1、炉顶规格书第2部分 炉顶1概述3#炉炉顶主体设备由西安冶金机械股份公司参照PW公司标准提供，采用串罐式结构。2区域设备系统组成炉顶系统指从十字测温到大放散之间的所有设备的电气，仪表，计算机及相关控制部件组成。根据控制关系及功能，可分为主线设备控制系统及辅助设备控制系统两大块。主线设备控制系统包括受料、称量罐、上料闸、均排压、排料、布料、料线检测系统；辅线设备控制系统包括液压、润滑、冷却、炉顶放散系统等。2.1主线控制系统2.1.1受料系统本系统由上罐等设备构成，用于从上料胶带机接受原料。系统在受料前作必要检测，发现故障根据情况，发出请求停皮带的“上罐未准备好”或发出“重罐”信号。2.1.2上料
2、闸系统本系统用于将上罐的原料向下罐倒罐。上料闸包括上料闸和上密封阀。阀门采用双向双位电磁阀。2.1.3称重系统本系统将上罐倒入下罐的原料称量重量，称重罐有效容积55M3，装料量CMAX=15t，OMAX=72t。当称量值大于装料量时，发出“下罐过满”信号；当称量值于与槽下所传的重量值产生较大偏差时，发出“称重值偏差”报警。2.1.4均排压系统本系统在开/关上料闸系统和下料闸系统、将倒罐过程中，将炉内的高压与上罐的常压的压差进行压力卸放和补偿调节。均排压系统包括一次均压阀、二次均压阀、排压阀、压差检测单元。阀门采用单向双位电磁阀。一次均压阀采用半净化煤气，二次均压阀采用氮气，根据炉顶温度控制二次
3、均压阀是否采用节氮方式。2.1.5排料系统本系统控制将原料装入炉内，包括下料闸、下密封阀。下料闸根据重量及料种按设定的装料曲线计算出开度，与BCD编码器采集的位置信号实现闭环控制,比例伐的驱动控制采用420mA，开度在排料期间保持不变。在可控情况下,装料开度曲线自学习完成自适应修正。2.1.6布料系统由溜槽旋转控制和溜槽倾动控制组成，使用VVVF驱动溜槽系统。溜槽布料采用螺旋、环型、扇型、定点方式。环型、定点方式通过手动实现，螺旋方式通过自动控制实现。溜槽旋转速度0-8RPM，倾角控制2-55度，拆卸75度（机旁控制）。2.1.7料线检测用于检测炉内原料深度。共设有2台探尺，探尺正常工作为连续
4、探料，在手动方式下也可以点测。探尺由电机牵引，功率1.7千瓦。探尺的0料线在炉喉钢砖上，平面上（ ？ ），1号探尺量程为06m，下部极限6m；2号探尺量程022m，下部极限24m，上部待机位？，检修位？，可以选择1#，2#的任意组合或组合的平均值为主探尺，所测料线可选择作为排料依据。有能力根据料线变化率输出“塌料”/“悬料”报警。2.2辅线设备控制系统2.2.1液压系统由主油泵，油箱，蓄能器，液压阀架组成，通过液压站的液压驱动动作实现炉顶各个阀门的开启。液压系统受控制系统的自动控制，但可在机旁起停备用泵。控制系统发现管路压力过低时，则两台泵同时工作。控制系统不对流量作控制调节，由操作人员平时调
5、整好出口压力及流量，处于热备用状态。2.2.2润滑系统由油泵、油箱、换向阀、分配器组成。采用双路润滑系统，润滑周期：一路为22分钟，用于溜槽齿轮箱和减速机；一路为8小时，用于阀门、探尺及大放散。润滑系统受控制系统的自动控制，但保证可在机旁起停备用泵。2.2.3冷却系统采用密闭循环水冷却，并辅以N2冷却。水冷由水箱、水泵、补水阀、排污阀、反冲洗过滤器组成。水泵起停、补水阀、排污阀及反冲洗过滤器受控制系统自动控制，控制系统不调节冷却水流量。2.2.4大放散系统为使炉顶设备不至因炉顶压力过高而受损坏。当压力超过规定值后，将自动打开放散阀，放散煤气仅与炉顶压力联锁，而不受其他控制。大放散系统用于检修休
6、风引煤气，控制系统使用安装在炉顶液压站的双向电磁阀的动作对其作开/关操作控制。2.2.5炉顶洒水系统炉顶温度或齿轮箱温度达到规定值，进行洒水控制。由三个电磁阀控制给水。水流量最大喷洒量t/Min。3.控制控制系统利用当今计算机系统的高可靠性、快捷、方便等特点，取消操作台及二次表，全部在操作站上进行显示、监视、操作，不做后备支持系统。因此，所有设备除保留现场机旁手动外，均仅受计算机输出控制，继电系统只保留设备必须的安全连锁。3.1主线控制总系统控制方式选择采用全自动/罐自动/批自动/手动/紧急手动/机旁/停止七种。分系统的控制方式选择有自动/手动/机旁/停止，分系统控制权包含于总系统控制权之下。
7、设备的现场机旁操作箱上的遥控选择开关用于选择是在中控还是在机旁对设备进行操作控制。主系统运转方式分系统可选择的运转方式自动手动机旁停止全自动批自动罐自动手动紧急手动机旁停止 全自动方式指：系统正常时，根据设定的装料制度、自动完成所有工作方式下的设备操作、控制，无须人工干预； 罐/批自动方式指：系统正常、但由于工艺要求需要有操作人员发出启动指令的自动工作方式。 手动方式指：操作人员通过屏幕上的按钮，在保持自动的所有联锁条件情况下，对某台或某些台设备进行控制的工作方式； 紧急手动方式指：在保留必要的安全联锁下，通过屏幕按扭完成设备的动作的操作、控制。 机旁方式指：系统将操作控制权交给现场由操作人员
8、，在现场完成设备动作控制的工作方式，此种方式只适应于检修调试使用； 停止方式指：封锁控制系统输出，将设备强制于锁定状态。正常情况下，由设在中控操作室的Ovation控制站及操作员站对全部布料过程（从受料开始到布料入炉的全部过程）进行控制。按炉顶系统的功能划分，分别介绍如下。3.1.1受料系统本系统用于从上料胶带机接受原料。受料系统相关信号采用软件模拟，并接受槽下数据，如：料头、料尾、料种和重量。主要控制过程： 信号处理 料头到C点，检测上罐。 料头到D点，延时5秒，接受槽下皮带上的料种和传送的重量。 料尾到D点，延时5秒，生产上罐料满信号 上料闸离开开位，向下罐传料种信号。 上料闸开过到关位，
9、清料种、重量。主要报警： 当系统收到料头信号时，如上料闸未关闭，则请求停皮带，发出“上罐未准备好”报警。 当系统收到料头信号时，如上罐如有料，则请求停皮带，发出“重罐”报警。3.1.2上料闸系统 本系统用于将上罐的原料向下罐倒罐，包括上料闸和上密封阀。阀门采用双向双位电磁阀控制。3.1.2.1上料闸开启条件： 上罐料满； 上密封阀放松，且开启； 下料罐已放空且称量装置已去批重； 下密封阀关且夹紧； 一二均压阀关位； 放散阀开。关闭条件： 下料罐称量装置发出0料流信号，下料罐称量装置无最小空值（上罐放料结束），延时？秒； 上料罐卸料时间已到规定的最大卸料时间？秒，且下料罐称量装置已检查了槽下送来
10、的物料重量； 下料罐未过满； 上料闸关位； 放散阀开位。与其它系统关系：（下列情况出现立即关闭） 下料闸不在关位； 下密封阀不在关位。报警： 当发现0料流信号已发，但下料罐的重量严重小于槽下传送的重量时，发出重级报警（上料闸卡料）； 下料罐过满，发声光报警（重罐）； 发开闸门指令？秒钟后未能打开，则发报警。发关闸门指令？秒后未能关闭，则发报警（动作）。3.1.2.2上密封阀开启条件： 下密封阀关闭并已夹紧； 一、二均压阀关位状态； 放散阀已开，且下料罐压力与大气压的差压？，或放散超时； 下罐空。关闭条件： 放散阀开位； 下料罐不过满（通过称量机构得到）； 上料闸已关； 下料闸不在关位； 下密封
11、阀不在关位。与其它系统关系： 上密封阀启开后，上料闸未开之前发下料罐称量机构去批重指令； 下料闸不在关位，立即关闭； 下密封阀不在关位，立即关闭。报警： 当发生料罐过满时； 当发出上密封阀启开指令？秒后，上密封阀仍未松开或启开时； 当发出上密封阀关闭指令？秒后，上密封阀仍未关闭或夹紧。3.1.3称重系统本系统将上罐原料倒入称重罐，以产生用于向炉内布料使用的入炉料重量。称重系统包括测量压头、压头重量变换和压力补偿。本系统经过重量处理（如称重仪故障，原料重量采用槽下传送值核对。异常时发出称重仪故障报警；如称重仪正常，原料重量采用实际测量值，并根据所选的仪表台号决定是否采用软件重量补偿。），并经过处
12、理产生倒罐后的料种信号，以进行布料系统控制。在实测重量与槽下传送重量产生偏差大于偏差值时，发出“偏差”报警。3.1.4均排压系统本系统在开关上料闸系统和下料闸系统时，用于将倒罐过程中炉内的高压与上罐的常压的压差进行压力卸放和补偿调节。包括一次均压阀、二次均压阀、排压阀，阀门采用单向双位电磁阀控制。一次均压阀采用半净化煤气，二次均压阀采用氮气，二次均压阀控制采用节氮方式： T70度，节氮，二次均压阀在下料闸开后自动关闭； T100度，不节氮。3.1.4.1排压阀启开条件： 均压阀（一次、二次）处于关闭状态； 下密封阀关闭并已夹紧； 下罐空。关闭条件： 上密封筏关位且夹紧； 上罐空； 放散阀开过；
13、 下料闸不在关位； 下密封阀不在关位夹紧位。与其它系统的关系： 只有当均压放散阀处于关闭时，一次均压才可开启； 下密封阀未夹紧，均压放散阀不允许打开。报警： 发开均压放散阀指令5秒后未能打开时，发出声光报警； 发关均压放散阀指令5秒后，发声光报警。3.1.4.2一次均压阀开启条件： 放散阀开过，且均压放散阀处于关闭； 下罐装料结束； 二次均压阀处于关闭状态； 上密封阀已关闭且已夹紧。关闭条件： 当下料罐内压力与炉顶压力差P时，关闭一次均压阀； 料线到 （节氮方式）； 罐内压差不？，但超时。与其它系统的关系： 均压放散阀处于关闭位置时，才允许开一次均压阀； 上密封阀处于关闭位置，才允许开一次均压
14、阀； 一次均压阀关闭后才允许开二次均压阀； 紧急放散阀打开时，必须关闭一次均压阀； 下密封阀处于关闭状态时，才允许开一次均压阀。报警： 发开一次均压阀指令5秒后仍未打开时，发声光报警。 发开一次均压阀指令5秒后仍未关闭时，发声光报警。3.1.4.3二次均压阀启开条件： 放散阀已关闭； 下罐料满； 节氮标志启用二均； 一次均压阀已关闭； 上密封阀已关闭且夹紧。关闭条件： 无节氮标志，下料闸全开到位 （下罐放料结束）。或下料罐排料时间到（采用时间法布料时）； 有节氮标志，下料闸离开关位。与其它系统的关系： 二次均压阀关闭后，才可开均压放散阀； 紧急放散阀打开后，必须关闭二次均压阀。报警： 发开二次
15、均压阀指令5秒后，仍未打开，则发声光报警。 发关二次均压阀指令5秒后，仍未关闭，则发声光报警。3.1.5排料系统本系统包括下料闸、下密封阀，用于控制将原料装入炉内。根据料种、重量、按设定的装料曲线计算出下料闸开度，并与BCD编码器采集的位置信号比较，通过420mA驱动比例伐形成闭环控制。通过下料罐称量装置及料流调节阀来控制料流量。计算公式参见公式集。其中，采用时间法布料时：计算料流量（m3/s）=“时间法”来计算的料流量；K为物料常数，其值根据实验求得，存贮在计算机（DCS）里；M为该次布料的总环数；S为溜槽旋转一圈所需的时间，单位为秒；W为从称量装置中读出的本次布料的总重量，单位为吨；Q为本
16、次布料的计算料流量。若为“重量法”布料，则上式应改为：计算公式参见公式集。式中T为矩阵表中设定的布料时间。计算后，通过查表求出理论开度（由上面计算的料流量，通过流量/开度函数曲线，查出与此流量相对应的开度值）。料流调节阀开度r与料流速度Q的关系曲线由实验得出，然后存入计算机（DPU）中。排料系统程序根据曲线关系，由计算Q得到r值，然后驱动调节阀，通过控制系统打开到料流调节阀到这个值。若求出的Q值不在Qr曲线的坐标位置上，则利用插值法，求出最接近该值的r值。当料流调节阀开到r值位置并完成布料后，根据布料结果对原有的Qr曲线进行修正。料流调节阀开度r与料流速度Q的关系曲线在可控情况下自学习，执行自
17、适应修正。在排料期间，料流调节阀开度保持不变。3.1.5.1下密封阀启开条件： 上密封阀关闭并已夹紧； 放散阀已关闭； 均压完成（综合节氮）； 料线到准备布料； 下罐料满； 下罐重量已处理； 溜槽不在润滑中。关闭条件： 料流调节阀已关闭； 下罐放料结束； 上密封阀不在关位，夹紧位； 放散阀不在关位。与其它系统关系： 下密封阀只有在松开后，才允许旋转（设备本身要求）； 下密封阀处于启开状态时，均压放散阀不允许打开； 下密封阀未完全打开前，料流调节阀禁止打开； 料流调节阀未关闭，不允许关闭下密封阀。报警： 当发出启开下密封阀指令8秒后，未能放松或启开时，发声光报警。 当发出关闭下密封阀指令8秒后，
18、未能关闭或夹紧时，发声光报警。3.1.5.2下料闸开启条件 螺旋布料方式； 下密封阀开位； 溜槽高速旋转； 溜槽倾动到位； 均压完成； 下罐料满； 探尺在顶部； 炉顶温度不过高； 步进到位； 已有开度计算值。关条件 下料闸料空后，延时全开到位； 最大放料时间到； 自动全开到位。3.1.6布料系统主要指溜槽的控制。溜槽布料采用螺旋、环型、扇型和定点方式，其中环型、定点方式用于手动控制。3.1.6.1螺旋采用自动控制在自动方式下，如下料闸BCD码正常（即开度定位准确），可以按重量或按时间变换溜槽布料倾动档位。主要采用重量原则，在相应位置完成指定分量的布料后，自动换档。布料档位分为2种，每种料对应于
19、一组，每组11个溜槽倾动档位，故在矩阵表中共设置了22个倾动位置角。但每罐料最多允许选择其中7个位置，每个位置的倾角将因料线的不同而不同，根据料线的实测值而选择表格对应的位置倾角，用于驱动VVVF倾动溜槽。螺旋布料中，如倾角不变（即始终为一个倾角布料），则变成环形布料。如下料闸BCD码不正常，无论采用重量法，还是时间法，都自动转入时间法即以时间转换布料档位。3.1.6.2环型布料 采用手动，通过屏幕选择设定的倾动角度，提供2个用于输入倾角的数据输入段，每个原料对应一个数据输入段。3.1.6.3扇型布料 采用手动设定，系统在条件满足时，可以自动起停。操作人员必须先预设扇面起始点和终点，控制系统将
20、接受的最后两点值作为有效值用于控制。3.1.7料线检测 用于检测炉内原料深度。选择1#，2#的任意组合或组合的平均值为主探尺，将其所测料线作为排料依据，由它发出上料指令。探尺采用不反提、直接跟踪的控制方式。提尺条件： 当下料罐装完料并均压、装料准备完毕且主探尺到达规定料线时，或 当料线到达6m时，或 在charge和batch方式下，装料程序处于等待时，按下“GO ON”按钮。放尺条件： 下料罐料已布到炉内，且 料流调节阀已关闭。与其它系统的关系： 溜槽倾动时，不准手动提尺； 探尺到达料料面自动提尺的同时，下密封阀应启开； 提尺到达料面自动提升到待机位后，才可开启下料流调节阀，并向槽下发出上料
21、指令； 当炉顶温度达到 时，探尺应自动提升到待机位，但不允许开下密封阀及料流调节阀； 当料流调节阀关闭后，才允许探尺从待机位下放； 在charge和batch自动方式下，即使料面达到设定料线，必须还有“GO ON”按钮指令，探尺才允许自动提尺，否则将继续随炉料下降，此时应报警； 当料线达到规定值时，下料罐必须处于等待排料状态，探尺才允许自动提尺，否则将继续随炉料下降。 当炉内发生塌料时，若探头被炉料卡住不能提尺时，应能手动发该探尺处于待机位的“假信号”，以保证上料作业不中断，并报警。报警，除上面提到的报警外，还有下述情况： 工作的三个探尺各自所探的位置相差400mm时，应发出报警，当相差300
22、mm时，应发出轻级预报警，表示料面有倾斜现象。 亏料时发报警。3.2辅线设备控制系统3.2.1液压系统：液压系统受控制系统的自动控制。液压系统设置独立操作、报警画面及确认键。当液压系统选择中控操作时、计算机选择自动方式时，通过计算机输出启动液压泵。安装在油箱油位变送器将M信号通过工程单位转换形成油位,并在画面显示。安装在油箱上的t电阻，送入连续模拟信号经工程单位转换产生油池油温指示，并在上显示。油压变送器送入的信号经工程单位转换产生管路压力，计算机检测管路压力，当时间内的压力变化率大于设定的变化范围时，且压力向下，并伴随着油位的变化率大于设定值，输出“管路破裂”报警，请求停机操作；计算机检测管
23、路压力，当时间内的压力变化率大于设定的变化范围时，且压力向下到达油压低限时，自动启动备用泵，输出“管路油压低”报警。当油池温度大于？度时，将冷却器投入进行冷却。计算机在检测油位到达？低限时，输出“油池油位低”报警；到达？超低限时，输出“油池油位紧急低”报警，请求停机操作。液压系统还产生独立的电源故障油泵运行故障等报警。当报警发生时，首先判断故障源，经确认后，采用液压系统的“报警复位”认可。重级故障应去液压站处理并在机旁进行操作检测。控制系统不对流量作控制调节。出口压力及流量由操作人员平时调整好，处于热备用状态。应保证可切换到机旁起/停备用泵。3.2.2润滑系统由油泵，油箱，换向阀，分配器组成。
24、采用双路润滑系统，润滑周期一路为45分钟，用于溜槽齿轮箱和减速机；一路为8小时用于阀门，探尺及大放散。润滑系统受控制系统的自动控制，控制程序独立，有相应的包括报警复位的操作画面，应保证可切换到机旁起/停备用泵。润滑系统工作采用连续断续，采用连续润滑时，系统在润滑完线后即转到润滑线，循环往复。断续润滑只能在中控操作实现，由计算机控制间隔时间。此时，计算机比较管路远端压力信号，在压力设定点到达后，比较器翻转，输出压力建立信号。停泵/启动有间隔延时。采用安装在润滑管道远端的压力变送器模拟出润滑压力的建立-为防止管路泄漏无法建立油压，在计算机中设置每次？秒的最大润滑时间，在到达最大润滑时间、压力未建立
25、，模拟产生压力到信号停泵，并输出报警。3.2.3冷却系统采用密闭循环水冷却，并辅以N2冷却。水冷由水箱，水泵，补水阀，排污阀，反冲洗过滤器组成。水泵起/停，补水阀，排污阀，及反冲洗过滤器受控制系统自动控制，控制程序独立，有相应的包括报警复位的操作画面，冷却水流量控制系统不作调节。水冷系统还包括水箱水位，齿轮箱温度等信号。系统在正常的位置排补水之外，还具有定时和定温补排水，反冲洗除压差外也可用定时冲洗。如果检测到管路流量低于？时自动起备用水泵，系统同样保证可在机旁起停备泵。3.2.4大放散系统 正常情况下，顶压由调压阀组或TRT来调节，一旦炉顶压力突然升高而不受调压阀组或TRT控制时，才自动打开
26、放散阀。自动控制炉顶压力前，设定值到达？Mpa、打开放散阀之前，进行声光报警。共4台放散阀，液压驱动，每个阀门打开的压力值分别为：伐门编号设定压力设备1#阀MPa650，上升管2#阀MPa650，上升管3#阀MPa650，上升管自动打开条件 当中控操作自动方式下，炉顶压力值达到上面所述的值时，自动打开。关操作 由人工干预完成。设备采用液压驱动，所属驱动元件安装于炉顶液压站内的阀架上，由炉顶液压站提供驱动。3.2.5 炉顶洒水系统炉顶温度或无料钟齿轮箱温度达到规定值时，三个电磁阀控制给水。打开V1、V2阀，关闭V3阀；当停止洒水时，打开V3阀，关闭V1、V2阀。在总管上安装一流量计,冷却水流量最
27、大喷洒量为2t/min，3.3 操作3.3.1 DCS系统的操作通过操作画面选择，本系统有自动和手动两种操作、控制方式。控制（启动）前期条件： 操作人员必须确定放散阀、溜槽旋转及倾动的控制设备台号，由电气人员在MCC控制柜面板上选择相应设备的控制。 如在中控室操作，现场机旁操作箱上的选择开关须设置在遥控位上；如在现场对设备操作，必须将机旁操作箱选择开关设置在机旁位，并通知中控室操作人员将操作方式选择在机旁。自动方式：包括全自动、批自动、罐自动。 全自动方式，在被控制设备的性能良好的情况下，如果生产工艺许可，通过2300画面的炉顶总系统操作方式选择子画面，将操作方式设定为全自动，并用自动投入按钮
28、确认后，完成装料的全部工作。全自动方式在使用自动切除按钮确认或选择机旁/紧急手动方式退出。 批/罐自动方式，在被控制设备的性能良好的情况下，生产工艺对装料的时间有控制的时，通过2300画面的炉顶总系统操作方式选择子画面，将操作方式设定为批/罐自动，并用自动投入按钮确认，系统自动完成进料的全部过程，仅仅控制下料闸的动作以完成全部过程。系统将在读取到“GO ON”按钮信号，控制系统的全部功能。？手动方式：包括手动、紧急手动。 手动方式，当操作选择手动方式后，相关子系统如果处于自动操作方式，则全部自动转入手动操作方式，由操作人员使用鼠标在对应的设备上点击弹出子操作画面，在操作面板上点击开/关命令按钮
29、来完成装料的全部过程。全部过程完全保留自动方式的控制连锁及工艺控制参数。 紧急手动，当系统选择到紧急方式时，相关子系统如果处于自动操作方式，则全部自动转入手动操作方式，并弹出一幅包含所属全部子设备操作面板和现场信号显示的操作画面，操作人员根据设备的动作次序，在确认设备信号有效时，通过鼠标点击开关操作命令按钮，完成全部工艺流程。但此操作方式仅仅包含必要的安全连锁，以尽可能快的速度在工艺参数不能满足的情况下，将原料倒入炉内。3.3.2 机旁操作本系统所有设备均设有机旁和遥控两种工作方式，通过机旁操作箱上的选择开关进行工作方式选择。机旁的选择开关只具有选择操作地点的能力，不具有现实的操作能力。正常生
30、产的操作，各设备只能选择在“遥控”状态。机旁操作在中控将操作权提供的情况下，只作为设备安装、检修、调试使用。由于各设备所处的位置及用途的不同，机旁操作箱及选择开关作如下的安排： 上料闸、下料闸、一次均压阀，二次均压阀、放散阀等设备采用自保方式进行，提供开/关/停三种操作。 上密封阀、下密封阀设备采用自保方式进行，提供夹紧/放松/开/关/停五种操作，设备在放松到位后方可进行开操作；在关到位后方可进行夹紧操作。 溜槽旋转在机旁只提供低速旋转、左转/右转/停止三种自保操作。溜槽倾动提供点动方式的向上/向下操作，并在旋转方向到拆卸位时提供可绕过正常工作区间限位的检修提升按钮。 探尺设备提供向上/向下操作。当在用于检修时可操作检修按钮，将设备绕过待机位提升至检修位。 液压站/润滑站/冷
