马利
1、概述
当前，钢铁企业中高炉喷煤系统的煤粉计量方式基本采取的是煤粉流量计计量，在其对应的每根噴吹主管上还设有煤流调节阀，其基本控制原理为： 煤流调节阀根据煤粉流量计反馈的计量值与高炉设定值进行对比实现自动调节，最终达到按高炉要求足量及稳定喷煤。重钢高炉喷煤系统之前采取的也是煤粉流量计计量，在实际生产过程中，煤粉流量计故障频发，计量不准，在煤粉流量计发生故障时，煤流调节阀在自动跟踪调节过程中阀位时大时小，造成煤粉瞬时喷吹量波动大，小时累计喷吹煤粉量与高炉要求设定的喷吹量相差甚远，甚至有时造成喷吹系统无法喷煤，严重影响到喷煤系统的稳定顺行，一定程序上造成了高炉炉况的波动。同时，重钢存在多套喷吹系统，相应的煤粉流量计数量较多，价格又比较昂贵，为了节约费用并解决喷煤受煤粉流量计因素制约的问题，我厂决定采取另外一种计量方式，即喷吹罐罐重计量方式，彻底代替煤粉流量计，实现均衡喷吹及降低设备采购成本的目的。以下为改造思路简图：
2、技术方案的摸索与提出
因重钢目前采用的双喷煤主管喷吹方式，煤流控制方式与传统的单喷煤主管喷吹方式稍显复杂，因此在采取喷吹罐罐重计量控制方式后，怎么保证在控制过程中两根喷煤主管中煤流的均匀性、稳定性及灵敏性，怎么避免喷煤主管堵塞事故发生已显得极其重要，通过我公司自动化部人员严格论证，同时结合前期我们到达钢及新疆八一钢铁的考察情况，我们最终决定采取对两根喷煤主管的煤流进行同步调节的控制方式。其控制方式及步骤如下：
步骤1、PLC控制系统感应喷吹罐出粉情况：煤粉在正常喷吹过程中，喷吹罐中的煤粉量是在逐步减少的，PLC控制系系统采集喷煤罐在对应时间间隔内的煤粉减少量。
步骤2、计算实际煤粉流量：系统根据喷吹罐重的煤粉减少量及时间间隔计算当前的小时实际喷煤量。
步骤3、实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比：由于采取的双喷煤主管及同步调节控制方式，因此在对比过程只有将实际煤粉流量值进行二分之一均分后与高炉设定的煤粉流量的二分之一均分值进行对比。
步骤4、煤流调节阀根据步骤3的对比情况进行自动调节：为了按照高炉要求足量及稳定喷煤，煤流调节阀在控制过程中，两个煤流调节阀的阀位是否调大或调小根据实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量两者的二分之一均分值的对比情况进行自动调节，在同步调节过程一直保证到实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量为止。
整个控制原理图如图2：
3、技术难点及解决办法
1、喷吹罐罐重数据采集的时间间隔
由于喷吹罐内的工况变化不定，喷吹罐的出粉量是不均匀的，时多时少，重量的变化速率波动大。罐重数据采集的时间间隔选得过短，虽能及时反映喷吹罐重量的变化速率但是波动太大；罐重数据采集的时间间隔选得稍长，虽能使喷吹罐重量的变化速率比较平缓但是不利于煤粉流量的及时调节和控制，所以罐重数据采集的时间间隔的选择至关重要，通过前期大量数据的摸索、试验、对比等，我们最终把采集的时间间隔选取在40S，然后再对喷吹情况曲线做滤波处理使其相对平滑。
2、煤粉流量的控制
原有的煤粉流量计虽然价格昂贵，但是瞬时计量数据反馈及时，同时可以单独控制每根喷煤主管上的煤流调节阀。取消煤粉流量计、采用喷吹罐罐重计量后只有对两个煤流调节阀实现同步调节，并且煤粉流量的计量控制较原有基础上略显滞后，在操作过程中，为了保证煤粉喷吹的相对稳定性、及时性并按高炉要求足量喷煤，我们采取了人工干预加自动调节的方式，即，发现连续几个时间间隔的喷吹罐罐重变化量偏大或偏小、程序无法自动修正时，进行手动调节煤流调节阀的大小，同时要求喷煤各当班操作工计算每小时喷煤量的实际偏差进行补正，后期基本保证了高炉喷煤的各项要求。
4、改造后的效果
此改造实施后，控制过程虽较原先控制方式略显滞后，但总体来说效益非常明显。全厂煤粉喷吹累计波动均控制在4%以内，同时未造成大的炉况波动。在项目实施前几年时间中，因煤粉流量计故障多次造成全厂煤粉喷吹波动幅度超过6%，最严重几次导致高炉无法喷煤，最终造成高炉休、慢风等工艺事故。撇开降低对生产产生的影响不算，单按重钢目前的一、二、三座高炉6个煤粉流量计，流量计市场价40万/个，流量计寿命平均两年左右计算，使用喷吹罐罐重计量方式，不使用煤粉流量计后，每年可直接节约设备采购成本120万元左右，同时此次项目为一次性投资，且投资不大，后期不再需要任何投资，主要投资包括S7 400主机架UR2H一个、PS407电源两台、中央处理器417-4H两台、通讯处理器两台、同步模块四块、接口模块IM153-2四块、PS307电源两台、模拟量输入模板一块、模拟量输出模板一块，合计投资约34万元，从长远来看，投入产出比非常大，效益非常可观。
5.小结
利用喷吹罐罐重对煤粉计量的计量方式，改变了传统的煤粉流量计计量方式，可不需再使用煤粉流量计，直接节约了设备费用，同时避免了受煤粉流量计的制约，可谓一举两得，目前在重钢高炉喷煤系统中使用较为顺畅，在以后的工作中，我们将继续同心协力，有针对性的解决问题，并将自己的应用成果应用在更多的领域中。endprint
