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1、热轧板厂加热炉安全运行的控制改进摘 要：根据攀枝花新钢钒股份有限公司1450热轧板厂加热炉2002年投产以来的实际运行情况，对加热炉安全运行存在的问题进行了认真分析研究，为保证设备安全和人身安全，在加热炉DCS系统控制方面提出了相应的改进措施。关键词：加热炉；安全运行；控制改进0引言攀枝花新钢钒股份有限公司1450热轧厂3期技术改造工程新建了2座步进梁式加热炉，额定产量为265 t/h（标准坯，冷坯加热到1 250 ），2002年2#加热炉投产，2003年1#加热炉投产。加热炉为均热段平炉顶、上加热和上预热段轴向供热、下部侧向供热、滚轮斜台面式的板坯步进梁式加热炉。加热炉分6个燃烧控制段进行加
2、热：上均热段采用混合煤气平焰烧嘴，上加热和上预热段采用低NOX烧嘴轴向供热，下部采用低NOX侧烧嘴。加热炉端部装料、出料，炉尾下排烟。加热炉燃料为高焦炉混合煤气，空气经预热器预热后向加热炉提供预热的助燃空气。加热炉采用常规的水冷却方式。为保证加热炉的安全运行，根据加热炉的实际运行情况，我们进行了认真分析研究，在DCS控制方面不断地进行完善。1 DCS控制系统概述控制系统的设置以加热炉的高效率、低损耗、安全、全自动为目的。DCS控制系统采用的是ProcessLogix系统。ProcessLogix是Rockwell Automation公司推出的基于批处理、过程控制、SCADA应用的开放混合控制
3、系统，具有最高性能价格比。ProcessLogix系统核心是功能强大的基于Microsoft Windows NT服务器/客户机系统结构。ProcessLogix系统提供面向对象的图形工具和完整的、功能强大的过程控制功能库，集成了广泛用于工业控制现场的过程调节控制、对本地语言的支持和面向用户的接口。 控制系统是集监视、操作和管理为一体的综合性数字化系统，操作人员仅通过设在操作室内CRT上的监控画面及键盘、鼠标即可进行操作、监控。必要的数据可通过DCS内部存贮或打印机打印来保存。 该系统运行稳定，安全性能高，连续工作时间长，故障少。2 DCS系统故障分类DCS系统故障分为重故障和轻故障。轻故障时
4、进行报警，重故障发生时进行燃烧切断。各类故障情况见表1。表1 DCS系统故障一览表类型名称重故障助燃空气总管压力低混合煤气总管压力低UPS电源故障轻故障仪表气源压力低炉内温度超限换热器进、出口温度超限冷却水总管流量低各段冷却水回水温度超限其它3 保证加热炉运行安全的控制改进加热炉从2002年投产至今，对发现的一些安全隐患都进行了彻底整改。3.1 UPS供电系统改造新1#、2#加热炉的DCS系统由1台UPS供电，一旦UPS故障将会造成2座加热炉全停。从生产安全的角度出发对UPS供电系统进行了改造：把1#、2#加热炉的DCS设备供电系统完全分开，各用一台UPS供电，任何一台UPS故障均可通过开关切
5、换至另一台正常的UPS供电。经过UPS供电系统改造，消除了设备安全隐患，UPS故障时不会造成2座加热炉全停，切换功能保证了加热炉停炉后的及时恢复，最大限度保证了加热炉安全、快速地恢复生产。3.2 2#加热炉助燃风机出口压力匹配的控制改进理论上2#加热炉1#、2#助燃风机的功能应相同，但实际上这2台助燃风机的出风能力相差较大,经常出现风机倒灌，严重威胁着设备安全和生产安全，为弥补设备缺陷，我们从控制上着手，根据生产工艺的实际需求更改风压控制的程序，经过多次测试，实现了2#加热炉1#、2#助燃风机的风压匹配控制，最终保证了加热炉的设备安全，使生产能够顺利进行。3.3 控制程序安全功能完善 为了完善
6、系统程序的控制功能，采取了下列措施：(1) DCS系统上电后造成风机停运，是因上电后程序初始化造成，修改程序后测试正常。(2) 煤气低压联锁动作后，未经确认联锁自动复位，后查明原因，是因联锁锁定功能点扫描间隔1.5 s所至。完善程序，利用检修时间测试联锁，瞬动锁定功能均正常。(3) 异常停1台风机后风机出口阀原是由操作人员手动关闭的，介于异常停1台风机后会产生倒灌现象，风压会迅速降低，特别是负荷大时极易造成停炉，操作人员需紧急操作的点比较多。通过程序改进实现了异常停1台风机后风机出口阀自动关闭，同时发出声光报警信号，这样可最大限度地降低异常停1台风机时停炉事件的发生。(4) 根据电机实际带载能
7、力、实际温升情况，重新整定助燃风机入口调节阀开口度限幅。 (5) 1#加热炉3#助燃风机出现了几次异常停机故障，无故障信息提示，也无任何规律可言。经过深入细致地查找原因，发现单从理论上分析程序是没有问题的，但现场信号稍有闪烁则会产生一个停风机信号，经过对程序进行安全控制完善，1#加热炉3#助燃风机再未出现过异常停机故障。3.4 恢复煤气调节阀切断功能在1#加热炉调试期间发现煤气调节阀无切断功能，经过对气源管路的重新配置，恢复了煤气调节阀的切断功能，把一个重大安全隐患消灭在摇篮里。3.5 煤气调节阀手动自动转换开关功能改善煤气调节阀手动自动转换开关原配置为旋钮式开闭器，操作人员反应旋转方向易混淆
8、、影响转换速度。在维护过程中还发现旋钮式开闭器易滑丝、流通面积小，影响煤气调节阀手动自动功能的正常切换。为保证煤气调节阀手动自动转换功能正常，我们更换了原煤气调节阀手动自动转换开关，采用了开闭式闸板阀，进而解决了采用旋钮式开闭器时产生的所有问题，得到操作人员的认可。3.6 声光报警系统改进煤气、空气低压时发出声音报警，为避免加热炉在特殊情况下发生煤气爆炸造成重大经济损失，煤气、空气压力低于危险值时联锁动作：煤气阀快速切断、空气阀关到2、热风放散全开、烟道闸全开。原煤气、空气低压时由服务器上配置的小音箱发出声音报警，由于控制系统报警类型很多，经常有声音报警出现，容易造成操作人员听觉疲劳，不能分辨
9、报警的重要与否，拖延了处理时间。针对这一问题，我们进行了改进，新增了2套声光报警器（1#炉、2#炉各1套），风压、煤气压力、电机温度等重要参数的报警改由新增声光报警器报警。改造后加强了对重要报警参数的监控力度，在风压、煤气压力低限报警时，操作人员能够及时作出相应处理，减少了停炉事故的发生。3.7 增设热值报警功能为了消除煤气热值发生异常给加热炉带来的安全隐患，确保加热炉安全稳定运行和生产顺行，加热炉DCS系统中增设煤气热值异常报警功能，设置内容、参数及要求如下：(1) 当煤气热值6 300 kJ/m3时，系统发出故障报警（声、光）及显示；煤气热值5 040 kJ/m3时，系统发出重故障报警（声
10、、光）及显示，故障数据进入历史记录。(2) 当煤气用量3.0104 m3/h、煤气热值9 660 kJ/m3时，系统发出故障报警（声、光）及显示。当煤气用量3.0104 m3/h、煤气热值10 500 kJ/m3时，系统发出重故障报警（声、光）及显示，故障数据进入历史记录。3.8电动执行器安全隐患的排除助燃风机入口电动调节阀、烟道闸电动调节阀供电电压均为380 V,而UPS输出的电压为220 V，电源故障时，加热炉DCS系统其它设备可由UPS继续供电，但电动调节阀却无法动作。特别是在联锁动作停炉时，烟道闸本应执行全开指令，但此时因供电问题而无法动作，炉内残余气体不能及时抽出，如有爆炸发生后果将
11、不堪设想，故电动调节阀的供电问题已成为一个安全瓶颈。经过认真分析、研究，利用现有的安装环境，在保证阀门力矩的情况下，现在烟道闸电动调节阀已换型为220 V供电的电动调节阀，运行情况良好，其余5台380 V供电的电动调节阀也准备逐步换型为220 V供电的电动调节阀。3.9水温检测系统改造为监控加热炉各固定梁、固定立柱、活动梁、活动立柱等的冷却水排水情况是否正常，在各排水支管上都设置了排水温度检测点（均为开关量信号输出），1#加热炉、2#加热炉各支管的温度共有124个检测点，设备故障率很高，造成每年温度控制器的备件消耗费用很高。为提高温度测量的准确性、可靠性，减小备件消耗量，我厂对加热炉水温检测系
12、统进行了改造。新水温检测系统共有124个水温检测点。新水温检测元件利用原温度开关接口对水温进行检测，温度传感器采用进口数字芯片不锈钢铠装装入水管，测量温度范围-20 120 ，具有精度高、工作稳定、无须调整的优点。传感器输出为数字信号，所有传感器并接在一条总线上，送入数据采集控制站。数据采集站根据水管组布置安装在加热炉炉底，以LED方式巡回显示全部传感器温度值，便于现场维护人员观察检查。数据采集控制站通过一条双绞屏蔽线构成的CAN总线与CAN集散主控站通讯，并连接到工控机，显示全系统检测点的物理分布画面，实时显示温度值。当监测点水温超过设定值时，进行声光报警并自动弹出报警位置，同时闪烁报警发生
13、故障传感器名称。数据库保存历史数据1年，自动生成温度曲线，可以进行事故追忆和历史数据查询。改造后的水温检测系统能实时地监控温度，可通过调用温度曲线了解水温的变化情况.通过该系统有效、及时的报警功能，避免了多次重大设备事故，为加热炉的安全运行提供了保障。4 为保障人身安全所采取的安全措施4.1 配备便携式一氧化碳报警器煤气作为气体燃料，具有输送方便，操作简单，燃烧均匀，温度、用量易于调节等优点，是工业生产的主要能源之一。我厂加热炉燃料采用的是高焦炉混合煤气。煤气中含有大量一氧化碳，散发在作业场所时，容易使人员中毒。煤气安全事故分为三类：中毒、火灾和爆炸。为保障加热炉区域的工作人员的人身安全，工作
14、人员到现场工作时都配备了便携式一氧化碳报警器。2005年12月份我厂在炉区又新增了一套固定式一氧化碳报警器，每个炉子有5个检测点，位置分别在总管盲板、预上、加上、加下、均上煤气管道附近。CO浓度的高限报警值设定为3.010-5 g/cm3(30 ppm)，高高限报警值设定为5.010-5 g/cm3 (50 ppm)。该报警系统一氧化碳传感器检测方式为电化学式，灵敏度高，响应时间小于60 s。固定式、便携式一氧化碳监测报警装置优化布置，将煤气泄漏事故消灭在萌芽状态，该系统的增设，对有效的预防煤气设备、设施泄漏或可能造成煤气积聚而引发煤气事故，保护环境，有效地保障职工生命安全，起到了检测监护“卫
15、士”作用。4.2 空气调节阀的改造由于2#加热炉顶各加热段空气调节阀本身的机械结构和安装造成空气调节阀维护不方便，维护人员需爬上空气管道才能对设备进行检查和处理，而热风管道有些地方温度高达100 以上，空气调节阀下方空隙很大，无安全平台，维护人员稍不小心就容易造成高空坠落事故。为保护工作人员的人身安全，我们采取了以下措施：在空气阀门附近的热风管道外包裹隔热层，在不防碍空气阀门检修的前提下新增了便于维护的安全操作平台，这样就消除了安全隐患，有效保障了维护人员的人身安全。4.3对职工进行安全培训我厂不断强化职工安全教育和安全技能培训，组织应急预案演练，大力加强企业安全文化建设，提高了职工的安全意识，消除了职工对安全工作、安全教育的厌倦情绪和麻痹思想，增强了每位职工的自我防护能力。5 结语攀钢热轧板厂加热炉从2002年投产至今， 突出安全生产的基础地位，加大对安全隐患的整治力度，有效保证了加热炉的安全运行，实现了安全事故为“零”的目标值，而且必将坚持这一目标值、坚持安全生产的理念，以期达到企业在市场竞争中求得生存和发展，这也是安全工作所追求的最佳状态。编辑 杨小琴收稿日期：2009-09-10
