失。噸鋼消耗水電風(fēng)氣等成本按300元／t，
小時(shí)產(chǎn)量按150 t／h計(jì)算，該項(xiàng)目實(shí)施后，每年減少
故障時(shí)間對(duì)應(yīng)節(jié)約成本29．25萬元。
參考文獻(xiàn)：
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[3] 陳瑛．中厚板矯直技術(shù)的發(fā)展[J]．寬厚板，2002(6)：1-5．
Safety-chain Control for the up--down Stream Rollers of Straightening M achine
WANGYanfen
(The Automation Department ofLaiwu Branch Company ofShandong Iron and Steel Co．，Ltd．，Laiwu 271104，China)
Abstract：To solve the problems of electrical wiring dislocation or encoder signal abnormalities，which often make the up-down
stream rollers header of strai【ghtening machine to take of the sh ．the method of changing the eneoder signal network for parallel
control chain was taken．Basing research on control chain defects and optimizing safety-chain control，the safe and stable operation of
straightening machine can be ensured．This feature can expand application in other similar mechanical and electrical control circuit．
Key words：straightening machine；wide-plate；up—down stream roller；safety-chain
●0 ●0 ●-0 ●0 ●◇ ●◇ ●c：》
(上接第55頁)
●<>●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●<> ●-：。0
Smelting Process Steam Drum W ater Level Control M ethod
MIAO Qing，ZHANG Linyun
(The Automation Inform~ion Technology Company ofJinan Company ofShandong Iron and Steel Co．，Ltd．，Jinan 250101，China)
Abstract：An advanced method for controlling smelting process steam drum water level is introduced．According to BOF steelmaking
intermittent characteristics，using the programmab le controller according to the main technical parameters of the steam drum，the
water supply system of a reasonable amount of water for steam drum can be controlled and adjusted．This enable to control the
converter steam drum water level，to improve the accuracy of the smelting steam drum water level contro1．It can meet the best
operation requirements for the steel mill steam drum．
Key words：smelting；steam drum water level；water supply system；programming 信息園地
201 5中國(北京)國際冶金工業(yè)博覽會(huì)將于9月8ml 0日在北京隆重舉行
由北京金屬學(xué)會(huì)、中國有色金屬學(xué)會(huì)、北京機(jī)械工程 領(lǐng)域。屆時(shí)不僅各大主流品牌紛紛聚首，展品展商呈現(xiàn)
學(xué)會(huì)、中國設(shè)備管理協(xié)會(huì)和北京海聞?wù)褂[有限公司聯(lián)合 多元化，展會(huì)還將融入更多“國際元素”，堪稱“國內(nèi)外冶
主辦的“第十一屆中國(北京)國際冶金工業(yè)博覽會(huì)”，將 金企業(yè)的最強(qiáng)集結(jié)”。國內(nèi)外一線品牌及權(quán)威專家將匯
于2015年9月8—10日在北京·中國國際展覽中心(新 聚一堂，綜合展示節(jié)能減排和低碳冶金新技術(shù)，演繹當(dāng)今
館)隆重舉行。預(yù)計(jì)本屆展會(huì)展出規(guī)模相比上屆將有 鋼鐵產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)，幫助企業(yè)探尋新的發(fā)展契機(jī)。
20％的增長，吸引展商近千家。展會(huì)期間還將舉辦產(chǎn)業(yè) 目前，展會(huì)招展工作正在火熱進(jìn)行，歡迎各大相關(guān)企
對(duì)接、高峰論壇、意向簽約、技術(shù)交流等重要活動(dòng)。 業(yè)積極參觀參展。
新一屆展會(huì)展品涵蓋冶金技術(shù)、設(shè)備及產(chǎn)品，冶金檢 展會(huì)組委會(huì)聯(lián)系人：劉程程13241518602
測及自動(dòng)化、工業(yè)窯爐及耐火材料、冶金工業(yè)環(huán)境保護(hù)技 電話：+86— 10L__68604260
術(shù)和設(shè)備、冶金熱加工、機(jī)械加工、物料輸送、動(dòng)力傳動(dòng)等 傳真：+86—1O一8868 0811 </一>

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