副枪功能及设备介绍

吉林钢铁有限责任公司新区炼钢厂,新区炼钢厂培训课件之一,副枪设备及HMI画面功能介绍,1.概述,副枪检测技术已经成为一门较成熟的技术，正广泛应用于百吨以上的转炉炼钢厂,为转炉生产提供了一个有效的工具，使其能在不间断吹炼的情况下在转炉的垂直位置进行熔池温度的测量及取样。操作工在HMI画面上选定探头，点选连接周期,探头即自动连接到副枪的顶端,激活测量周期副枪可自动移到转炉上方。检测条件合格后烟罩上方的副枪密封帽自动打开，装有探头的副枪枪体通过钢丝绳的牵引下降至熔池中。根据所选探头的类型，热电偶和测氧单元发出信号，约6秒种之后钢丝绳牵引提升探头并在拔探头装置上自动将探头取下，探头顺溜管送至转炉操作平台上,取出试样送化验室分析。所发出的信号经处理，传至HMI画面上为操作工提供有价值的数据。,TSC探头（用于温度，取样，定碳）,TSC探头用于吹炼中测量TSO探头（用于测温，取样，定氧,测量熔池液位），TSO探头用于终点吹炼测量；T探头（用于测温）,T探头仅用于当操作工只需要知道熔池温度的情况下测量，如：当钢水不能直接出钢需在转炉中等待较长的时间时。,副枪常使用三种探头:,引进副枪的优势：,缩短了转炉炼钢周期;（无需倒炉、可实现快速出钢）更好的调整了铁水、废钢比和氧气耗量;（借助SDM模型精确计算）降低了熔剂、脱氧剂及合金消耗；（终点氧得到有效控制）节省能源（金属的物理热）；（无需倒炉、等待时间缩短）减少耐材损耗；（可监测到熔池液位、防止钢水过氧化）人机控制改善了工作条件.（环境、劳动强度）,2.副枪系统的核心DIRC-5的主要优势,速度:在副枪进入熔池约4秒钟后，熔池温度等结果将显示在转炉控制操作台上。精度:显示结果同时给出一个“质量编码”告诉操作工其测量精度，例如：1.1525就表示凝固温度为1525，前面的1为质量代码，表示精确到1.25，这样便于精确的测量碳含量。再现性:测量结果的再现性主要使用改进的测量和结果分析系统与最新设计探头及良好的操作实绩。,熔池液位测量：熔池的液位是通过测量和分析钢水和渣中氧气含量和温度差来确定的。它的测量所使用的探头即终点吹炼所用的TSO-探头，因此每一炉都可测量熔池液位而不需要单独的探头。精确可靠的熔池液位测量可用于：(1)副枪在同一浸入深度的测量耐材消耗监测(2)对主氧枪的吹炼高度进行有效控制(3)正确控制吹炼高度可减少铁损失和耐材消耗。,3.副枪系统主要功能,在测量前自动选择探头并连接到副枪探头夹持器上；旋转和升降装有探头的副枪枪体至设定的转炉熔池位置；吹炼过程中用TSC探头测量钢水温度和钢水凝固温度，计算碳含量并取样；吹炼终点用TSO探头测量钢水温度、终点氧含量、计算碳含量及熔池液位并取样；将传感器信号传给信号处理器，再经PLC传给过程计算机；在转炉控制室工作站上显示结果和质量代码；从副枪上取下探头；通常可以将副枪降至操作平台（在现场方式下和在维护/测试位置）更换探头把持器和接插件或做简单的维护；,.控制功能,现场控制在现场手动控制方式下，每种功能和移动都可从现场操作控制控制盘来实现，通过操作控制控制盘来控制的功能应根据维护的需要和设备的可视范围加以选择。半自动控制在自动控制中，操作工可通过控制室中的CRT激活自动化控制过程。操作工只需选定探头类型，启动探头的连接和测量步骤即可。,在正常操作情况下，副枪由PLC来控制，有以下三种控制模式：,计算机控制在计算机方式下，由计算机激活自动控制过程。包括探头的选择和计算熔池液位都由计算机来完成。其结果将同时提交给操作工和计算机。,在非正常情况下，可直接通过操作台对副枪进行控制而不通过PLC。,事故控制,在事故方式下，可通过事故电源将副枪从转炉中提起，而无其它任何动作。,.副枪的四个动作周期,）探头连接周期从选定的探头存储仓中取出探头；将探头送至探头倾翻臂；用探头夹持器夹紧探头；探头倾翻臂转到垂直位置；关闭导向锥；低速降枪直至探测到探头连接；打开导向锥和探头夹持器；探头倾翻臂转到水平位置；按设定高度提升副枪，直到有足够空间移到测量位置为止。,）测量周期装有探头的副枪枪体移至测量位置；高速氮气吹扫副枪入口；打开密封帽；等待来自过程计算机的连锁信号确定吹氧速度和底吹速度都已降低到设定范围（仅对于吹炼中测量）；按照速度图表中的速度下降副枪；将副枪停在设定点上（浸入深度约为70cm）；进行测量；开始复位过程。,）复位周期按照速度图表中的速度提枪；发出信号给过程计算机，确定吹氧速度和底吹速度可提高到正常速度（仅对于吹炼中测量）；在副枪预设定高度关闭并打开刮渣器；关闭密封帽并停止氮气高速吹扫；副枪移至探头连接位置；降枪直至探头拆卸位；关闭探头拆卸装置；提枪至预设定高度，即副枪把持器正好与导向锥对中（开始位置）；打开探头拆卸装置将探头送至探头收集槽。,注意：复位过程开始后，不管在什么位置或在什么步骤中，所有副枪设备将回到初始位置。这就意味着副枪将移至探头拆卸位置，卸下探头；此项探头拆卸功能不管探头是否连接到副枪上都将执行。副枪将被提升并等在探头连接过程的起始位置，等待下一周期的开始。,）维护/测试周期维护/测试过程的主要目的是将副枪自动送至维护位置，并降枪进行探头夹持器或接插件的维护；之后副枪自动返回至新的连接或测量过程开始的位置。,.周期时间,说明：总周期时间包括探头连接直到下一个探头连接过程开始。,7.副枪的定位,副枪使用两个脉冲发生器进行数字垂直定位，一个在卷扬卷筒上，一个在提升马达的轴上。脉冲发生器的脉冲信号将被送至PLC的记数模件中。测量之前，通过计算出的熔池液位得出理想测量位置的设定值，由工程师工作站或过程计算机发给PLC。当副枪在最高位置时，PLC的记数模件中将设置一预设定值，开始降枪时，脉冲从这个设定值开始记数。PLC控制副枪的速度图形以便使最终位置设定值达到+/-1cm的精度。密封帽/刮渣器及探头拆卸装置的开关点都是根据记数脉冲确定的。另一个脉冲发生器与PLC内的另一记数模件相连接，用来检测第一个脉冲发生器。,8.副枪设备主要部件组成,卷扬平台旋转框架副枪本体副枪小车副枪导向副枪小车导轨自动装头机构拆头器刮渣器和密封帽探头收集溜槽、操作盘,卷筒滑轮副枪小车副枪体卷扬平台卷扬平台-对位和导向卷扬平台-旋转装置卷扬平台-缓冲位置卷扬框架上的冷却水和氮气下支点小车轨道的加强筋和旋转筐架副枪导向自动装头器拆头器,气动系统设施,探头收集溜槽,拔头器密封帽,小车导轨,仪表空气供应补偿电缆冷却水供应副枪小车,冷却水供应,冷却水排放,副枪小车,旋转接头,小车导轨,副枪体,连接套筒,探头把持器,探头尖连接块,8.1副枪枪体和小车,副枪体和小车,副枪体主要包括：补偿电缆和氮气吹扫的内部管道中间管道与内部管道形成了冷却水供应通路外部管道与中间管道形成了冷却水排泄通路带有钢连接套的副枪铜头，在连接套中旋入带有接触块的探头把持器为了补偿弯曲，旋转接头能够使副枪枪体的外部旋转，由于副枪体容易向主氧枪侧弯曲，所以，为了矫直枪体，需要定期旋转180。,小车导轨,仪表空气供应,补偿电缆,冷却水供应,冷却水排放,副枪小车,旋转接头,小车导轨,副枪体,连接套筒,探头把持器,接插件,副枪小车在卷筒平台上的卷扬设备的牵引下，装有副枪体的副枪小车能够沿着导轨上升和下降。副枪小车装有安全制动器，如果卷扬的2根钢丝绳都断了，在副枪小车和小车导轨之间的楔型块就会自动到位，并防止小车坠落，在新绳子安装后，通过提升副枪，楔型块将自动释放，回到正常位置。,8.2副枪导向和小车导轨,副枪导向和小车导轨是副枪设备的组成部分，在测温和连接过程中，它们能引导副枪小车和副枪体沿着各自路径上升和下降。副枪导向副枪导向，见下图，实际上是第2台小车，能够沿着小车导轨运行，它位于副枪导轨的下部分，用于引导副枪枪体的下部，副枪导向同副枪小车用一根绳子连接，这根绳子不是永久的固定在副枪小车上，而是用一根杆“悬挂”在小车上，如果副枪在下降时，在一个指定的高度（大约下降2.8米以后），副枪导向就不在下降，此时，副枪小车经过副枪导轨上的2个钩子，这两个钩子把托杆挂起，防止副枪导向进一步下降。,小车导轨,绳子,到导轨绳子的管路,副枪导向,导向辊,副枪导向,小车导向和加强筋副枪小车导轨包括2个上下盖板的I-型梁，以前曾提到，它的目的是为副枪小车导向，在副枪小车导轨的上部，装有钢丝绳滑轮，用于引导卷扬钢丝绳缠绕到卷筒上，小车轨道由加强筋支撑，再加强筋的上部装了以下多个开关：a）用于监测副枪小车位置及预设定副枪高度的计数感应接近开关b）一个过行程杆型限位开关（第二个过行程杆型限位开关装在导轨的下端）c）卷扬在备用电源下操作的情况下，用于停止副枪的感应接近开关注：开关a是从24VDC电源处获得电源，用于PLCI/O，而b和c是从卷扬驱动盘的24VDC处获得电源。,钢丝绳滑轮和压头钢丝绳滑轮，见右图，安装于小车导轨的上端，用于引导钢丝绳，其中一个滑轮可绕枢轴转动，这就使它能够用一个压头来测量副枪的重量，由此来监视轻载或过载，（如果撞在某中设备上，例如炉口，或由于某种原因卡住）如果副枪轻载或过载，副枪提升或下降将自动停止。,限位开关,钢丝绳滑轮,向上过行程,向上过程,向上缓冲,副枪小车,加强筋,小车导轨,压头,8.3卷扬平台,卷扬设备在下图中，显示了卷扬平台的侧视图，这个平台的卷扬设备包括一个55KW的3相鼠笼电机、一个摩擦片制动器、一个减速机、一个卷筒、一个用于高度测量的脉冲发生器、以及装在电机轴处的一个复合脉冲发生器，其中一个发生器用于速度控制（1024脉冲/转），另一个发生器基于安全原因，检查发生器的高度测量，在脉冲发生器高出偏差时，下降停止，并且只允许低速上升，卷扬驱动由一个速度控制变频驱动系统执行，过行程开关控制硬性停止和自锁。,操作盘c,卷筒,卷扬制动器,卷扬电机,脉冲发生器,旋转驱动机构,卷扬平台,旋转设备旋转设备包括一个3.45KW三相鼠笼直流电机，作为一个整体的减速机/驱动机构，一个用于对位的脉冲发生器，在+50.3米标高安装22个接近开关，每对接近开关指示一个旋转终端位置，以及加速/减速点，同时，也安装了机械过行程开关，用于控制硬线停车。旋转驱动是由速度控制变频驱动系统执行，对位是通过PLC由脉冲发生器执行。最终的位置是通过接近开关来确定。,8.4自动装头器,探头装头器主要包括以下部分：探头储存箱探头进给部件探头传送部件探头倾翻臂（连接部件）支撑结构拆头器,自动装头器的目的就是从探头储存箱内得到一个选择的探头，并与副枪成一条直线的方向把探头把持住，然后，为了能把探头连接到探头把持器上，副枪下降连接探头，自动装头器位于接近烟罩的+24.93米平台上。,除了3相倾翻电机外，所有自动装头器的功能都是气动控制，为了实现这一目的，应用了电磁阀，这些电磁阀位于电磁阀箱，安装在装头器框架上。本地操作盘B位于自动装头器附近，此盘的主要目的是：维护和测试自动装头器、拆头器和收集溜槽维护和测试刮渣器和密封帽,探头储存箱探头储存箱有5个腔（1，2，3，4，和5，第5个腔接近倾翻臂），每个腔可容纳20根探头，即共有100根探头，探头从储存器中取出后，经过储存箱侧门一支一支手动送进各个小腔内，每个小腔内只允许装一种类型的探头。在探头传送部件下方，装有2个电加热器，保证探头在进给部件及储存箱中保持干燥。,探头进给和传送探头进给和传送，见下图，位于探头储存箱下方，在进给支架的旋转动作下，从选择的探头腔内放下一根探头，进给支架气动缸进行调整，每个探头腔储存6根探头，共计30根探头。每个气缸装有衔铁开关，用于监测进给支架的位置，每个腔装有一个电容型接近开关，用于监测“空腔”。从进给部分选择的探头被带有推进器的气动传送链传送到探头倾动臂上。,进给和传送部件,衔铁开关腔向上,衔铁开关腔向下,腔1空接近开关,推进器,连接部件,连接部件,倾翻臂（探头连接部件）倾翻臂用于从传送部件上接受一个探头，并把探头倾动到垂直位置，倾翻臂包括一个电动曲柄机构，一个探头夹持器，和一个导向锥。探头由传送部件传送到倾翻臂上，并由2个电容型接近开关检测探头的正确位置，系统检测到信号后，探头被一个气动夹持器夹紧（衔铁开关监测夹持器的开关位置），并在电动曲柄机构作用下，倾翻臂从水平位置倾动到垂直位置。探头倾翻臂的水平和垂直位置是由2个感应接近开关监测，在垂直位置，导向锥在气动缸的作用下闭合（导向锥的闭合动作是由衔铁开关监测），导向锥的目的是在副枪下降时，把副枪接插件引进探头，当探头倾翻臂在垂直位置时，为了探头对中，导向锥和探头把持器能向前向后及向左向右移动约50mm，副枪下降，并在把持器进入到探头后，导向锥打开，副枪进一步下降，直到探头完全连接上，当安装在探头把持器的感应接近开关监测到副枪已经以约1000N的力进入探头时，副枪就会停止下降，最后，探头把持器打开，倾翻臂（没有探头）倾动到水平位置。为了防止外部物质进入，在连接操作过程中，仪表空气通过探头和导向锥之间的间隙吹入。,倾翻臂（探头连接部件）,接近开关,接近开关,探头,探头夹持器（打开）,导向锥（打开）,倾动臂,气动缸,倾动电机,拆头器拆头器是自动装头器的一部分；拆头器拆下用过的探头，内部容纳一个钢样的探头投到探头收集溜槽，并传送到+9.600米平台，在这里，操作员取出钢样并送到化验室分析。拆头器由气动缸操作，并由一个衔铁开关监测它的开合。,拆头器,保护罩,拆头器（打开）/衔铁开关,探头收集溜槽中心,8.5其他烟罩设备,密封帽密封帽，见右图，位于副枪入口的上方，并在吹炼过程中防止烟气泄露，为了进行测量，密封帽要打开并允许副枪进入转炉。密封帽滑板用钢制成，并且是水冷的，滑板是用气动缸操作，2个衔铁开关检测开合位置。,密封帽和刮渣器,刮渣器衔铁开关,刮渣器,密封帽,密封氮气入口,密封帽衔铁开关,密封帽冷却水入口/出口,刮渣器刮渣器，见上图，位于密封帽的上方，刮渣器用于刮落粘到副枪表面的渣壳，刮落的渣壳通过副枪入口落到转炉内。刮渣器通过气动缸操作，并有一个衔铁开关监测打开位置。电磁阀箱内置电磁阀的电磁阀箱、操作密封帽、刮渣器安装在活动烟罩附近，这个阀箱也装有压缩空气设备，用于压力调整和润滑，管路与烟罩设备的气动缸相连接。在固定烟罩上的副枪口副枪入口是水冷的管型结构，用于支撑密封帽和刮渣器，并给连上探头的副枪提供入口，副枪口应定期检查，防止挂上渣壳。,8.6流体介质和仪表,副枪冷却水系统副枪体需要冷却，冷却水来自烟罩冷却水系统，冷却水系统在结合处的压力越为0.95-1.15MPa，系统有一个在+40.3米平台上的阀站，阀站包括2个带有电磁阀和阀位开关的气动球阀和2个磁性流量变送器，以及一个温度变送器。在正常条件下，气动球阀打开。水调整设计流速：50Nm3/h调节流速：40Nm3/h供应压力：0.95-1.15MPa在+40.3标高接点处压降：在阀站、软管和副枪体处0.7MPa压降温升：在阀站、软管和副枪体上温升为25,副枪吹扫系统使用氮气，为了保证探头把持器的接插件中的电气连接不进入灰尘和保持清洁，氮气吹扫系统包括，一个压力调节器，一个压力指示器和一个安装在卷扬平台+50.3米标高的气动柜上的压力开关。仪表氮气调节流速：3.6Nm3/h供应压力：0.3MP操作压力：0-0.3MPa温度：最大40,密封帽冷却水为了冷却和清扫，在密封帽和副枪入口装有冷却水和氮气设备，密封帽冷却水来自烟罩冷却水系统。水调整流速：3Nm3/h供应压力：在+24.930米标高接点处0.2-0.6MPa供应温度：最大40密封帽氮气清扫氮气清扫是连续进行的，在副枪浸入或密封帽打开时，流量增加，在氮气供应管道上，装有限位开关（用于打开和关闭位置）的气动操作球阀，带有报警开关的流量指示器，以及手动阀。氮气调整在密封帽关闭时的流速：90Nm3/h在密封帽打开时的流速：900Nm3/h压力：0.4-0.6MPa温度：最大40,8.7操作盘,操作盘的设置情况本地操作盘“A”，位于主控楼操作台上现场操作盘“B”，位于+24.93米平台上的自动装头器附近现场操作盘“C”，位于+50.30米标高的卷扬平台上现场操作盘“D”，位于+9.600米平台的维护位置附近现场操作盘“E”，位于+40.30米平台上的冷却水阀站附近,操作盘A操作盘A有3种操作模式：1)用事故卷扬提升副枪（操作盘见下图）2)自动（操作员在人机界面上控制）（详见HMI介绍）3)计算机（详见HMI介绍）,操作盘“A”,正常模式选择,事故模式选择,事故提升,副枪紧急停止,模式选择正常/事故,开始事故模式,当断电或副枪故障时，PLC或事故卷扬盘失去作用，副枪被卡在转炉中，就要启动事故卷扬。在这种情况下，应通过“功能选择”开关选择“事故状态”，并按下“事故状态”按钮，见右图，副枪将提升，直到触到“事故状态向上”限位开关。在事故卷扬过程中，“事故提升”指示灯就会亮起，在事故卷扬动作时，“事故模式选择”指示灯将亮起。在事故卷扬完成后，副枪通过“功能选择”开关设定回到“正常功能”。,操作盘B这块操作盘，见下图，装在+24.93米平台的自动装头器的附近，用于维护和检查自动装头器。,可以通过操作5-12和20-37分别进行每个动作。可以开始维护和检查的3个自动化周期：连接周期49、测量周期52、复位周期50；通过使用按钮51“停止激活周期”来停止一个运行周期。其他状态信息是由指示灯13-15、44-48提供。信号灯38-42指示探头储存腔空腔信号。数字显示18能指示各种数据，通过选择按钮16“数字信息”和17“数字信息”来显示数据数据1熔池温度数据2固化温度数据3氧活度数据4浸入深度数据5设定副枪高度数据6实际副枪高度数据7实际卷筒位置数据8实际氧流速,探头选择,单个动作操作,动作周期操作,动作周期操作,停止激活周期按钮,选择就地,指示灯及信号灯,条件指示