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新鋼鐵公司的技改如火如荼，新技術(shù)新工藝的應(yīng)用不斷深化，在二期技改采用“一火成材”新工藝基礎(chǔ)上，三期技改又采用了“一罐到底”新工藝，節(jié)能增效工作不斷向前邁進(jìn)。為了更好地體現(xiàn)新工藝的節(jié)能效果，打破高爐鐵水稱重計(jì)量與高爐鐵水液面工藝控制各自獨(dú)立的傳統(tǒng)模式，積極推進(jìn)節(jié)能高效的進(jìn)程，成功開(kāi)發(fā)了兩者合二為一的高爐鐵水稱重液面計(jì)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效提高了能源利用效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的新跨越。
一、方案構(gòu)成
基本設(shè)計(jì)方案：采用稱重計(jì)量方式，根據(jù)鐵水凈重與鐵水罐液面的數(shù)學(xué)模型，在顯示鐵水重量的同時(shí)，顯示鐵水罐中鐵水液面的高度，從而控制鐵水罐的受鐵。鐵水稱重液面計(jì)量系統(tǒng)由稱重裝置、電氣裝置、隔熱保護(hù)裝置、視頻、報(bào)警及遠(yuǎn)程裝置等組成。
1.稱重裝置
稱重裝置包括秤臺(tái)、稱重傳感器、限位、過(guò)軌器、防爬裝置、大屏幕顯示器及稱重儀表等。
基坑形式：采用深基坑（1.8m），因?yàn)槠渚哂腥粘＞S護(hù)方便的特點(diǎn)。兩側(cè)應(yīng)考慮基坑安全緊急通道、排水和低壓照明。
秤臺(tái)采用三節(jié)變截面式工字鋼箱體結(jié)構(gòu)焊接而成。梁高800mm，上面板厚50mm，側(cè)翼板和下面板厚30mm。焊縫全部采用埋弧自動(dòng)焊接技術(shù)。焊接后進(jìn)行變形校正和時(shí)效處理，使大梁變形量最小，該結(jié)構(gòu)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、整體剛度和重心穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
稱重傳感器采用柱式常溫傳感器并且通過(guò)球面受力技術(shù)和側(cè)面防側(cè)向力弧面技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到防傾倒的目的，同時(shí)傳感器底部采用六角柱面形式，具有防轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。柱式傳感器具有過(guò)載能力強(qiáng)、無(wú)需專門工具、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
本系統(tǒng)采用兩種限位裝置，起到雙重保護(hù)作用。（1）撞墻式限位，安裝在秤體底部。（2）拉桿限位，安裝在秤體兩側(cè)的中上部分。在鐵水罐車上下秤臺(tái)及鐵水罐車停留在秤臺(tái)上進(jìn)行受鐵時(shí)，秤臺(tái)容易產(chǎn)生晃動(dòng)，影響稱量。撞墻式限位在起到了水平橫向限位作用的同時(shí)，還起到了由于傳感器傾斜對(duì)秤臺(tái)垂直方向的支撐保護(hù)作用。拉桿限位是通過(guò)秤臺(tái)側(cè)面產(chǎn)生水平的拉力，使秤體恢復(fù)穩(wěn)定，確保稱量準(zhǔn)確。在稱重軌與引軌的連接處設(shè)置了過(guò)軌器。由于鐵水罐車速度慢，該過(guò)軌器不同于軌道衡的過(guò)軌器，進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)———將原來(lái)中間的弧形面改進(jìn)為與稱重軌引軌幾乎同一平面的結(jié)構(gòu)，有效地減少了鐵水罐車上下衡時(shí)對(duì)秤體的沖擊。
在稱重軌和引軌的內(nèi)外側(cè)安裝了防爬器，防止稱重軌和引軌的躥動(dòng)。稱重軌兩端有明顯標(biāo)志，便于確認(rèn)鐵水罐車是否準(zhǔn)確到位。
稱重儀表通過(guò)20mA電流環(huán)接口形式將凈重在現(xiàn)場(chǎng)大屏幕上顯示，將（4~20）mA信號(hào)送到中控室的PLC。同時(shí)通過(guò)RS232（或RS485）經(jīng)遠(yuǎn)程裝置同步傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計(jì)量室的計(jì)算機(jī)上。
2.電氣裝置
一座高爐有3個(gè)出鐵口，每個(gè)出鐵口分2個(gè)受鐵口，配置一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)操作柜和兩臺(tái)鐵水罐軌道衡，中控室配一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)和一臺(tái)PLC儀表柜，遠(yuǎn)程計(jì)量室配一臺(tái)稱重管理計(jì)算機(jī)。
現(xiàn)場(chǎng)操作柜具有鐵水罐號(hào)設(shè)置（顯示）、鐵水液面設(shè)定（顯示）功能，設(shè)定值通過(guò)BCD碼傳輸給中控室的PLC。中控室的計(jì)算機(jī)也具有鐵水液面設(shè)定功能?，F(xiàn)場(chǎng)操作柜可以通過(guò)面板按鈕或面板選擇開(kāi)關(guān)以開(kāi)關(guān)量的形式將“鐵水罐車到位”、“手動(dòng)去皮”、“受鐵開(kāi)始”、“受鐵結(jié)束”、“自動(dòng)/手動(dòng)”等信號(hào)傳遞到中控室的PLC?，F(xiàn)場(chǎng)“鐵水罐車到位”信號(hào)直接送到中控室的PLC上。中控室的計(jì)算機(jī)經(jīng)PLC將“鐵水罐車到位”、“皮重已除”、“受鐵開(kāi)始”、“正在出鐵”、“受鐵結(jié)束”、“稱重完畢”、“聲光報(bào)警”等信息及時(shí)反饋到現(xiàn)場(chǎng)操作柜的面板顯示或聲光報(bào)警器上。
中控室的計(jì)算機(jī)與中控室的PLC經(jīng)接口模塊采用profibus總線（或Modbus總線）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)采用防浪涌保護(hù)器，接地良好，確保系統(tǒng)能有效防止雷擊。同時(shí)，系統(tǒng)采用手動(dòng)自動(dòng)相結(jié)合的控制方式。
3.隔熱保護(hù)裝置
隔熱保護(hù)裝置由中間蓋板、兩側(cè)蓋板、蓋板支架、石棉及耐火磚等材料構(gòu)成。兩側(cè)的邊蓋板有獨(dú)立于秤體的立柱支撐，有縱向橫向槽鋼做支架梁，可提高邊蓋板承載濺落鐵水的能力，中間蓋板與秤體是一體的，通過(guò)加大加密面板下的橫梁來(lái)提高承載濺落鐵水的能力。面板的厚度應(yīng)合適。隔熱保護(hù)裝置的承載能力在考慮自身重量的同時(shí)，還要充分考慮發(fā)生意外時(shí)對(duì)一定濺落鐵水的承載能力。該系統(tǒng)環(huán)境惡劣，封閉的秤臺(tái)表面采用先鋪墊石棉層，然后用耐火泥砌一層耐火磚，再平鋪一層石英砂的隔熱保護(hù)方法，在秤臺(tái)與邊蓋板結(jié)合間隙用石棉填充，并作為軟連接，既可防止鐵水濺落基坑內(nèi)，又不影響稱重的準(zhǔn)確度。耐火磚保護(hù)層表面要與稱重鋼軌底面相齊。
4.視頻報(bào)警及遠(yuǎn)程裝置
用兩臺(tái)攝像機(jī)確認(rèn)前后兩組車輪的對(duì)位情況及現(xiàn)場(chǎng)人員輸入的罐號(hào)。視頻信號(hào)經(jīng)視頻分配器一路送到中控室，另一路送到遠(yuǎn)程計(jì)量室。鐵水罐車到位報(bào)警有軟件硬件兩種方式。當(dāng)空鐵水罐車進(jìn)入秤臺(tái)后，程序通過(guò)重量識(shí)別進(jìn)行報(bào)警提示；另一種是通過(guò)安裝在鋼軌外側(cè)的兩組接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鐵水罐車緩慢駛?cè)氤优_(tái)，車輪靠近接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)面時(shí)，接近開(kāi)關(guān)就會(huì)輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)傳到中控室提醒工作人員，中控室通過(guò)聲光報(bào)警提醒現(xiàn)場(chǎng)人員。數(shù)字光端機(jī)采用專用ASIC設(shè)計(jì)及高速DSP技術(shù)，全數(shù)字無(wú)壓縮、無(wú)損傷廣播級(jí)傳輸方式，高清晰度、高分辨力通過(guò)光纖高質(zhì)量無(wú)損傷地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。該系統(tǒng)采用一對(duì)數(shù)字光端機(jī)經(jīng)一根光芯將視頻信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)、RS232（或RS485）信號(hào)多路雙向遠(yuǎn)程傳輸?shù)接?jì)量室。
二、稱重過(guò)程
當(dāng)鐵水罐車進(jìn)入鐵水罐軌道衡稱重臺(tái)面時(shí)，稱重臺(tái)面上的接近開(kāi)關(guān)或安裝在控制計(jì)算機(jī)中的鐵水罐車到位判別軟件就會(huì)將“鐵水罐車到位”信號(hào)傳遞給中控室的控制計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程計(jì)量室的稱重管理計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)通過(guò)聲光報(bào)警提醒現(xiàn)場(chǎng)人員、控制人員及計(jì)量人員準(zhǔn)備作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)將“罐號(hào)”、“鐵水液面設(shè)定值”等信息輸入現(xiàn)場(chǎng)操作柜，并進(jìn)行“去皮”作業(yè)，稱重儀表同時(shí)也被“去皮”，并發(fā)出“準(zhǔn)備受鐵”信號(hào)。控制或管理計(jì)算機(jī)同時(shí)采集到現(xiàn)場(chǎng)送來(lái)的相關(guān)信息。當(dāng)兩個(gè)受鐵口發(fā)出“準(zhǔn)備受鐵”信號(hào)時(shí)，該出鐵口具備了出鐵的條件，相關(guān)信息會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)操作柜相應(yīng)的指示燈上反映。
當(dāng)受鐵開(kāi)始時(shí)，隨著鐵水的傾瀉而下，稱重計(jì)量數(shù)據(jù)會(huì)逐漸遞增，中控室計(jì)算機(jī)上的鐵水模擬液面也會(huì)逐漸上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)“鐵水液面設(shè)定值”時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令并產(chǎn)生聲光報(bào)警，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員迅速手動(dòng)進(jìn)行關(guān)閉該受鐵口受鐵作業(yè)或控制計(jì)算機(jī)發(fā)出自動(dòng)關(guān)閉該受鐵口受鐵作業(yè)指令。該受鐵口完成受鐵口作業(yè)，自動(dòng)或手動(dòng)（現(xiàn)場(chǎng)人員）發(fā)出“受鐵完畢”信號(hào)，稱重管理計(jì)算機(jī)接到“受鐵完畢”信號(hào)后進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)或手動(dòng)采集，并發(fā)出“稱重完畢”信號(hào)傳回現(xiàn)場(chǎng)操作柜，使“稱重完畢”信號(hào)燈亮，提醒現(xiàn)場(chǎng)人員該鐵水罐車可以離開(kāi)稱重平臺(tái)，另一臺(tái)空的鐵水罐車進(jìn)入鐵水罐軌道衡稱重臺(tái)面進(jìn)行。兩臺(tái)鐵水罐車交替進(jìn)行受鐵及稱重，當(dāng)兩個(gè)“受鐵完畢”信號(hào)后，該出鐵口完成出鐵任務(wù)。
三、結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)在稱重技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合PLC技術(shù)，系統(tǒng)集成費(fèi)用低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。自投運(yùn)以來(lái)，系統(tǒng)工作正常、控制可靠、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、報(bào)警及時(shí)有效、視頻圖像清晰。該系統(tǒng)的投運(yùn)，達(dá)到了計(jì)量結(jié)算與工藝控制的完美結(jié)合，為節(jié)能降耗開(kāi)辟了新的途徑。

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