韓梅

（山鋼股份萊蕪分公司自動(dòng)化部，山東萊蕪271104）

信息化建設(shè)

模擬算法在高爐布料溜槽旋轉(zhuǎn)角度推算中的應(yīng)用

韓梅

（山鋼股份萊蕪分公司自動(dòng)化部，山東萊蕪271104）

通過(guò)提高多環(huán)布料的均勻性，利用模擬演算方法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度的推算，模仿β角的運(yùn)行方式，建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了智能虛擬控制，且與實(shí)測(cè)點(diǎn)形成冗余關(guān)系。模擬算法應(yīng)用后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，確保了溜槽旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和及時(shí)傳送，控制水平高，減少了設(shè)備故障停機(jī)率。

高爐；布料溜槽；旋轉(zhuǎn)角度；模擬

1　前言

在煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中，為提高無(wú)鐘爐頂高爐的冶煉效率，依據(jù)裝料制度的不同，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)溜槽的傾動(dòng)及旋轉(zhuǎn)角度，以便根據(jù)爐況進(jìn)行環(huán)形、螺旋、定點(diǎn)和扇形布料方式的選擇以實(shí)現(xiàn)均勻布料，從而保障爐況的穩(wěn)定順行。目前，高爐布料的準(zhǔn)確度主要依靠現(xiàn)場(chǎng)的α編碼器、β編碼器、γ開度變送器，程序?qū)Σ剂先?shù)的判斷是依靠控制系統(tǒng)對(duì)β料頭的累積次數(shù)，這種對(duì)布料圈數(shù)的計(jì)數(shù)誤差在2圈內(nèi)，影響高爐布料精度。

受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，高爐溜槽旋轉(zhuǎn)角度使用單一編碼器測(cè)量，一旦編碼器出現(xiàn)故障，在線無(wú)法更換，會(huì)嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)。布料溜槽旋動(dòng)角度的檢測(cè)是單圈絕對(duì)值型編碼器，安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的減速軸，其角度較準(zhǔn)確，但安置檢測(cè)裝置的位置環(huán)境惡劣，經(jīng)常造成角度檢測(cè)故障（由外界環(huán)境原因引起），以至造成編碼器易壞，且更換傳感器很不方便。在沒(méi)有進(jìn)行多環(huán)布料時(shí)，影響不是很大，但采用多環(huán)布料控制后，β角度波動(dòng)大或沒(méi)有β角度，就只能采用單環(huán)，料制改變，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)。

因此，通過(guò)提高多環(huán)布料的均勻性，更好地指導(dǎo)料流開度，以調(diào)整維持圈數(shù)穩(wěn)定，利用模擬演算方法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度的推算，模仿β角的運(yùn)行方式，通過(guò)數(shù)學(xué)演算，建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了智能虛擬控制，并且與實(shí)測(cè)點(diǎn)形成冗余關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了智能切換。

2　模擬算法實(shí)際應(yīng)用

2.1設(shè)計(jì)思路

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，經(jīng)過(guò)多次研究及實(shí)驗(yàn)，根據(jù)β角的工作特點(diǎn)，采用了軟件冗余的方法設(shè)計(jì)。雖然β角的定位十分重要，但其對(duì)精度要求不高，正常情況下，溜槽旋轉(zhuǎn)是勻速運(yùn)動(dòng)，利用這個(gè)特點(diǎn)可以對(duì)溜槽旋轉(zhuǎn)一圈進(jìn)行計(jì)數(shù)，由此推斷出溜槽在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)的位置，因此，在程序中虛擬一個(gè)編碼器，模擬編碼器的工作原理，在不增加大成本投入的基礎(chǔ)上，當(dāng)主編碼器故障時(shí)使用虛擬編碼器，繼續(xù)生產(chǎn)。

創(chuàng)建β角模擬器，通過(guò)編碼器獲得的二進(jìn)制數(shù)值，經(jīng)過(guò)程序處理，得到溜槽旋轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際角度位置。每次料流閥打開，溜槽開始布料的位置，稱為料頭，布料結(jié)束的位置則稱為料尾，為了減少料頭料尾不均勻現(xiàn)象，每批料布完后，布料角度自動(dòng)步進(jìn)60°。因此，在程序設(shè)定中，將溜槽旋轉(zhuǎn)一圈六等分，得到6個(gè)位置點(diǎn)，即0、60、120、180、240、300。假如本次布料時(shí)的料頭為60°，則溜槽再次旋轉(zhuǎn)到60°時(shí)，即為溜槽旋轉(zhuǎn)一圈，每旋轉(zhuǎn)一圈的計(jì)數(shù)是固定的。

2.2設(shè)計(jì)實(shí)施

創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)模型就可以仿真這一過(guò)程，具體步驟如下：

1）首先在現(xiàn)場(chǎng)布料零點(diǎn)安裝一接近開關(guān)，作為模擬編碼器的零點(diǎn)，接近開關(guān)位置與溜槽旋轉(zhuǎn)的工藝零度相對(duì)應(yīng)，接近開關(guān)位置以DI信號(hào)進(jìn)系統(tǒng)PLC，接近開關(guān)信號(hào)接通，編碼器自修正為零位。

2）計(jì)算溜槽旋轉(zhuǎn)的單圈的總計(jì)數(shù)。3）得到溜槽旋轉(zhuǎn)的單圈時(shí)間周期T。4）將該周期等分成6個(gè)時(shí)間，分別為T1～T66個(gè)變量，相當(dāng)于布料旋轉(zhuǎn)一圈的6個(gè)角度位置。

5）當(dāng)啟用β角模擬演算時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)計(jì)時(shí)器T_time，用該數(shù)值與周期T相除取余數(shù)，得到變量T_mod，當(dāng)該值大于等于T2時(shí)，表示溜槽剛轉(zhuǎn)過(guò)60°，當(dāng)該值大于等于T3時(shí)，表示溜槽轉(zhuǎn)過(guò)120°，以此類推。

6）每次觸發(fā)β角模擬演算，會(huì)默認(rèn)T1為料頭，當(dāng)T_mod的數(shù)值≥T1后，表示一圈的開始，當(dāng)T_mod歸零后再次≥T1，表示該圈結(jié)束，β角模擬器一圈的時(shí)間和實(shí)際溜槽旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間相等，當(dāng)本次布料結(jié)束后，β角模擬器會(huì)步進(jìn)到下一時(shí)間變量T2，作為下次布料的料頭。β角模擬演算程式流程見(jiàn)圖1。

模擬β角和編碼器β角度可以從現(xiàn)場(chǎng)操作畫面上選擇以哪個(gè)角度為準(zhǔn)，程序按照布料規(guī)則進(jìn)行布料。模擬編碼器在每一圈的零位進(jìn)行自修正，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，碼值偏差過(guò)大，影響布料精度。

2.3運(yùn)行效果

該冗余系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理清晰，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，很好的達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，降低了故障檢修的時(shí)間。

萊鋼煉鐵廠有4座高爐，該自控系統(tǒng)為每座高爐每年穩(wěn)產(chǎn)順產(chǎn)增加了55 h，每座高爐日均產(chǎn)量約為3 000 t，噸鐵的利潤(rùn)為150元，則對(duì)高爐上料控制系統(tǒng)優(yōu)化帶來(lái)的年經(jīng)濟(jì)效益為412.5萬(wàn)元。

3　結(jié)語(yǔ)

模擬算法在高爐布料溜槽旋轉(zhuǎn)角度的應(yīng)用后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，確保了溜槽旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時(shí)的傳送，控制水平高，功能完善，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，故障率低，控制及調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，減少了設(shè)備故障停機(jī)率，滿足生產(chǎn)工藝的要求，確保了生產(chǎn)的順行。

圖1　β角模擬演算程式流程

Abstrraacctt：To achieve the purpose of the uniformity of the distribution of multi-ring material，by using analog computation method to achieve the rotation angle of projection，imitating angle β run method and building mathematical model，this article has achieved intelligent virtual control and formed a redundant relationship with actual measurement.After the simulation algorithm，the system is stable and reliable，it can ensure accurate chute rotation angle data，timely delivery，higher level for control，and reduce equipment downtime rate，which meets the requirements of production process.

Key worrddss：blast furnace；material chute；rotation angle；simulation

信息園地

山鋼集團(tuán)濟(jì)鋼鑄管搬遷項(xiàng)目轉(zhuǎn)入全面施工階段

2016年5月27日，山鋼集團(tuán)濟(jì)鋼山東球墨鑄鐵管有限公司（簡(jiǎn)稱濟(jì)鋼鑄管）搬遷項(xiàng)目開工暨山東國(guó)銘球墨鑄管科技公司揭牌儀式，在臨沂市蘭陵縣礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)舉行。山鋼集團(tuán)董事長(zhǎng)、黨委書記侯軍出席并致辭，與臨沂市委書記林峰海共同為新公司揭牌，標(biāo)志著濟(jì)鋼鑄管搬遷工程轉(zhuǎn)入全面施工階段。

侯軍在致辭中說(shuō)，濟(jì)鋼鑄管在鑄管行業(yè)和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)有品牌、技術(shù)、管理、服務(wù)等優(yōu)勢(shì)，具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。為適應(yīng)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，濟(jì)鋼鑄管實(shí)施整體搬遷，蘭陵縣具有資源和物流優(yōu)勢(shì)，山鋼集團(tuán)堅(jiān)持“共創(chuàng)、共進(jìn)、共贏”的核心價(jià)值理念，實(shí)現(xiàn)企地協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)共贏。侯軍強(qiáng)調(diào)，各合作方要嚴(yán)格履約，高效率、高質(zhì)量地做好各項(xiàng)工作，為項(xiàng)目建設(shè)提供先進(jìn)的設(shè)計(jì)、精良的設(shè)備和完善的服務(wù)，確保項(xiàng)目如期建成投產(chǎn)、達(dá)效。

濟(jì)鋼鑄管作為山鋼集團(tuán)旗下專業(yè)生產(chǎn)球墨鑄鐵管的子公司，有60年發(fā)展歷史，曾生產(chǎn)了山東省第一爐鐵、第一根球墨鑄鐵管，目前鑄管產(chǎn)能達(dá)到30萬(wàn)t/a，產(chǎn)品除輻射國(guó)內(nèi)各省市區(qū)，已出口亞、非、南美的40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。去年9月，濟(jì)鋼鑄管與歷城區(qū)政府簽訂整體搬遷協(xié)議，正式啟動(dòng)搬遷工作。按照項(xiàng)目規(guī)劃，一期投資20億元，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)50萬(wàn)t鑄管生產(chǎn)能力，并新上10萬(wàn)t熱模法大管及1萬(wàn)t管件生產(chǎn)線。項(xiàng)目采用多項(xiàng)行業(yè)領(lǐng)先水平的工藝和技術(shù)，并投資1.62億元建設(shè)尾氣脫硫、除塵、降噪等環(huán)保設(shè)施，實(shí)現(xiàn)廢物、垃圾集中處理、綜合利用，達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)，濟(jì)鋼鑄管將實(shí)施混合所有制改革，由濟(jì)鋼和山東金璽泰礦業(yè)公司共同出資成立新公司，構(gòu)建全新管理體制和運(yùn)行機(jī)制，以更好地發(fā)揮濟(jì)鋼鑄管品牌、技術(shù)、管理、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，以及蘭陵縣資源、物流等低成本優(yōu)勢(shì)，打造技術(shù)質(zhì)量領(lǐng)先、產(chǎn)品配套齊全、管理更加高效的鑄管強(qiáng)企。（摘自2016-06-14《世界金屬導(dǎo)報(bào)》）

Application of Simulation Algorithm in the Rotation Angle Calculation of BF Distributing Chute

HAN Mei
（The Automation Department of Laiwu Company of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

TF543

A

1004-4620（2016）03-0059-02

2016-02-17

韓梅，女，1981年生，2006年畢業(yè)于湖北教育學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司自動(dòng)化部工程師，從事自動(dòng)化控制工作。