电渣炉冷却水系统增设的冷却水流量单回路调节控制方案

2011-01-31张宏伟

科学之友 2011年11期

张宏伟

（山西百一机械设备制造有限公司，山西太原 030003）

电渣炉主要采用的是电渣重熔技术。电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。电渣钢锭的质量取决于合理的电渣重熔工艺和保证电渣工艺的设备条件。电渣炉冷却水系统是整个重熔工艺过程中至关重要的一个环节，它直接影响着结晶器的温度控制。本着节能降耗的原则冷却水系统采用的是冷却循环水。以往的工况控制单一：仅采用检测冷却水出口压力一项，通过人机界面反映给操作员，现场手动调节阀门。由于采用的是冷却循环水，当水质掺杂其他杂质时，会引起调节阀流量低，甚至堵塞现象，导致结晶器及水冷电缆温度瞬间增大，严重时发生重大事故。为解决这一问题，特增设了冷却水流量单回路调节控制方案。

1 现场硬件系统的改造

图1是以往的工况条件。

图1 以往的工况条件

由图1可见，未进行冷却水的流量信号采集以及阀门选型简单，设计不足，容易出现以上描述的危险状况。为此增加了差压流量计的安设，对阀门选型也作了改进，由以前的手轮阀门改为带定位器及手轮控制的调节阀。

1.1 变送器的选型

变送器的类型很多，譬如美国罗斯蒙特公司的3051C系列智能变送器，日本横河仪表公司的Dphharp EJA系列，美国霍尼韦尔公司的ST3000/900系列全智能变送器以及德国西门子Sitrans P系列智能变送器等等。从实际情况考虑，选用了美国罗斯蒙特公司的3051C系列的差压流量计，这系列的变送器使用寿命长、维护简单、经济实用。

1.2 调节阀的选型

调节阀种类也很多，闸阀、蝶阀、偏心旋转阀、球阀等等，根据实际公司选择使用了气动式蝶阀，它的好处是阀阻力损失小、结构紧凑、寿命长，特别适用于大口径、大流量和带有悬浮漂流的场合。调节阀同样选用的是美国罗斯蒙特公司的气关式蝶型调节阀，便于使用和售后服务。调节阀是带有阀门定位器附件的调节阀，同时带有手轮（以便出现阀门卡塞时紧急手动开动阀门使用）。阀门定位器主要是将电流信号转化为工业风控制大小，从而控制阀门的打开或者关闭程度，较人工手动开关阀门既方便，又易于调节具体大小，精度较高。

阀门定位器的作用图见图2。

图2 气动阀门定位器作用图

根据实际工况的需要，通过对阀门定位器的控制可以方便、简单地控制阀门的开度，从而完成工艺控制要求。

2 控制系统构成与功能

系统设计充分考虑了现场的强磁干扰，由工业控制计算机及液晶显示屏作为上位机监控站，PLC作为下位机，构成一个二级监控系统。上位机系统采用西门子公司Wincc V6.0组态软件开发，PLC系统采用西门子公司Step7 V5.3+SP2软件开发。以PLC为核心的基础检测与控制级承担 I/O点的过程逻辑控制、物理量采集以及故障诊断。上位管理监控机通过与PLC点对点通信设定控制策略,获得实时数据,监视整个设备的运行状态,以及重熔过程中各个量的变化趋势、故障报警、生产与消耗报表等,帮助操作者及时和全面地完成各种操作。

新的方案主要是利用对现场流量信号采集传输给PLC，操作员在人机界面可以清楚地看到流量的数据变化从而进行操作改变，对现场调节阀的阀门开度进行调节，给出信号，实现现场调节阀的动作来改变冷却循环水的流量变化。监控画面见图3。控制系统组成见图4。