冶炼转炉电气自动化设计性价比与调试问题分析

李春龙

摘 要：“冶炼”行业作为我国经济发展的重要支柱，当下冶炼转炉已朝着自动化方向发展。在设计冶炼转炉电气自动化系统时，应注重性价比和安全性，降低设计误差，灵活调试。文章以某企业为例，探究冶炼转炉电气自动化设计性价比与调试问题。

关键词：冶炼转炉电气；自动化；控制系统；调试方式

中图分类号：TF31 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0065-02

Abstract： Smelting industry as an important pillar of economic development in China， smelting converter has been moving towards the direction of automation. In designing the electric automation system of smelting converter， we should pay attention to the ratio of performance to price and safety， reduce the design error and adjust flexibly. Taking an enterprise as an example， this paper explores the cost performance ratio and commissioning of electric automation design of smelting converter.

Keywords： smelting converter electricity； automation； control system； debugging mode

为提高冶炼生产效率，须设计冶炼转炉电气自动化控制系统，避免系统运行故障。企业应结合自身生产需要，理论与实践联系，保证电气自动化控制系统质量，重视运行调试，动态对系统进行维护，充分发挥冶炼转炉的作用。

1 设计自动化冶炼转炉电气控制系统的方法

转炉冶炼是当前我国常见的冶炼方式，但传统冶炼方式不仅资源损耗大、生产成本高，且对环境污染严重，自动化与智能程度低，基于计算机技术发展的背景下，开始出现全自动化冶炼技术，以某企业为例，分析其在2010年引入的自动化冶炼技术。冶炼转炉自动化电气控制系统作为其中关键模块，直接影响着整个系统的正常运行，必须加大对其设计过程的重视程度。

1.1 控制系统基本模块

企业在设计冶炼转炉电气自动化控制系统时，其分为主体系统和其他系统两个部分，具体如表1所示：

1.2 设计供电电源

企业在设计冶炼转炉电气自动化控制系统时，采用交流控制供电方式，用90kW绕线型异步式电动机作为驱动系统，来控制电阻调速，根据企业工艺生产条件的需求，设计400kVa逆变电源[2]，把炉体转移到风眼的安全区域，在正常输电时使用市电电源，一共有3台转炉同时运行，如果遇到突发停电的情况，可自动调节到电瓶组，借助逆变器的方式，把直流电逆转变为交流电，确保设备的正常运行。

1.3 设计电源控制回路

设计电源控制回路，主要是借助K1（交流失压信号继电器）发出信号后对电源进行投切。K1由系统中3台炉体控制柜中交流失压实验继电器（K29），以串联的方式，把常闭点组合到K1中线圈回路中动态、实时控制的，如果3台中某一台出现交流失压断电的问题，K29在检测到之后，会马上使得K1线圈处于断电状态，并将其串入线路中备用电源回路的K1接触器线圈常闭点[3]，让备用电源启动。同时，K29也能够借助失压试验开关（SA12）控制，来检测电源和备用电源能否正常切换。

2 冶炼转炉电气自动化设计中调试问题

按照冶炼转炉电气自动化控制系统进行设计，将其投入使用之后，发现3台炉体中只有最后1台爐体的操作台在进行失压试验开关（SA12）试验时，才能够灵活释放K1的继电器线圈工作，究其原因，最后1台炉体的失压试验开关离电源室的线路距离最接近，前2台炉体的操作台失压试验开关如果处于断开状态时，不能达到K1的试验要求。

为分析K1无法达到试验要求的原因，工作人员深入对系统进行分析，得出以下结论：首先，K1线圈电压达到380V，本身影响其不释放的因素较为复杂，最为关键的为：（1）继电器的过流触点被粘死；（2）继电器铁芯出现油等杂质，黏住之后不能释放；（3）继电器机械存在卡死的问题[4]；（4）继电器本身存在剩余电压；工作人员在仔细排除之后，已经基本可以确定为第四点原因，当存在剩余电压时，较难进行释放。

2.1 转炉主体问题

在系统投入使用后，工作人员发现冶炼转炉电气自动化控制系统涉及的模块较多，其中转炉主体是其中最关键的部分。虽然此模块出现故障的几率偏小，但一旦发生倾动故障，将会直接影响到整个系统的顺利运行，常见的问题表现形式有：低速旋转失效、高速旋转失效、无法摇炉等，可通过调试PLC控制室、MCC控制室，或者重新调试主控室、设备等[5]。

2.2 氧枪问题

氧枪模块在冶炼转炉电气自动化控制系统中占据着重要位置，在某种程度上决定着冶炼效率、质量，也会影响着钢材的生产总量和质量。氧枪承担着系统中自动智能调速、升降位置，其常见的故障问题有无法及时下枪、提枪等，具体如表2所示[6]。

3 冶炼转炉电气自动化设计的改造方法

冶炼转炉电气自动化控制系统在设计之后出现了各类问题，必须基于性价比、安全性等角度，对其进行调节与改造，科学选择控制系统，最大程度上杜绝安全事故，缩小设计误差，合理延长设备使用年限，为企业赢取更大经济效益。

3.1 改造电源与相关主回路

冶炼转炉系统的本质是“火法冶炼”，在系统运行时必须确保持续不断的供电，因此，需要准备好直流电源直流驱动以及备用交流电流交流驱动，其中备用交流电流分为两种，一是直流逆变器；二是备用交流发电机，但此种方式需要企业投入较多资金，因此，在设计改造过程中会选择直流电源直流驱动的方式，且此种方式中的直流驱动、充电系统在成本上相差较小。在运行过程中冶炼转炉电气自动化控制系统会有较好的保障，遇到突发断电的情况时，会有持续不断的动力支持自动倾转炉体，最大程度上减少生产方面的浪费，科学节约生产成本。调整冶炼转炉电气自动化控制系统时，可配备完整的两套控制系统，一套正常运行另一套以备故障时运行。

3.2 改造系统控制回路

冶炼转炉电气自动化控制系统在设计时未能考虑PLC控制，其实，PLC控制系统可以将工艺所需条件、复杂的电气运行控制条件都纳入系统进行控制，具备快捷、简易的特征，且容易观察、及时处理问题。PLC控制系统的关键在于继电器控制回路，在改造过程中将PLC程序融合进来，实现连锁控制，借助DCS系统简化模拟量采集过程，保障工艺生产条件的相关指标及时完成。选择PLC系统的继电器、接触器时，其属于额定电压，但其工作电压存在一定的差异，因此，工作人员应根据配置来确定元器件选型，保障系统的正常运行。

3.3 改造转炉主体

改造转炉主体应仔细检查变频器，监测3台变频器是否能够正常运行。同时，在操作转炉的过程中，应确保每一操作点都有对应的控制权，利用PLC控制系统，最大程度上降低安全事故发生率。

3.4 改造氧枪

为确保氧枪在运行过程中的稳定性、安全性，如果发生紧急情况，如气化系统出现异常、冷水系统出现异常、氧枪压力不正常、提升按钮故障等，都必须马上紧急提枪[7]。在改造过程中，应将紧急提枪的按钮安装设置在主操作台上，在按下此按钮后可立即让氧枪停止工作，使其处于封闭、抱闸的状态，把驱动在一瞬间转为零，让氧枪恢复至原位，以冷却系统为例，如果此系统发生異常，主要的表现为：当流经设备水流量少于正常规定值时，自动化设备仪器以及系统会马上发出警报，从而导致流量、温度都出现异常情况，最终影响到氧枪。在改造过程中，可设置氧枪合闸，让氧枪可正常的下降，确保炉体可与地面保持垂直，确保不会出现紧急提枪信号。

4 结束语

综上所述，冶炼转炉电气自动化控制系统能够有效提升冶炼的效率与质量，因此，企业应当立足于实际情况，设计针对性冶炼转炉电气自动化控制系统，科学改造电源与相关主回路、系统控制回路、氧枪等，针对相关问题进行科学的调试，确保冶炼转炉电气自动化控制系统的正常运行。

参考文献：

[1]邱东，戴文娟.基于RBF神经网络的转炉冶炼中低碳铬铁终点磷含量预报模型的研究[J].计算机测量与控制，2014，22（9）：3020-3023.

[2]韩宇，张明博，何晴，等.100t转炉“留渣+双渣”提钒半钢冶炼低磷钢渣成分控制的工艺实践[J].特殊钢，2017，38（1）：27-30.

[3]张明博，仇圣桃，朱荣，等.转炉CaO渣系加锂云母矿冶炼超低磷钢的热力学分析和工业试验[J].特殊钢，2016，37（3）：13-19.

[4]汪成义，杨利彬，林腾昌，等.顶底复吹转炉双渣冶炼“脱磷窗口”温度控制模型[J].特殊钢，2017，38（6）：1-5.

[5]徐建林.冶炼转炉电气自动化设计性价比与调试发生问题的探讨[J].新疆有色金属，2014（2）：94-95.

[6]董保亮.冶炼转炉电气自动化设计性价比与调试发生的问题研究[J].科学与财富，2017（30）：155.

[7]孙宝华.顶吹转炉驱动控制系统设计及应用[A].2014年全国第十九届自动化应用技术学术交流会论文集[C].2014：49-51.