冶金高炉工程自动化仪表的安装要点

979 编辑：中冶有色技术网来源：杨兴志

2024-03-06 14:29:03

[摘要]伴随着我国工业化进程的不断推进，冶金行业发展势头迅猛。对于冶金行业而言，自动化仪表的大量使用，较大的提升了冶金企业的综合效益。文章以冶金高炉工程自动化仪表为研究对象，详细论述了自动化仪表的安装要点以及注意事项，旨在全面提升冶金行业自动化仪表的使用效果，推动企业健康有序发展。

[关键词]高炉;自动化仪表;安装;调试

[中图分类号]TM75 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–0–02

Discussion on the Installation of Metallurgical Blast Furnace Engineering

Yang Xing-zhi

[Abstract]With the continuous progress of China's industrialization process， the metallurgical industry is developing rapidly.For the metallurgical industry， the large use of automated instruments has greatly improved the comprehensive benefits of metallurgical enterprises.With the automatic instrument as the research object， the installation points and precautions are discussed in detail， aiming to comprehensively improve the use effect of the automatic instrument in the metallurgical industry and promote the healthy and orderly development of the enterprise.

[Keywords]blast furnace; automatic instrument; installation; debugging

相较于其他行业而言，冶金行业的生产环境十分苛刻。其生产环境具备振动强、粉末的浓度较高，生产温度较高等特性，在这种生产环境下，自动化检测仪表适应环境的能力极强，能够在生产现场对所有数据信息进行有效读取。这样能够切实降低现场检测人员数量，避免恶劣的生产环境带给人员的身体健康损害，还能提升数据读取效率和精准度。本文以高炉自动化仪表系统为研究对象，详细论述了自动化仪表的安装要点以及注意事项，解决安装中面临的问题。

1 高炉仪表工程概述

高炉自动电气仪表装置设计及安装施工是整个高炉系统工程的重要组成部分，在工艺制造中有工业眼睛之称。随着工业自动控制技术水平的日益提升，现代智能仪器和PLC以及DCS等计算机技术控制系统在高炉制造中的应用，其影响也愈来愈大，地位越来越高。某高炉仪器仪表工程项目按产品体系，主要包括以下几个组成部分：室外综合管路仪表、供料及上料控制系统仪表、本体及附件系统工程仪表、出铁场控制系统仪表、水冲洗仪表、热风炉控制系统仪表、烟气清理控制系统仪表、通风机站仪器仪表、烟气余压发电TRT系列仪表和喷煤系列仪表等控制系统。

2 高炉自动化仪表的特点

自动化仪表在高炉流程中，点多、线路长、范围广，包括测定温度、压力、空气流速、重量、物位、机械测量及化学成分分析等。工艺参数监视系统布置于高炉内的全部控制系统，能够随时随地监视着高炉的工作状态，为生产操作提出了科学的根据。

3 高炉自动化仪表的安装要点

为了更好地确保高炉自动化检测仪表作用的良好发挥，并且能够有效地促进其产品质量的改善，就必须要对自动化仪表的运行等情况进行跟踪和控制。然而，在实际的安装使用中，由于受到了产品的安装主体部件、安装手段和操作模式以及产品进行安装调试等因素嚴重干扰，对于自动化仪表的功能发挥影响甚大。因此，为更好地发挥检测仪表的作用，结合某高炉工程为例，总结其自动化仪表系统的安装、检测及调试技术要点。

3.1 高炉温度自动化仪表的安装

高炉本体温度测量为炉基、炉底、炉缸、冷却壁温度控制;高炉喉十字测量，热风炉顶、供热量温度传感器均为热电偶、热电阻。根据测量范围，测量环境及条件的差异采用了B分度，S分度，K分度热电偶以及PT100热电阻等，并设置了各种类型的补偿引线，以进行温度补偿。

对于高炉温度自动化仪表来说，困难和要点就在于炉体内WRN-230热电偶的装配。这些热电偶都是采用钢结构安装或者由土建专业人员预先利用在炉腹炉缸冷却墙、炉底砖衬等处预留的管道，作法兰联接方式进行法兰联接而紧固在高炉炉壳上的。热电偶安装后，需要在热电偶上部高炉壳体处焊接铁板进行保护，防止安装及检修人员将热电偶踩坏。

因为高炉自然本体空间狭小、无法进行接地等因素，所以此处的热电偶通常是不带接地盒的，而是在炉体平台上集中设有接地盒。高炉炉基、炉底温度等检测点，必须根据工程图纸的设计要求在碳砖上划线，砌炉工要根据划线开的槽式进行埋设。开的槽式需要确定长度和宽窄，并确保将所有电偶管都埋入碳砖，在安装后也要用碳块或木锲夹紧，以防松动。在全部安装工作完毕之后，要逐个检查各种电偶管，即检查是不是有断偶、断裂以及凹凸不平的碳砖表面现象。因为炉基炉底的电偶都是一次装配，在生产中缺少大修更新的机会，因此要求热电偶安装时要反复测量，确保安装质量。

高炉温度自动化仪表出现显示异常或者故障，可从以下几个方面进行排查：①检查热电偶是否损坏。②检查接线箱的接线端点有无牢靠、正负极性有无接反。③检查热电偶的补偿引线绝缘能否正常工作。④检测通过保险栅、输入卡件等检测电路中的电路元件工作是否异常。

3.2 高炉压力测量仪表的安装

高炉生产运营控制系统要通过检测冷风流速气压，热风炉双加热高温燃烧炉、空气、煤气流速压强，烟气入口引风流速压强，燃料介质氧化物，加压空气、氮气、蒸汽、煤气以及高炉内煤气流速压强等来进行自动控制，因此，压力测量仪表的安装尤为重要。压力取源元件的選取地点应选在空气介质流动平稳的区域;加压取源部分和高温取源部分在同一个管线上时，加压取源部分应装设于高温取源部分的上侧，端部不应高于工艺设备或管线的内部。在测定高温超过60 ℃的液体、蒸气的压强时，就地装设的压力计的高温取源部分宜带环形弯曲或冷凝弯。

压取源件在倾斜的工艺管线上安装时，取压孔的部位必须遵守下列规定：①当测定气体的压强时，在工艺管路上部;②在计算液体压力值时，在工艺技术管路底面与工艺管路的水平中心点成0°～45°的角度区域内;③测定总蒸气压时，取压点取在工艺管道的上半部以及下半部，与工艺管路水平中心线呈0°～45°的夹角范围内。

压力测量仪表的出现显示异常或者故障，可从以下几个方面进行排查：①检查安装问题造成测量异常情况。②检查导压管的管壁是否有腐蚀积垢，出现堵塞现象导致测量异常。③检查压力变送器本身是否异常。④检测通过保险栅、输入卡件等检测电路中的电路元件工作是否异常。⑤检查是否存在电磁干扰问题。

3.3 高炉流量测量仪表的安装

高炉流量检测仪表的设置时必须严格按照相关规范规定，对仪器左右的垂直管段（包含闸门、弯头、缩管和各种导致介质流线产生变化的截流设备）尺寸严格要求。确因位置问题而无法确定的直管段，则要尽可能取得最长直管段，并按仪表技术规定做好前后直管段的比例分配。确定了流速检测仪表过程的安装方向。以保证流体参数介质在生产过程中方向和测量装置流向保持一致，以防止测量误差或测不到流量信息。分体式流量计的安装：

电磁流量计在实际工作中，会因为各种故障而导致计量错误的现象，可从以下几个方面进行排查：①检查介质中是否含有气泡或者介质非满管;②测设备是否安装的不合理导致流动畸变，沉淀和结垢等问题影响了测量;③外部电磁的干扰影响测量结果。

3.4 接地干扰的处理

高炉TRT余压发电系统的仪表检测主要为：①发电机的入、出压、流速、温度测量;②电机轴位移、轴振动检测控制;③仪表煤气防爆措施。

在试车过程中，发现润滑油站启动后，温度仪表检测显示异常，监视器信号频繁跳动。通过分析，考虑有以下几种原因：①实际的测温测量设备不能精确计量，一体化温度模块不准确。②润滑油站电动机电缆与余热发电机出口温度电缆之间是否同走一路电缆桥架。③电源和仪器共地，干扰信号来自电源本身。④余热发电机出口温度信号电缆屏蔽线连接不可靠用。排除法查找并确定原因，具体操作如下。

（1）对温度模块进行校验。将调节余热发电机进出口温度的所用一体化模组拆下，并通过讯号控制器提供毫伏讯号校准。根据此校验结果，模块可以更精确指示实际环境温度，从而消除了一体化模块因自身造成实际环境温度无法精确检测的可能性。

（2）电缆干扰原因的排除。经检验，润滑油站的电动机电缆和余热发电机出口温度电缆敷设时为同走的一路电缆桥架。根据排查结果，将余热发电机出口的温度电缆进行重新铺设，确保温度电缆与动力光缆敷设不在同一路桥架。但电机出口温度检测仍存在误差。

（3）干扰信号来自电源的排除。经检测后，各种温度电压检测电路均指向正确无误，故消除了因开关电源与仪器共地，影响信息直接来自开关电源的可能性。

（4）确定原因为屏蔽线接地不牢。为进一步排除信号干扰，做了如下工作：①找到了余热发电机出口高温检测回路线缆上的屏蔽线后，将其屏蔽线悬空，但高温显示比实际高温时仍偏高，此现象更证明了干扰信息来源于线缆屏蔽接地;②使其与屏蔽线更紧密地相连（监控室中），而尽管现场屏蔽线已悬空，但故障现象仍未能缓解;③将其与屏蔽线再次可靠地接通后（现场），控制室屏蔽线悬空，但故障问题仍未能彻底解决;④将其屏蔽线的两头（现场和监控室）进行连接，故障现象可以解决。实际检测的热电阻输出值与一体化温度模块指示温度一致。

因此，为了避免接地干扰自动化仪表的准确度，在仪表施工过程中应注意以下工作：①将仪表盘柜尽量地与动力电气柜分别设置，以防止强电对微弱电信号干涉，同时仪表线缆和动力线缆尽可能分别敷设。需要相交时宜成直角形。当仪表线缆和动力线缆需要共用一路桥架敷设时，需要仪表线缆和动力线缆尽可能间隔，层次分明，并通过金属隔板进行屏蔽，以避免强磁场和强静电场的危害和干扰。②在仪器、PLC控制系统、DCS的连接需要设有专门接地极，但不得与电气强电共用同一接地极，以确保仪器测量控制的信号平稳安全。③光缆具备较好的抗干扰性能，在与PLC控制系统互联数据信息通信中尽量使用。

4 自动化仪表检测及调试要点

4.1 自动化仪表的检测

单台仪器校验须在室内完成，且标准的测量设备仪表有质量计量检定合格证件，应当在有效的试验期限内，准确度超过被校核的单台仪器设备。校验工作项目、指标、方式等应当满足产品技术说明书的有关规定，并按照产品工程设计图样中规范的量程，零点移动量，报警连锁数、极限位值等予以校验。校准点通常不少于5个（0、1/4、1/2、3/4、1）。有禁油和脱脂条件的仪器需按规定做好禁油和脱脂处置，避免在安装前污染。

测温、气压、流速等仪器回路实验在检测仪器装置、管道、线路设置齐全，且经检验证明准确无误的情况下完成。

4.2 自动化仪表系统的调试

（1）在打点调试电路前，对各种信号变送器、传感器、变换器、测试仪、讯号控制器、与编码器形成接近的开关等，都应该进行全方位检测，以保持接线正确、动作安全。

（2）按工序产品设计和逻辑管理的编程需要，对高炉系统各类自动化仪表的仿真数据输入出口（AI/AO）和开关点进入/出口（AI/AO）信息，和对PLC系统开展工程设计打点、调试过程。

（3）对部分自动化仪器的调试工作，需要在同有关工艺、电气设备等专业人员密切沟通后，双方共同确定联锁保护要求和功能上的正确性，并对在测试过程中有关电气设备和装置的正常工作状况和安全保护情况进行了必要安全措施。

5 结束语

冶金行业的进步和发展迅速，技术水平不断地得到改善和提升，产量和整个生命周期内的产能均保持较高的稳步增长。这就必然需要我们去努力做良好仪表设备的选型和正常的养护，使得仪表设备的生产操作过程顺利进行，既保证了生产工艺的精确性，又保证了安全生产。

参考文献

[1] 自动化仪表工程施工及质量验收规范：GB 50093—2013[S].

[2] 余睿.新型仪表在高炉系统中的应用[J].科技创新与应用，2013（15）：29.

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