蔣 輝

（長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司，湖北 武漢 430073）

摘 要 ：高爐主皮帶是高爐系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，主皮帶上料流跟蹤控制直接影響到高爐的生產(chǎn)節(jié)奏，由于主皮帶上料流檢測(cè)器故障率很高，常造成高爐減風(fēng)降壓。文章介紹了一種高爐主皮帶料流跟蹤控制技術(shù)，可避免因料流檢測(cè)器故障產(chǎn)生的高爐減風(fēng)降壓。

關(guān)鍵詞 ：高爐；主皮帶；料流跟蹤；控制程序

1 高爐主皮帶料流檢測(cè)現(xiàn)狀

在高爐煉鐵工藝中，上料主皮帶是連接高爐爐頂與原料槽下的核心設(shè)備，礦石和焦炭通過(guò)主皮帶運(yùn)送到爐頂料罐。高爐上料主皮帶速度 V=2.5m/s。主皮帶上設(shè)置 A、B、C三個(gè)料流檢測(cè)點(diǎn)（如圖 1）。A 點(diǎn)為料頭與料尾間距檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)該批料尾到達(dá) A 點(diǎn)時(shí)，才允許下一批料往主皮帶卸料，以保證在該段時(shí)間內(nèi)爐頂裝料罐上密封閥、翻板溜槽按指令完成動(dòng)作；B 點(diǎn)為爐頂設(shè)備動(dòng)作指令點(diǎn)，即當(dāng)料到達(dá) B 點(diǎn)發(fā)出爐頂裝料罐相關(guān)設(shè)備動(dòng)作的指令，以作好裝料的準(zhǔn)備；C點(diǎn)檢測(cè)爐頂設(shè)備動(dòng)作是否完成，即料到達(dá) C 點(diǎn)時(shí)，裝料罐上密封閥及翻板溜槽必須動(dòng)作到位，否則主皮帶自動(dòng)停車，以避免爐頂未做好收料準(zhǔn)備導(dǎo)致設(shè)備事故的發(fā)生。

原料流檢測(cè)點(diǎn) A、B、C 點(diǎn)由料流檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，但料流無(wú)法跟蹤，并且，槽下主皮帶區(qū)域，環(huán)境惡劣，灰塵、鐵粉長(zhǎng)期彌漫，很容易造成電氣設(shè)備接地短路。料流檢測(cè)器在使用過(guò)程中存在以下幾個(gè)問(wèn)題：首先，對(duì)環(huán)境要求比較高，灰塵、鐵粉有時(shí)會(huì)使料流檢測(cè)器誤動(dòng)作，認(rèn)為有料通過(guò)，發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)；其次，由于環(huán)境惡劣，料流檢測(cè)器的損壞頻率比較高，一旦損壞，將造成主皮帶停止運(yùn)行；再者，料流檢測(cè)器價(jià)格比較高，一旦料流檢測(cè)器損壞，聯(lián)系備品時(shí)間比較長(zhǎng)；最后，一旦出現(xiàn)故障，一般都會(huì)造成主皮帶停機(jī)，如果不能及時(shí)快速處理的話，就會(huì)造成高爐減風(fēng)降壓。

2 高爐主皮帶料流跟蹤方案

鑒于現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境常造成料流檢測(cè)器損壞且主皮帶上料流無(wú)法跟蹤的情況，開(kāi)發(fā)了一種高爐主皮帶料流跟蹤技術(shù)，使用 PLC 控制程序計(jì)算料頭及料尾在主皮帶上具體位置，跟蹤料流，并設(shè)定檢測(cè)點(diǎn) A、B、C 軟點(diǎn)，料流檢測(cè)器 A、B、C 硬點(diǎn)只對(duì) PLC 程序中 A、B、C 軟點(diǎn)起到修正和報(bào)警作用，不參與控制，故即使受外界環(huán)境因素影響造成損壞，也不影響高爐上料，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)、跟蹤料流的目的。

該新方法是在當(dāng)料從槽下集中斗排出時(shí)通過(guò) PLC 程序計(jì)算料頭及料尾在主皮帶上運(yùn)行數(shù)據(jù)（秒），在程序中對(duì)料流進(jìn)行模擬，利用料頭及料尾在主皮帶上運(yùn)行數(shù)據(jù)在高爐人機(jī)界面上進(jìn)行顯示，并通過(guò)計(jì)算裝料罐上密封閥開(kāi)閥時(shí)間、翻板溜槽動(dòng)作時(shí)間、裝料罐相關(guān)設(shè)備動(dòng)作最長(zhǎng)時(shí)間及料從排料點(diǎn)到達(dá)卸料點(diǎn)時(shí)間，模擬出檢測(cè)點(diǎn) A、B、C 位置，描述如下：

（1）料流在主皮帶上的運(yùn)行情況以時(shí)間數(shù)據(jù)（秒）來(lái)標(biāo)定，并通過(guò)槽下集中斗閘門和三個(gè)料流檢測(cè)點(diǎn)的動(dòng)作來(lái)檢測(cè)和修正，料流跟蹤技術(shù)最多可以跟蹤主皮帶上的三個(gè)料（主皮帶上一般不會(huì)超過(guò)三個(gè)料），在 PLC 程序中建立 3 個(gè)料流跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，對(duì)主皮帶上每個(gè)料的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并進(jìn)行運(yùn)算。

（2）使用 PLC 程序中 A、B、C 軟點(diǎn)參與控制，硬點(diǎn)用于料流檢測(cè)修正和報(bào)警。

（3）料流數(shù)據(jù)定義:批號(hào)、矩陣號(hào)、步號(hào)、料種、重量、時(shí)間、方向、角度角位布料份數(shù)、料頭、料尾。通過(guò)料頭時(shí)間、料尾時(shí)間、主皮帶帶料時(shí)間又可引伸出料流長(zhǎng)度、料頭剩余時(shí)間、料尾剩余時(shí)間，此外，裝料準(zhǔn)備時(shí)間、料流間隔時(shí)間也是很重要的控制參數(shù)，在爐頂裝料時(shí)，槽下 PLC 將以上數(shù)據(jù)發(fā)送爐頂 PLC。

（4）當(dāng)料罐要料時(shí)，爐頂向槽下發(fā)要料信號(hào)，如果槽下按矩陣所備的料已到集中斗，并且前一個(gè)料的料尾離開(kāi)檢測(cè)點(diǎn) A，確保料流間隔時(shí)間內(nèi)爐頂裝料罐上密封閥及翻板溜槽動(dòng)作到位可以做好裝料準(zhǔn)備，槽下就可以開(kāi)工作集中斗閘門向主皮帶排料，直到集中斗排空，延時(shí)關(guān)閘門。

（5）當(dāng)料頭到達(dá)檢測(cè)點(diǎn) B 時(shí)，爐頂啟動(dòng)裝料準(zhǔn)備程序，使裝料罐相關(guān)設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作，以做好裝料準(zhǔn)備，爐頂不具備這種選擇則報(bào)警。

（6）當(dāng)料頭到達(dá)檢測(cè)點(diǎn) C 時(shí)，若裝料罐上密封閥及翻板溜槽未動(dòng)作到位，未做好裝料準(zhǔn)備，為避免損壞爐頂設(shè)備，這時(shí)爐頂發(fā)指令停主皮帶并報(bào)警。

3 高爐主皮帶料流跟蹤技術(shù)

實(shí)現(xiàn)該技術(shù)需要對(duì) PLC 控制程序進(jìn)行編寫，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)功能。

（1）料流跟蹤方法

a.實(shí)現(xiàn)料流跟蹤即實(shí)現(xiàn)對(duì)料頭及料長(zhǎng)以時(shí)間數(shù)據(jù)（秒）進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)料從集中斗排出（集中斗閘門關(guān)位掉）時(shí)，1# 料流跟蹤數(shù)據(jù)中的料頭時(shí)間便以秒為單位開(kāi)始計(jì)數(shù)。

b. 集中斗處于非關(guān)位狀態(tài)的時(shí)間即為料流長(zhǎng)度數(shù)據(jù)（秒），當(dāng)料從集中斗排出（集中斗閘門關(guān)位掉）時(shí)，料流長(zhǎng)度數(shù)據(jù)便以秒為單位開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到料從集中斗中排完，集中斗閘門關(guān)到位時(shí)，料流長(zhǎng)度數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)束，該段時(shí)間間隔即為料流長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。

c.通過(guò)料頭時(shí)間減去料流長(zhǎng)度，便得到料尾時(shí)間數(shù)據(jù)。

d.料流跟蹤技術(shù)最多可跟蹤主皮帶上的三個(gè)料（主皮帶上一般不會(huì)超過(guò)三個(gè)料），在 PLC 程序中建立 3 個(gè)料流跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，對(duì)主皮帶上每個(gè)料的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)再次排出一個(gè)料時(shí)，PLC 程序便自動(dòng)將這個(gè)料的料流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于下一個(gè)跟蹤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元內(nèi)。

（2）軟點(diǎn) A、B、C 檢測(cè)方法

a.軟點(diǎn) A 檢測(cè)方法

軟點(diǎn) A 的功能為主皮帶上前一個(gè)料料尾與后一個(gè)料料頭之間有足夠的時(shí)間間隔，可以確保上一個(gè)料進(jìn)罐后，在此間隔時(shí)間內(nèi)爐頂另一個(gè)裝料罐上密封閥及翻板溜槽動(dòng)作到位以做好裝料準(zhǔn)備，故 A 點(diǎn)的時(shí)間數(shù)據(jù)為：

T1=裝料罐上密封閥開(kāi)閥時(shí)間+翻板溜槽動(dòng)作時(shí)間+2秒延時(shí)

當(dāng)料尾時(shí)間數(shù)據(jù)芨T1芨料頭時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，軟點(diǎn) A 為真。

b.軟點(diǎn) B 檢測(cè)方法

軟點(diǎn) B 的功能為爐頂啟動(dòng)裝料準(zhǔn)備程序，使裝料罐相關(guān)設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作，以做好裝料準(zhǔn)備，故 B 點(diǎn)的時(shí)間數(shù)據(jù)為：

T2=裝料罐相關(guān)設(shè)備動(dòng)作最長(zhǎng)時(shí)間+2 秒延時(shí)

當(dāng)料尾時(shí)間數(shù)據(jù)芨T2芨料頭時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，軟點(diǎn) B 為真。

c.軟點(diǎn) C 檢測(cè)方法

軟點(diǎn) C 的功能為當(dāng)料再過(guò) 10 秒到達(dá)卸料點(diǎn) D，判斷裝料罐上密封閥及翻板溜槽是否動(dòng)作到位，是否做好裝料準(zhǔn)備，若未做好裝料準(zhǔn)備，為避免損壞爐頂設(shè)備，這時(shí)爐頂發(fā)指令停主皮帶并報(bào)警。故 C 點(diǎn)的時(shí)間數(shù)據(jù)為：

T3=料從排料點(diǎn)到達(dá)卸料點(diǎn)時(shí)間 TS-10 秒

當(dāng)料尾時(shí)間數(shù)據(jù)芨T3芨料頭時(shí)間數(shù)據(jù)時(shí)，軟點(diǎn) C 為真。

（3）主皮帶料流跟蹤表

4 結(jié)束語(yǔ)

該新技術(shù)使用槽下集中斗開(kāi)關(guān)閘門對(duì)主皮帶上的料流進(jìn)行跟蹤計(jì)時(shí)，同時(shí)使用料流檢測(cè)器 A、B、C 硬點(diǎn)對(duì) PLC 程序中 A、B、C 軟點(diǎn)進(jìn)行修正，基本杜絕了因料流檢測(cè)器 A、B、C 故障而導(dǎo)致的高爐無(wú)法上料造成高爐降壓休風(fēng)的現(xiàn)象，對(duì)主皮帶上的料流跟蹤準(zhǔn)確，為高爐操作人員提供較為準(zhǔn)確的料流位置，可視性較強(qiáng)，自此技術(shù)應(yīng)用后為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了條件。

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