日照鋼鐵
加熱爐區(qū)域智能化軟件系統(tǒng)
技 術(shù) 方 案
北京普斯通科技有限公司
二0二0年一月
聯(lián)系人:徐天亮
電話(huà):13910718213
郵箱:13910718213@163.com
本系統(tǒng)可以完成對(duì)熱軋加熱爐區(qū)的自動(dòng)化、智能化優(yōu)化控制,主要包括基礎(chǔ)自動(dòng)化控制軟件系統(tǒng)、智能化節(jié)能燃燒優(yōu)化系統(tǒng)(軟件)、智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等三部分組成:
- 基礎(chǔ)自動(dòng)化軟件系統(tǒng):
基礎(chǔ)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)功能要求,完成基礎(chǔ)自動(dòng)化控制軟件部分,智能化鋼坯跟蹤、燃燒優(yōu)化基礎(chǔ)軟件的編制,以及功能調(diào)試工作;A(chǔ)自動(dòng)化的PLC硬件系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、控制設(shè)備不屬于本系統(tǒng)內(nèi)容,這部分由加熱爐設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì),并由相應(yīng)單位供貨,設(shè)計(jì)單位按照加熱爐區(qū)的功能要求,進(jìn)行入、出爐輥道、爐內(nèi)步進(jìn)梁、燃燒系統(tǒng)、汽化冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及配置。
- 智能化節(jié)能燃燒優(yōu)化PSTFAI_BA_V1系統(tǒng):
包含了基于加熱制度與傳熱原理的爐溫自動(dòng)設(shè)定模型及燃燒優(yōu)化模型,可以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)鋼坯的自動(dòng)跟蹤、各段爐溫的自動(dòng)設(shè)定、各段爐溫、煙氣壓力及溫度的優(yōu)化控制。主界面如下:
- 智能化檢測(cè)PSTFAI_EA_V1系統(tǒng):
鋼坯噴碼識(shí)別系統(tǒng)(PSTFAI_EA_NI_V1):可以通過(guò)圖像識(shí)別方法,對(duì)入線(xiàn)或入爐鋼坯的端部噴號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品冶煉號(hào)、連鑄過(guò)程、軋制過(guò)程的全流程跟蹤提供條件。
特殊位置鋼坯定位系統(tǒng)(FAI_EA_RI_V1):可以通過(guò)圖像識(shí)別的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)境惡劣位置鋼坯的準(zhǔn)確定位,替換輥道上因?yàn)闇囟、位置等原因,熱檢信號(hào)容易損壞或無(wú)法安裝等問(wèn)題。
- 基礎(chǔ)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)完成的功能
- 按照設(shè)計(jì)功能要求完成爐前輥道、上料臺(tái)架、入爐輥道、爐內(nèi)步進(jìn)梁、出爐輥道、出鋼輥道、液壓站等鋼坯運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備主控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置、軟件功能的實(shí)現(xiàn)。
- 按照設(shè)計(jì)功能要求完成加熱爐燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、總管煤氣閥、各加熱爐段空、煤氣閥、煙氣溫度閥、助燃風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、汽化冷卻等主控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置、軟件功能的實(shí)現(xiàn)。
- 按照設(shè)計(jì)功能要求,完成鋼坯運(yùn)輸系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)HMI操作畫(huà)面的編制。
- 根據(jù)加熱爐集控的要求,加強(qiáng)鋼坯、設(shè)備故障狀態(tài)的判斷和報(bào)警、故障顯示,實(shí)現(xiàn)操作畫(huà)面風(fēng)格統(tǒng)一,便于操作,信息齊全。
- 實(shí)現(xiàn)鋼坯從入爐輥道到出爐的自動(dòng)跟蹤,對(duì)鋼坯跟蹤與坯號(hào)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行通訊,將識(shí)別的鋼坯信息讀入一級(jí)系統(tǒng),并根據(jù)輥道運(yùn)行信號(hào)及冷熱檢、視覺(jué)位置判斷系統(tǒng)判斷的鋼坯位置信息、入爐溫度信號(hào)、爐內(nèi)步進(jìn)梁動(dòng)作信號(hào)、出鋼輥道運(yùn)行信號(hào)、出爐熱檢信息、出爐溫度信號(hào)等信息,自動(dòng)跟蹤鋼坯的位置信息,并在HMI畫(huà)面上顯示,通過(guò)輥道運(yùn)行、鋼坯位置檢測(cè)信息、電流信號(hào)等,自動(dòng)判斷鋼坯運(yùn)行狀態(tài),如果判斷故障,應(yīng)及時(shí)停止運(yùn)行并報(bào)警。一級(jí)鋼坯自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)可以有效防止二級(jí)系統(tǒng)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)、停機(jī)等原因,造成的跟蹤錯(cuò)誤,并及時(shí)判斷鋼坯狀態(tài),防止因?yàn)殇撆餍螒B(tài)問(wèn)題,對(duì)設(shè)備造成的損壞。
- 實(shí)現(xiàn)與智能化節(jié)能燃燒優(yōu)化系統(tǒng)的通訊接口,完成節(jié)能燃燒優(yōu)化系統(tǒng)所需檢測(cè)信號(hào)、控制信號(hào)接口通訊和投入退出切換功能。
- 實(shí)現(xiàn)與坯號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、視頻鋼坯位置檢測(cè)系統(tǒng)的通訊接口。
- PSTFAI_BA_V1智能化節(jié)能燃燒優(yōu)化系統(tǒng)
包含爐溫設(shè)定模型和燃燒控制模型,能實(shí)現(xiàn)各段爐溫的自動(dòng)設(shè)定及爐溫、爐壓、煙溫的自動(dòng)優(yōu)化控制。
- 各段設(shè)置合適的爐溫:系統(tǒng)根據(jù)要求的軋制溫度、入鋼溫度、鋼種信息、軋制速度等,自動(dòng)選擇加熱爐加熱制度,實(shí)現(xiàn)爐溫的自適應(yīng)溫度設(shè)定,并通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤每個(gè)坯料的位置和燃燒溫度,實(shí)時(shí)通過(guò)傳熱計(jì)算,獲取各鋼坯溫度,與最佳升溫曲線(xiàn)進(jìn)行比對(duì),對(duì)加熱制度設(shè)定值進(jìn)行修正,在均熱段的尾部或加熱爐一機(jī)架后設(shè)置的高精度紅外輻射高溫計(jì),測(cè)量的每根坯料的出爐溫度,對(duì)加熱制度設(shè)定值進(jìn)一步精確修正,使鑄坯不至于過(guò)燒,有效降低熱量消耗和坯料的氧化損耗。
- 實(shí)現(xiàn)鋼坯在爐內(nèi)物料的跟蹤:實(shí)時(shí)顯示鋼坯的位置,能夠清晰的區(qū)分每根鋼坯位置,爐內(nèi)不同位置鋼坯的計(jì)算溫度,以及鋼坯坯號(hào)。
- 實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制:投入系統(tǒng)后,根據(jù)爐溫設(shè)定模型設(shè)定的各段爐溫,系統(tǒng)將接管各段的煤氣、空氣及廢氣調(diào)節(jié)閥,進(jìn)行煤氣流量、空氣流量及爐壓、煙氣溫度、排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制。
- 優(yōu)化控制加熱爐各段爐溫:充分考慮各段爐溫的控制精度與調(diào)節(jié)閥動(dòng)作頻次的關(guān)系,有效避免因?yàn)槿缧顭崾綗鞊Q向等周期性爐溫變化,燃燒系統(tǒng)的波動(dòng),對(duì)較大爐溫偏差應(yīng)能夠快速響應(yīng),
- 優(yōu)化控制爐壓及煙溫:實(shí)現(xiàn)蓄熱式加熱爐爐壓與各段煙溫參數(shù)的有效解耦,保證爐壓與煙溫的有效控制,保證爐壓及燒嘴溫度在合理范圍內(nèi),以實(shí)現(xiàn)加熱爐的熱量利用效率,防止因?yàn)闋t壓控制不穩(wěn),引起的加熱爐熱量損失。
- 優(yōu)化修正空燃比:根據(jù)各段煤煙管道上安裝的殘氧量檢測(cè)參數(shù),對(duì)各段的空燃比設(shè)定值進(jìn)行修正,保證合理燃燒的空燃比例,提高燃燒效率。
- 實(shí)現(xiàn)加熱爐的自動(dòng)待軋:通過(guò)不同待軋時(shí)間對(duì)應(yīng)的最優(yōu)待軋曲線(xiàn),實(shí)現(xiàn)按照不同的待軋曲線(xiàn)自動(dòng)降溫待軋,而不需要退出燃燒優(yōu)化系統(tǒng)。
- 爐溫設(shè)定多模式:各段溫度設(shè)定,可以選擇自動(dòng)設(shè)定和人工設(shè)定模式。
- 適應(yīng)煤氣壓力較大范圍波動(dòng):系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置有煤氣壓力波動(dòng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)措施,能夠適應(yīng)煤氣壓力的較大范圍波動(dòng)。
- 設(shè)置有看門(mén)狗通訊判斷程序,來(lái)監(jiān)測(cè)本系統(tǒng)與一級(jí)的通訊情況,如若發(fā)現(xiàn)通訊故障,及時(shí)發(fā)出報(bào)警,并將加熱爐切出到一級(jí)手動(dòng)操作狀態(tài)。
- 在鑄坯信息輸入較完善的情況下,具有鑄坯生產(chǎn)報(bào)表的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)生成功能。
- 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)報(bào)表的生成。對(duì)每個(gè)班的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi),數(shù)據(jù)對(duì)比,為指標(biāo)分析以及決策支持提供數(shù)據(jù)支撐。
- 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排效果:通過(guò)優(yōu)化爐溫設(shè)定值、爐溫精確控制、優(yōu)化空燃比設(shè)定值、合理控制爐壓及燒嘴溫度,實(shí)現(xiàn)加熱爐的節(jié)能燃燒。
- 有效控制鋼坯的氧化燒損:通過(guò)對(duì)爐壓和空燃比的精確控制,以及各段爐溫的合理設(shè)定,有效控制鋼坯的氧化燒損。
- 為軋制工序提供良好的溫度基礎(chǔ):燃燒優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)能提供穩(wěn)定的鋼坯出爐溫度,為軋制產(chǎn)品的質(zhì)量提供穩(wěn)定的鋼坯溫度基礎(chǔ)。
- 實(shí)現(xiàn)了整個(gè)燒鋼過(guò)程的自動(dòng):燒鋼過(guò)程中不需要操作人員進(jìn)行燃燒控制,有效的把操作工從低級(jí)的勞動(dòng)力中解放出來(lái)。
- 對(duì)爐壓控制進(jìn)行優(yōu)化,使?fàn)t壓更加穩(wěn)定,減少因爐壓引起的煙氣外泄或吸入冷空氣的現(xiàn)象,減少熱量損失。
- 各加熱爐段應(yīng)分別設(shè)置煤氣流量、助燃空氣流量、煤氣及空氣調(diào)節(jié)閥,以便于對(duì)各爐段爐溫實(shí)現(xiàn)精確控制。
- 應(yīng)在各加熱爐入爐輥道附近加裝紅外鋼坯入爐溫度檢測(cè),在均熱段出口附近爐頂或粗軋機(jī)架后安裝雙色紅外測(cè)溫設(shè)備,以對(duì)鋼坯的進(jìn)、出爐鋼坯溫度進(jìn)行檢測(cè),以修正爐溫設(shè)定模型。
- 各加熱爐段應(yīng)合理布置爐溫、燒嘴溫度、各爐段分支管道上煤煙溫度、空煙溫度、煤煙總管溫度、空煙總管溫度等溫度測(cè)點(diǎn)。
- 在各加熱段的煤煙支管上加裝殘氧儀(如氧化鋯)。
- 應(yīng)布置爐壓、風(fēng)壓等必要檢測(cè)設(shè)備。
- 以上檢測(cè)設(shè)備應(yīng)由設(shè)計(jì)單位完成檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備廠(chǎng)家供貨。
PSTFAI_BA_V1系統(tǒng)燃燒優(yōu)化服務(wù)器
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CPU-i7,內(nèi)存16G,4T機(jī)械硬盤(pán),成套鼠標(biāo)與鍵盤(pán),24寸顯示器。熱冗余容錯(cuò)服務(wù)器。
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1
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煙氣氧氣分析儀
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氧化鋯,耐溫700℃,插入深度300mm.成套帶二次儀表。
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4
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各段爐溫控制
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對(duì)于空煤流量控制的加熱爐各段溫度,在煤氣壓力波動(dòng)范圍為8~12KPa范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)各段爐溫誤差在±10°C
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爐壓控制
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在加熱爐平穩(wěn)生產(chǎn)情況下,爐壓控制在20~50Pa范圍內(nèi)
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系統(tǒng)燒爐安全性
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系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障,自動(dòng)退出到一級(jí)控制方式;通過(guò)操作可無(wú)條件退出
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煤氣節(jié)約情況
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在安裝出爐輻射高溫計(jì)及入口紅外溫度計(jì)的前提下,在同等鑄坯條件下,投入本系統(tǒng)后,加熱爐煤氣使用量可實(shí)現(xiàn)節(jié)約煤氣>3%
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氧化燒損控制情況
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與冷裝、熱裝、混裝比例等因素緊密相關(guān),一般情況下可控制在1.0%以下,或者降低0.05%。
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- 燃燒優(yōu)化模型(PSTFAI_BA_V1)的特點(diǎn)
模型的主要特點(diǎn)如下:
- 爐區(qū)坯料跟蹤,可以自動(dòng)跟蹤爐內(nèi)坯料的具體位置,通過(guò)傳熱計(jì)算,跟蹤每塊坯料的溫度信息,包括坯料的內(nèi)部溫度信息。
- 各段溫度的自動(dòng)設(shè)定,系統(tǒng)根據(jù)要求的軋制溫度、入鋼溫度、鋼種信息、軋制速度等信息,自動(dòng)進(jìn)行溫度給定設(shè)定值優(yōu)化,并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)溫度設(shè)定值修正功能。
- 自動(dòng)待軋?zhí)幚,?dāng)出現(xiàn)了待軋情況,溫度設(shè)定模型會(huì)按照最佳曲線(xiàn),進(jìn)行溫度設(shè)定。
- 實(shí)現(xiàn)燃燒的自動(dòng)化,根據(jù)設(shè)定的溫度,各段自動(dòng)進(jìn)行溫度控制,投入本系統(tǒng)后,系統(tǒng)將接管各段的煤氣、空氣及廢氣調(diào)節(jié)閥,進(jìn)行煤氣流量、空氣流量及爐壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
- 空燃比的自動(dòng)調(diào)節(jié),根據(jù)煙氣測(cè)得的殘氧量,系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)煤氣及空氣的配比,實(shí)現(xiàn)節(jié)能燃燒,有效降低鐵損。
- 爐壓的自動(dòng)控制,系統(tǒng)根據(jù)燃燒過(guò)程中,煙溫及爐壓的變化趨勢(shì)及周期平均值,采用精確的解耦計(jì)算技術(shù),有效協(xié)調(diào)煙溫及爐壓控制值,使兩個(gè)量處于一個(gè)最佳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
- 實(shí)現(xiàn)爐溫的精確控制,根據(jù)換向時(shí)間、溫度差大小,自動(dòng)調(diào)節(jié)各控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)爐溫的快速控制。
- PSTFAI_EA智能化檢測(cè)系統(tǒng):
智能化檢測(cè)系統(tǒng)包含兩套裝置,鋼坯噴號(hào)識(shí)別系統(tǒng)及特殊位置鋼坯定位系統(tǒng)兩套裝置。
- 鋼坯噴號(hào)識(shí)別系統(tǒng)(PSTFAI_EA_NI_V1)
鋼坯噴號(hào)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)鋼坯入爐輥道布置安裝在合理的位置,因?yàn)槿霠t鋼坯來(lái)源有兩種:a、熱送輥道輸送鋼坯入爐,b、上料臺(tái)架鋼坯進(jìn)入入爐輥道再通過(guò)輥道入爐,如果使用一套噴號(hào)識(shí)別系統(tǒng),需要合理確定安裝位置,也可以考慮安裝分別在熱送輥道和上料臺(tái)架分別安裝一套坯號(hào)識(shí)別系統(tǒng)。
為了提高坯號(hào)圖像的處理速度,識(shí)別系統(tǒng)采用工業(yè)相機(jī)直接連接到圖像服務(wù)器中獨(dú)立通道以太網(wǎng)接口,圖像服務(wù)器配置高性能獨(dú)立英偉達(dá)GPU來(lái)實(shí)時(shí)完成相機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能,圖像服務(wù)器應(yīng)于鋼坯輸送系統(tǒng)PLC進(jìn)行通訊,將識(shí)別的坯號(hào)通訊給PLC系統(tǒng),由PLC系統(tǒng)做鋼坯跟蹤。
在鋼坯噴號(hào)效果較好的情況下,鋼坯噴號(hào)識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別率能夠達(dá)到99.8%,在因?yàn)閲姶a不清楚或識(shí)別系統(tǒng)故障情況下,系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)出識(shí)別錯(cuò)誤或故障報(bào)警。
- 特殊位置鋼坯定位系統(tǒng)(PSTFAI_EA_RI_V1)
在環(huán)境惡劣或無(wú)法安裝冷熱檢的特殊位置處,可以利用圖像方法對(duì)鋼坯的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位,替換輥道上因?yàn)闇囟、位置等原因,熱檢信號(hào)容易損壞或無(wú)法安裝等問(wèn)題。
為了提高坯號(hào)圖像的處理速度,識(shí)別系統(tǒng)采用高清工業(yè)相機(jī)直接連接到圖像服務(wù)器中獨(dú)立通道以太網(wǎng)接口,圖像服務(wù)器配置高性能獨(dú)立英偉達(dá)GPU來(lái)實(shí)時(shí)完成相機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能,圖像服務(wù)器應(yīng)于鋼坯輸送系統(tǒng)PLC進(jìn)行通訊,將鋼坯的位置信號(hào)通訊給PLC系統(tǒng),由PLC系統(tǒng)對(duì)鋼坯啟停進(jìn)行控制。
利用高清工業(yè)相機(jī)鋼坯的定位精度為≤100mm。
智能化檢測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有相機(jī)、光源等系統(tǒng),在控制室設(shè)置有機(jī)柜及圖像處理服務(wù)器,該硬件由智能化檢測(cè)系統(tǒng)廠(chǎng)家供貨,安裝有設(shè)計(jì)單位完成安裝設(shè)計(jì)工作。
PSTFAI_EA智能檢測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器
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CPU-i7,內(nèi)存16G,4T機(jī)械硬盤(pán),GF2060-6G,成套鼠標(biāo)與鍵盤(pán),24寸顯示器。熱冗余容錯(cuò)服務(wù)器。
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1
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工業(yè)級(jí)智能攝像機(jī)
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成套帶風(fēng)冷保護(hù)罩
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3
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工業(yè)光源
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LED 220VAC
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3
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交換機(jī)
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千兆,8口
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1
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