运用差压变送器监测高炉富氧系统提高其稳定性

摘要：本文已河钢承钢公司炼铁厂 5# 炉富氧仪控系统为例进行阐述，通过对整体富氧系统控制方式及设备进行学习，#终实现提高生产率和减少故障率的目的。

富氧是大型炼铁高炉冶炼中不可缺少的能源介质，通过不断稳定提高富氧率可以优化高炉铁水质量、减少焦比、增加喷煤量，提高冶炼系数和铁水产量。因此，研究炼铁高炉如何稳定提高富氧率，成为一项技术热点。本文已承钢公司炼铁厂 5#炉富氧仪控系统为例进行阐述。5#炉富氧仪控系统于 2006年 12月投产使用。采用鼓风机后富氧方式，由总管进入富氧站，经过压力调节和流量调节后加入冷风管道。也是降低焦比、提高铁产量的有效措施。

上图为 5# 高炉富氧仪表检测控制流程图，其中仪表检测点包括：富氧进站压力、富氧出站压力、富氧流量、富氧温度。

仪表检测设备具体为：富氧进站、出站压力使用压力变送器：EJA530A-DCS9N。富氧温度使用铂热电阻：WZP230Pt100。富氧流量使用差压使流量计，差压变送器：EJA110ADMS5A。另外压力、流量检测加装隔离配电器，保障安全的同时减少干扰提高系统稳定性，隔离配电器：NPPD-111D。下图为压力、流量检测结构图。

式中：F ：未补偿流体流量；k ：流量系数；∆p ：流量差压值；p ：差压变送器量程由于气体的可压缩性，富氧流量测量值要统一转换为标准状态 (0℃，1 标准大气压 ) 下的体积流量 QVN, 因此就需要对测量到的富氧流量值进行温度、压力补偿换算：

式中：f ：补偿后的流体流量；T实：流体实际温度；P实：流体实际压力；P设：流量计设计压力；T设：流量计设计温度

2 5#高炉富氧系统控制方式及设备
富氧压力流量调节的给定信号增加 NPGL-111D型隔离器，防止因为干扰影响富氧测量的准确性，提高测量系统的稳定性，确保对富氧系统的控制准确有效。调节执行器选用气动调节阀，控制简单，反应快速，且本质安全。

富氧控制系统功能：实现对富氧出站压力、流量的测量变送、转换运算、温压补偿后在监控计算机画面显示。操作岗位人员通过监控计算机设定工艺需要的出站压力和流量值，在 PLC控制系统中将测量值与给定值在 PID控制块中完成 PID运算，然后将给定阀位开度信号通过 AO 模板输出到现场执行器，实现对阀位的控制，#终完成对压力流量的控制。富氧压力、流量控制回路如下图所示。

5# 炉压力调节：气动调节阀；产品型号：HCP-V ；执行机构：HA3R ；公称通径：100mm ；公称压力：4.0Mpa ；额定行程：38mm ；额定流量系数：CV220 ；弹簧压力范围：80Kpa~240Kpa ；阀体材料：SCS13A ；阀内组件材料：SUS304 ；流量特性：对数；设计位号：FV-101。

5# 炉流量调节：气动调节阀；产品型号：HCB ；执行机构：HA3R ；公称通径：150mm ；公称压力：4.0Mpa ；额定行程：50mm ；额定流量系数：CV420 ；弹簧压力范围：80Kpa~240Kpa ；阀体材料：SCS13A ；阀内组件材料：SUS316 ；流量特性：对数；设计位号：FV-101。

3 富氧联锁保护系统
表 1 为富氧安全保护系统数据表：（5# 高炉富氧站未设置单好的富氧快切阀，不满足安全连锁条件时有压力调节阀配合快排实现氧气的快速切断。）同时要对富氧系统在日常点检时要观察在线趋势是否正常，如有异常及时处理。另外还要对现场仪表定期检查、确认导压管路有无泄漏、定期清扫富氧室卫生，检查仪表线路及接线盒外观有无损坏，是否完好。检查盘后现场仪表接线是否牢靠，端子是否松动。富氧用压力、流量变送器要按照校准周期进行校准，确保仪表准确可靠。

4 富氧系统日常维护
①富氧温度测量故障，因为富氧管道震动较大，测温电阻常因震动损坏，温度异常的话，连带着会影响到富氧流量的温度压力补偿，甚至因此富氧连锁系统误动作。使用热电阻芯为铠装的型号可以适当延长使用寿命，减少故障。②富氧压力测量故障，EJA530A 系列变送器运行稳定，正常使用中富氧系统压力测量故障率极低。压力变送器故障检查的方式一般都可以先看表头显示，然后用万用表检测输出信号。③富氧流量故障，富氧流量因为温度压力补偿的原因，会受到温度和压力的影响，所以在检查流量故障时，不能只检查差压变送器，还要同时排查压力、和温度测量元件是否正常。以便更快的解决故障，提高作业效率。④气动调节阀常见故障，如调节阀不动作，常见原因主要是没有信号压力，可以先确认动力气源阀门是否打开，可以通过观察减压阀后氧气表头指示确认。⑤阀门定位器是控制阀的主要附件 .它将阀杆位移信号作为输入的反馈测量信号 ,以控制器输出信号作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，改变其到执行机构的输出信号，使执行机构动作，建立了阀杆位移倍与控制器输出信号之间的一一对应关系。

5 高炉富氧调节故障应急预案
事故特征：因各种原因引起的高炉富氧调节不动作，全开、全关情况。

应急措施：①检查富氧连锁条件，判断是否因富氧条件不满足导致富氧切断。②如确定非安全连锁条件触发，询问炼铁当班工长高炉炉况及需要富氧量。③携带对讲机并要求岗位人员一同前往富氧阀门室。④现场手动关闭调节阀所在气路截止阀。在满足富氧条件下，手动缓慢开启富氧旁路截止阀使富氧流量达到工艺要求。⑤保持与值班室通讯，在故障处理期间手动调节旁通截止阀调节富氧流量。⑥确保安全的情况下，2 人以上处理调节阀现场故障。一人监护一人操作。⑦故障排除后院秒故障点并通知岗位操作人员对调节阀进行测试。⑧确认无问题后，需2 人同时操作旁路截止阀及主气路调节阀。保持与值班室联系，缓慢关闭旁路、打开主气路。⑨完成故障处理完成，调节阀投自动后。现场观察 10min~15min，待设平稳运行后离开现场。

6 注意事项
①准备好使用工具和仪表设备。②及时联系需要配合作业的工种。③确保人身安全及设备安全的情况下才可作业。④到达现场后尽快恢复高炉富氧。

7 总结
20 世纪 90 年代早期，高炉焦比就实现了 300kg/tHM。然而，由于高炉富氧太低，进一步降低焦比的步伐至今仍十分缓慢。研究指出，富氧炼铁将有效降低炉顶煤气温度，增大喷煤量，降低焦比和提高高炉生产率。