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炼铁高炉富氧系统检测控制原理及维护

2019-10-21何全武

中国金属通报 2019年9期
关键词:富氧变送器调节阀

何全武

(河钢承钢工作自动化中心,河北 承德 067000)

富氧是大型炼铁高炉冶炼中不可缺少的能源介质,通过不断稳定提高富氧率可以优化高炉铁水质量、减少焦比、增加喷煤量,提高冶炼系数和铁水产量。因此,研究炼铁高炉如何稳定提高富氧率,成为一项技术热点。本文已承钢公司炼铁厂5#炉富氧仪控系统为例进行阐述。5#炉富氧仪控系统于2006年12月投产使用。采用鼓风机后富氧方式,由总管进入富氧站,经过压力调节和流量调节后加入冷风管道。也是降低焦比、提高铁产量的有效措施。

1 5#高炉富氧仪表检测控制系统结构及检测设备

图1 高炉富氧仪表检测控制流程图

上图为5#高炉富氧仪表检测控制流程图,其中仪表检测点包括:富氧进站压力、富氧出站压力、富氧流量、富氧温度。

仪表检测设备具体为:富氧进站、出站压力使用压力变送器:EJA530A-DCS9N。富氧温度使用铂热电阻:WZP230 Pt100。富氧流量使用差压使流量计,差压变送器:EJA110ADMS5A。另外压力、流量检测加装隔离配电器,保障安全的同时减少干扰提高系统稳定性,隔离配电器:NPPD-111D。下图为压力、流量检测结构图。

图2 压力、流量检测结构图

富氧流量计算及温压补偿

式中:F:未补偿流体流量;k:流量系数;Δp:流量差压值;p:差压变送器量程

由于气体的可压缩性,富氧流量测量值要统一转换为标准状态(0℃,1标准大气压)下的体积流量QVN,因此就需要对测量到的富氧流量值进行温度、压力补偿换算:

式中:f:补偿后的流体流量;T实:流体实际温度;P实:流体实际压力;P设:流量计设计压力;T设:流量计设计温度

2 5#高炉富氧系统控制方式及设备

富氧压力流量调节的给定信号增加NPGL-111D型隔离器,防止因为干扰影响富氧测量的准确性,提高测量系统的稳定性,确保对富氧系统的控制准确有效。调节执行器选用气动调节阀,控制简单,反应快速,且本质安全。

富氧控制系统功能:实现对富氧出站压力、流量的测量变送、转换运算、温压补偿后在监控计算机画面显示。操作岗位人员通过监控计算机设定工艺需要的出站压力和流量值,在PLC控制系统中将测量值与给定值在PID控制块中完成PID运算,然后将给定阀位开度信号通过AO模板输出到现场执行器,实现对阀位的控制,最终完成对压力流量的控制。富氧压力、流量控制回路如下图所示。

图3 调节系统结构图

5#炉压力调节:气动调节阀;产品型号:HCP-V;执行机构:HA3R;公称通径:100mm;公称压力:4.0Mpa;额定行程:38mm;额定流量系数:CV220;弹簧压力范围:80Kpa~240Kpa;阀体材料:SCS13A;阀内组件材料:SUS304;流量特性:对数;设计位号:FV-101。

5#炉流量调节:气动调节阀;产品型号:HCB;执行机构:HA3R;公称通径:150mm;公称压力:4.0Mpa;额定行程:50mm;额定流量系数:CV420;弹簧压力范围:80Kpa~240Kpa;阀体材料:SCS13A;阀内组件材料:SUS316;流量特性:对数;设计位号:FV-101。

3 富氧联锁保护系统

表1为富氧安全保护系统数据表:(5#高炉富氧站未设置单独的富氧快切阀,不满足安全连锁条件时有压力调节阀配合快排实现氧气的快速切断。)同时要对富氧系统在日常点检时要观察在线趋势是否正常,如有异常及时处理。另外还要对现场仪表定期检查、确认导压管路有无泄漏、定期清扫富氧室卫生,检查仪表线路及接线盒外观有无损坏,是否完好。检查盘后现场仪表接线是否牢靠,端子是否松动。富氧用压力、流量变送器要按照校准周期进行校准,确保仪表准确可靠。

4 富氧系统日常维护

①富氧温度测量故障,因为富氧管道震动较大,测温电阻常因震动损坏,温度异常的话,连带着会影响到富氧流量的温度压力补偿,甚至因此富氧连锁系统误动作。使用热电阻芯为铠装的型号可以适当延长使用寿命,减少故障。②富氧压力测量故障,EJA530A系列变送器运行稳定,正常使用中富氧系统压力测量故障率极低。压力变送器故障检查的方式一般都可以先看表头显示,然后用万用表检测输出信号。③富氧流量故障,富氧流量因为温度压力补偿的原因,会受到温度和压力的影响,所以在检查流量故障时,不能只检查差压变送器,还要同时排查压力、和温度测量元件是否正常。以便更快的解决故障,提高作业效率。④气动调节阀常见故障,如调节阀不动作,常见原因主要是没有信号压力,可以先确认动力气源阀门是否打开,可以通过观察减压阀后氧气表头指示确认。⑤阀门定位器是控制阀的主要附件.它将阀杆位移信号作为输入的反馈测量信号,以控制器输出信号作为设定信号,进行比较,当两者有偏差时,改变其到执行机构的输出信号,使执行机构动作,建立了阀杆位移倍与控制器输出信号之间的一一对应关系。

表1

5 高炉富氧调节故障应急预案

事故特征:因各种原因引起的高炉富氧调节不动作,全开、全关情况。

应急措施:①检查富氧连锁条件,判断是否因富氧条件不满足导致富氧切断。②如确定非安全连锁条件触发,询问炼铁当班工长高炉炉况及需要富氧量。③携带对讲机并要求岗位人员一同前往富氧阀门室。④现场手动关闭调节阀所在气路截止阀。在满足富氧条件下,手动缓慢开启富氧旁路截止阀使富氧流量达到工艺要求。⑤保持与值班室通讯,在故障处理期间手动调节旁通截止阀调节富氧流量。⑥确保安全的情况下,2人以上处理调节阀现场故障。一人监护一人操作。⑦故障排除后远离故障点并通知岗位操作人员对调节阀进行测试。⑧确认无问题后,需2人同时操作旁路截止阀及主气路调节阀。保持与值班室联系,缓慢关闭旁路、打开主气路。⑨完成故障处理完成,调节阀投自动后。现场观察10min~15min,待设平稳运行后离开现场。

6 注意事项

①准备好使用工具和仪表设备。②及时联系需要配合作业的工种。③确保人身安全及设备安全的情况下才可作业。④到达现场后尽快恢复高炉富氧。

7 总结

20世纪90年代早期,高炉焦比就实现了300kg/tHM。然而,由于高炉富氧太低,进一步降低焦比的步伐至今仍十分缓慢。研究指出,富氧炼铁将有效降低炉顶煤气温度,增大喷煤量,降低焦比和提高高炉生产率。

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