武鋼一號高爐有效容積2200，2001年大修改造中，引進了盧森堡PW公司的專利技術(shù)——INBA水渣處理法。其主要設(shè)備有：粒化箱、冷凝塔、脫水轉(zhuǎn)鼓、渣皮帶、各種泵等。高爐設(shè)有東西兩個出鐵口，各有一個?；洹⒁粋€冷凝塔，其他均為公用。近十年來，在INBA使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)高壓回水泵突然停機、轉(zhuǎn)鼓運行過程中突然停止、轉(zhuǎn)鼓嚴重帶水等諸多問題，造成INBA事故急停，致使INBA作業(yè)率不到70%，大大低于設(shè)計的期望值，所以從2011年2月底，進行了為期一個月多的中修改造。

　　一、事故原因分析

　　1、高壓回水泵突然停機原因

　　高壓回水泵是由高壓變電所供電，但其啟停是受INBAPLC控制，控制信號是由電纜給變電所。其突然停機主要有以下兩個原因：（1）INBA一直使用人工操作臺控制，由于十來年未對其進行升級改造，老化現(xiàn)象嚴重，線頭絕緣層過厚，二十四伏正電源到操作臺僅僅只有十幾伏，引起操作臺上的信號點閃動。（2）由于現(xiàn)場操作箱老化破損嚴重，經(jīng)常會出現(xiàn)信號線接地、現(xiàn)場選自動的信號閃動的問題。只要操作臺、現(xiàn)場操作箱信號閃動，高壓回水泵運行連鎖條件不足，都會造成高壓回水泵突然停機。

　　2、轉(zhuǎn)鼓運行過程中突然停止原因

　　轉(zhuǎn)鼓由油馬達經(jīng)鏈條來驅(qū)動，油馬達依靠液壓站提供動力，液壓站有兩臺互為備用的液壓泵能連續(xù)可靠地保障必要的動力。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)水位的變化，通過模擬量輸出模塊輸出一個-10V～+10V的電壓信號來調(diào)節(jié)液壓泵前比例閥的開度，以此控制液壓油的流量，最終達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓速度的目的。其突然停止的原因是：渣流量增大過快時。原先PLC程序控制響應(yīng)過慢，當渣流量突然增大時，比例閥調(diào)節(jié)嚴重滯后，短時間內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓中渣積累過多，超過轉(zhuǎn)鼓最大承載負荷。

　　3、轉(zhuǎn)鼓嚴重帶水原因

　　轉(zhuǎn)鼓的主要作用是對水渣的脫水作用，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速在0.2至1.2之間，轉(zhuǎn)鼓帶水嚴重的原因是：轉(zhuǎn)鼓速度過快。當轉(zhuǎn)鼓速度過快時，就會造成脫水效果變差，轉(zhuǎn)鼓帶水嚴重，系統(tǒng)油壓增大，轉(zhuǎn)鼓速度就會進一步加快。形成惡性循環(huán)，最終轉(zhuǎn)鼓將停止轉(zhuǎn)動。

　　二、采取的相應(yīng)技術(shù)改造

　　1、人機界面系統(tǒng)的設(shè)計

　　由于操作臺故障點過多，不能記錄報警、歷史數(shù)據(jù)，占地面積大，內(nèi)部接線比較復雜，不利于設(shè)備維護人員的日常維護等諸多缺點，逐漸被淘汰。在中修過程中，使用工業(yè)組態(tài)軟件Intouch設(shè)計了INBA人機界面，并將現(xiàn)場操作箱換新。

　　1.1INBA人機界面介紹

　　此人機界面操作模式均為三種方式：全自動、手動和機旁。主畫面采用菜單式切換模式，其操作簡單、易掌握。設(shè)備單動時，點擊該設(shè)備，彈出操作窗口，窗口上有操作按鈕、設(shè)備運行指示等等，操作完畢關(guān)閉該操作畫面即可。在全自動方式下，對單體設(shè)備可以手動或機旁干預，而不影響整個系統(tǒng)的自動流程。這既減輕了操作人員的負擔，又減少了操作轉(zhuǎn)換時間，提高了冶煉速度。并且在人機界面上制作了強大的報警紀錄界面和歷史趨勢界面，這是操作臺無法比擬的，當設(shè)備出現(xiàn)故障，報警畫面就會以行為單位顯示該報警。這樣就可以更快地確認故障點，及時分流，提高了工作效率，為INBA恢復正常運行贏得了寶貴的時間。在該歷史趨勢界面上,可以查看從當前時間到過去若干天相關(guān)數(shù)據(jù)的歷史曲線和相應(yīng)數(shù)據(jù)。為分析INBA近期運行狀況提供了強有力的依據(jù)。

　　1.2人機界面的優(yōu)點

　　不再使用操作臺進行集中控制，改為工控機人機界面控制。這樣有兩個突出的優(yōu)點：一是控制更靈活，更精確；二是降低施工和維護成本。報警紀錄、歷史趨勢等在操作臺上難以實現(xiàn)的功能在人機界面中都得以實現(xiàn)。取消了操作臺，直接降低了備件和施工成本，由于我們一直使用人機界面監(jiān)視，現(xiàn)在增加了控制功能，但軟件訂貨費用并沒有增加。取消操作臺后相應(yīng)的故障源也就不存在了，這樣就節(jié)省了維護成本，同時減少了設(shè)備故障耽誤。

　　2、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制引入閉環(huán)PID調(diào)節(jié)

　　為了保證渣流量突然增大，計算機系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)構(gòu)成了一個閉環(huán)速度負反饋控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)組成如下圖1所示：

　　圖1轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)

　　PLC系統(tǒng)將傳感器采集來的系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓水位數(shù)據(jù)進行函數(shù)運算作為設(shè)定值，并將轉(zhuǎn)鼓編碼器傳過來的實際速度講過函數(shù)運算作為反饋值，兩者經(jīng)過PID運算，最終得出一個比例閥的開度值，來調(diào)節(jié)比例閥的開度。

　　引入了PID調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性有了顯著的提高。PID的作用是通過對設(shè)定值與反饋值之間的比較，快速調(diào)節(jié)輸出，使兩者之間的偏差減小，工藝要求兩者在0.02rpm以內(nèi)，即便渣流量變化較大，也能實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的精確控制。PID調(diào)節(jié)器加入前與加入后比較曲線，如圖2所示。其中，系統(tǒng)油壓為綠色、速度為紅色、渣流量為黃色。曲線后半部分為加入后的曲線，響應(yīng)速度明顯加快，并且幅值較小，更加穩(wěn)定。

　　圖2PID調(diào)節(jié)器加入前與加入后比較曲線

　　3、轉(zhuǎn)鼓速度曲線設(shè)計

　　轉(zhuǎn)鼓速度的PID控制器設(shè)定值是系統(tǒng)油壓、轉(zhuǎn)鼓液位各自進行函數(shù)運算之后計算出來的相應(yīng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速相加得來的，系統(tǒng)油壓與轉(zhuǎn)鼓速度之間函數(shù)曲線如下圖3所示。

　　圖3系統(tǒng)油壓與轉(zhuǎn)鼓速度函數(shù)曲線

　　轉(zhuǎn)鼓液位與轉(zhuǎn)鼓速度之間函數(shù)曲線如下圖4所示。

　　圖4轉(zhuǎn)鼓液位與轉(zhuǎn)鼓速度函數(shù)曲線

　　通過增加PID調(diào)節(jié)器和對函數(shù)曲線的調(diào)整，比例閥對系統(tǒng)油壓及轉(zhuǎn)鼓水位的變化反映跟蹤較快并且相當穩(wěn)定，改造后的系統(tǒng)油壓、速度和渣流量曲線如圖5所示，其中，系統(tǒng)油壓為綠色、速度為紅色、渣流量為黃色。由圖可見，渣流量變化時，系統(tǒng)油壓和轉(zhuǎn)鼓速度幾乎同時隨之變化。

　　圖5系統(tǒng)油壓、速度和渣流量曲線

　　三、結(jié)束語

　　通過此次中修改造，INBA的運行狀況得到了很大的改善，并且之前存在的各種問題從未出現(xiàn)過，為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、順產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，INBA系統(tǒng)的使用率從原先的不到70%提高到現(xiàn)在的98%，減輕了崗位的工作量。實踐證明，此次改造獲得圓滿成功，具有很高的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，同時具有良好的社會效益。