本文对压力补正电子秤应用于大型高炉料罐称量中进行系统分析,取消了具有高辐射r射线在高炉炉顶 料罐判断料空、料满的应用。应用压力补正电子秤不但能判断出料罐内物料料空、料满,而且能知道料罐内物料正 确重量,使布料到高炉内的焦炭和矿石达到合理的配比。在确保高炉冶炼可靠性同时为节能减排、低碳环保做出 贡献,同时降低设备生产的成本。
l.概述
在国家节能节排号召下,小型高炉由于能耗高、产量低等缺点逐渐遭到淘汰,建立大型高炉是目前冶金 行业大势所趋。而大型高炉炉顶料罐内布的焦炭、矿石等物料称量不但受重力影响,还受炉顶压力影响,在 高炉自动控制系统中,炉顶料罐的正确计量是实现高炉合理布料的关键。
2.料罐称量原理分析
高炉冶炼过程中,炉顶的压力对料罐有上浮作用,直接影响称量精度,尤其是大型高炉料罐体积较大,炉 顶高炉压力通常都有200kPa以上,实际对料罐影响都有10t以上,而高炉强化冶炼工艺对料灌内物料的称 量精度要求保证在1%以上,这个影响根本不能忽略。为检测料罐内实际物料重量,要对料罐的称重系统增 加炉顶压力补偿环节,由于压力的反作用 力影响,采用正压力补偿。如图1所示:
其补偿公式如下:
W = Wl + SP - W2 式中 W—料罐内实际物料重量 S —料罐的底面积 P一炉顶压力W1 一称得的重量 W2 —料罐的皮重
3.料罐称量传统实现方法
在过去高炉自动控制系统中,通常在高炉自动控制系统采集料灌重量、7射线、炉顶压力5者作为条件 进计算机系统后进行综合补偿计算补正后的料罐重量。如莱钢2#高炉采用称重传感器检测料罐内受综合 影响后的重量,用7射线料位计检测料罐的料空、料满。每个料罐用3只称重传感器和1台7射线料位计。 过去传统实现高炉料罐物料补偿称量原理框图如图2所示:
r射线判断料罐内料空、料满状态,称重传感器检测综合影响后的重量,压力传感器检测炉顶压力,这3 者采集量通过变送器变成4 ~20mA重量送人计算机系统,计算机经过补偿计算,把最终补正的重量送给显 示屏幕,用来显示料罐内物料的实际重量。
4.压力补正电子枰在高炉料罐称量实现
传统方法对料罐物料的补正手段有诸多缺点,首先安装r射线接头具有一定辐射,对周围环境有辐射 污染;计算机自动控制系统比较复杂,除了需要控制充压阀、放散阀等一整套工艺流程动作外,还需要编写炉 顶料罐补偿程序,增加了程序编写的复杂性。
公司针对传统实现方法的缺点设计了压力补正电子秤,其实现原理框图如图3。 图中取消了 r射线,把炉顶压力变量直接送到压力补正电子秤中,压力补正电子秤采集称重传感器输 出的重量、炉顶压力大小计算出补正后实际料罐内物料重量,然后把补正的料罐内实际重量信号、料罐内物 料料空、料满信号送给计算机自动控制系统。
5.称重传感器安装
称重传感器安装示意图如图4
压力补正系统中安装重点是料罐称重传感器安装,它的安装正确与否,是称重系统能够准确称量,减少 误差确保称量系统可靠工作的基本条件,在安装过程中总结出在安装料罐称重传感器应注意的事项:
1)料罐的定位与支撑,称重传感器的安装应在料罐初步定位后进行。根据各支座的位置,焊接好支撑 件,稳住料罐,以保证在用千斤顶提升料罐时,不发生较大的位移。
2)传感器的基座与支撑,钢梁基座应有足够的强度和刚度,一般要求最大相对挠度小于0. 1% ,安装前 还应对各薄弱处进行必要的加固,以使其强度和刚度有所提高。安装传感器底座的基座应与料罐制造时焊 接好的传感器顶座的支座平面相互平行,且水平度小于±0.5mm,平面度不得超过± 1mm。
3)传感器附件的安装。传感器主要附件是其顶座和底座。安装前应先将顶座与其料罐上的支座点焊, 底座与钢梁基座点焊,待按下述各项测试合格后,方可焊接牢固。
传感器底座中心与顶座中心误差大能大于±2mm;
受力轴线与水平面垂直,最大倾角小于或等于2度;
同一料罐的3个传感器应安装在同一高度水平面上,其误差不允许超过±2mm,水平度误差应不小于±0. 5mm。
4)传感器的安装。传感器在安装前应进行模拟安装,以检验传感器上下是否为球面接触及垂直度自调 节能力,确保传感器安装就位后的垂直度及称量精度。传感器安装时应使3只传感器受力均匀,保证其静态 精度。在传感器安装过程中,必须保证传感器承重传力正确,不允许有任何受力短路现象。在底座和顶座安 装符合技术条件下,可用0.5mm、lmm垫片进行精调后,拆去支撑件。传感器的接线应采用焊接方式,特定 的电缆长度不允许剪断使用,以保证温度和电气特性的补偿不发生变化。
5)在传感器顶座和底座之间采用1根不小于25mm2的软钢带牢固连接,以使电压效应和电流效应旁 路,以保护传感器。
6)为了防止压力对料灌作用力过大,必须在每个称重传感器旁边安装垂直限位装置,防止料罐耳座脱 离称重传感器。
7)为了防止料罐在只用过程中水平方向移动位移过大,必须在每个称重传感器旁边安装水平限位装置
6.压力补正电子秤应用现状
目前,压力补正电子秤在国内冶金行业应用就我们了解,已经有德国申克公司、日本大和公司和我公司 在现场高炉得到应用,我公司已经在沙钢集团宏发炼铁厂高炉、重钢集团新高炉、泰钢集团新高炉中得到了 很好的应用。