专利名称：一种vd炉吹氩控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种VD炉吹氩控制装置。
背景技术：
目前，钢铁冶金行业真空精练的主要目的是为了脱除钢中的氢、氧、碳、氮以及去除夹杂物、均勻钢水成分和温度。在具有真空脱气功能的精练装置中，VD精炼炉运用最为广泛。VD炉(VD型钢包精炼炉的简称)是我国近年来推广的冶金行业冶炼工艺中常用的一种重要钢液脱气设备，该设备工艺复杂，运行于高温、高压状态下，对设备本身质量和施工安装质量要求严格。VD炉包括真空罐、测温取样和观察系统、氩气系统、水系统、液压系统、真空泵系统等。在钢铁冶炼中，将钢包密封在真空罐内进行真空处理，并利用配置在钢包底部的氩气系统，在钢水精炼过程根据钢种的工艺要求进行吹氩。真空罐作为VD炉结构的一部分并配有罐盖，以将真空罐内部密封，操作人员可通过罐盖对VD炉内真空罐中钢水的运行状态进行观察。目前钢厂生产过程中对氩气流量、压力等因素的控制，往往需要结合VD炉数据、 真空泵数据以及VD炉中钢水的翻滚状态来决定，而VD炉数据和真空泵数据可以由测量单元采集并经网络传送给主控室内的控制器(PLC)，然后通过工业监控器进行查看，但是钢水的翻滚状态则无法通过仪器来监测，必须人工在现场通过VD炉中的真空罐罐盖进行观察。 在这种情况下，在主控室对氩气流量、压力等因素进行控制时，只能采取一人在主控室查看 VD炉数据和真空泵数据、一人在VD炉真空罐罐盖观察钢水翻滚状态的双人配合方式，现场操作人员通过对讲系统将观察到的钢水翻滚状态告知主控室操作人员，由主控室操作人员通过工业监控器对VD炉实施操作。由于真空罐罐盖和主控室分立两地，造成双人分属两地，落后的对讲通信方式使主控室的操作人员对瞬息万变的现场炉况失去了实时性，因此造成对氩气的流量、压力很难控制，且导致这种控制装置的控制精度不高，也增加了操作难度。现代化的生产要求在VD炉外精炼的过程中，操作人员既能掌握从真空罐罐盖上观察到的不断变化的炉况状态，例如钢水翻滚程度等；还要能同时掌握操作时VD炉的相关数据，显而易见，目前的操作方式的不能满足现代化的生产要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的VD炉吹氩控制设备存在的上述不足，提供一种VD炉吹氩控制装置，该装置使得操作中只需要一个操作人员就可对VD炉进行实施控制和操作，并且控制和操作的场所既可以是操作现场，也可以是主控室，从而节约了人工成本，也便于对VD炉实施操作。解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该VD炉吹氩控制装置包括有控制单元、设于VD炉上用于实时监测VD炉数据并将所监测到的VD炉数据传送给控制单元的测量单元、以及可显示VD炉数据并对VD炉实施控制的第一监控单元，所述控制单元和所述第一监控单元设于主控室内，所述测量单元、控制单元、第一监控单元依次电连接，其中，该控制装置还包括有可显示VD炉数据并对VD炉实施控制的第二监控单元、以及可实时传送数据的通信单元，所述第二监控单元设于VD炉现场，所述通信单元设于VD炉现场或设于主控室内，所述第二监控单元、通信单元、控制单元依次电连接。优选的是，所述控制单元采用西门子公司生产的型号为S7_300的可编程序控制器。优选的是，所述通信单元采用西门子ET 200，其通过DP形式与控制单元和第二监控单元进行通信。优选的是，所述第二监控单元采用触摸屏，其设置在VD炉的真空罐罐盖上。优选的是，所述第一监控单元采用工业监视器。其中，所述控制单元与第一监控单元之间、控制单元与通信单元之间、通信单元与第二监控单元之间均采用双向通信。其中，所述第二监控单元中显示有真空泵监测界面，该界面中的数据包括主截止阀、蒸汽冷却水管道截止阀、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀的状态数据以及控压站的汽包压力数据。优选的是，所述测量单元中还包括有对氩气设定流量、氩气实际流量、氩气压力、 氩气实际压力进行测量的测量工具，所述第二监控单元中显示有吹氩流量监测界面，该界面中的数据包括氩气设定流量、氩气实际流量、真空罐内高真空度值、低真空度值以及在抽真空的过程中产生的废气的温度值。优选的是，所述第二监控单元中显示有VD炉主要数据界面，该界面中的数据包括氩气设定流量值、氩气实际流量值、真空罐内高真空度值、低真空度值、VD炉的炉侧破空阀、 真空泵的泵侧破空阀状态数据以及在抽真空的过程中产生的废气的温度值。本实用新型VD炉吹氩控制装置不仅可以在主控室中对VD炉实施控制，也可以在操作现场对VD炉实施控制，对VD炉的真空度以及吹氩气的流量大小进行监测和控制，从而实现了两点控制，并且整个操作过程只需要一人即可完成，可有效减轻了工人的劳动强度。 同时能很好的把握炉中实时操作时机，保证观察、操作的同步性，因而提高了产品质量，具有较高的经济价值和适用性。
图1为现有的VD炉吹氩控制装置的结构框图；图2为本实用新型一个实施例中VD炉吹氩控制装置的结构框图；图3为在触摸屏上显示的真空泵监测界面；图4为在触摸屏上设定吹氩流量的操作界面；图5为在触摸屏上显示的VD炉主要数据监控界面。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型VD炉吹氩控制装置作进一步详细描述。[0023]如图1所示为现有技术中VD炉吹氩控制系统的结构框图。从图1中可知，在该控制系统中，控制器采用可编程序控制器，其设置在主控室中，负责所有数据的处理与交换； 测量单元(图中未示出)设置在VD炉上，用于对真空泵的主截止阀、管道截止阀、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀等的状态数据，以及汽包压力值、高真空度值、低真空度值和在抽真空的过程中产生的废气的温度值等进行测量。工业监视器设置在主控室中。测量单元将其采集到的VD炉数字信号状态、模拟信号数据等传输至控制单元中，由控制单元对这些信号进行处理，并且将处理后的数据输出到工业监视器中进行显示。由于钢水的翻滚状态无法通过仪器来监测，必须由人工在现场对VD炉中的真空罐罐盖进行观察。而进行显示的工业监视器设置在主控室中，真空罐罐盖和主控室分设于两地，因而主控室内必须另外留有一人来查看VD炉数据和真空泵数据，因而生产时只能采用双人配合方式，通过对讲系统来实现控制。图2所示为本实用新型一个实施例中VD炉吹氩控制装置的结构框图。如图2所示，本实施例中，VD炉吹氩控制装置包括有控制单元、测量单元、第一监控单元、第二监控单元和通信单元。其中，测量单元设于VD炉上；控制单元、第一监控单元设于主控室内；第二监控单元设于VD炉现场；通信单元设于主控室内或者设于VD炉现场。其中，所述测量单元、第一监控单元、通信单元分别与控制单元电连接；所述第二监控单元与通信单元电连接；控制单元与VD炉电连接。并且，所述控制单元与第一监控单元之间、控制单元与通信单元之间、通信单元与第二监控单元之间均采用双向通信一方面，控制单元将测量单元传送的现场数据或处理数据实时显示在第一监控单元和第二监控单元上；另一方面，第一监控单元和第二监控单元通过控制单元来对现场进行控制，触摸屏、工业监视器对现场的控制通过控制单元内的数据触发来完成。测量单元用于实时监测VD炉数据并将所监测到的VD炉数据传送给控制单元，通信单元用于实时传送数据，第一监控单元和第二监控单元可实时显示VD炉数据并对VD炉进行实时控制和操作。VD炉数据包括现有控制装置中具有的真空泵的主截止阀、管道截止阀、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀等的状态值，还可包括有汽包压力值、氩气设定流量值、氩气实际流量值、高真空度值、低真空度值和在抽真空的过程中产生的废气的温度值。本实施例中控制单元采用西门子可编程序控制器，具体型号为S7_300系列的 S7_315_2DP，控制单元设置在主控室中，作为该控制装置的主站，负责所有数据的处理与交换。测量单元中增设了用于对氩气设定流量、氩气实际流量、氩气压力、氩气实际压力等值进行测量的测量工具。在增设的测量信号中，氩气压力检测工具设置在现场的氩气系统中，其采用压力变送器，具体型号为PMC133，来提供氩气压力；氩气流量检测工具设置在现场的氩气系统中，其采用流量调节阀，具体型号为BROOKS 5853S/BG，来提供氩气流量。 氩气流量调节阀状态、氩气压力变送器数据、截止阀状态等，这些氩气信号由测量单元采集后，作为输入信号传送到控制单元的输入端，并经控制单元进行处理后输出到第一监控单元和第二监控单元中。经控制单元处理后输出的信号一路传送给第一监控单元，所述第一监控单元采用工业监视器。工业监视器可对现场数字开关量和模拟量数据进行实时显示、以及进行现场状况运行参数的实时修改、故障报警、运行参数记录等。由于实时钢水翻滚状态数据由现场操作人员通过第二监控单元输入，该数据并通过通信单元传送到控制单元，再由控制单元传送到工业监视器中，因而使得操作人员在主控室能对吹氩和抽真空过程进行方便、快捷地控制。除了增设几个测量值外，第一监控单元的功能与现有技术相同，这里不再赘述。第二监控单元采用触摸屏，触摸屏设置在VD炉的真空罐罐盖上。本实施例中，触摸屏的具体型号为TP177B，以进行人机对话，来实现氩气流量的显示和设定，以及对VD炉真空泵进泵/退泵的控制。本实施例中，控制单元经通信单元与触摸屏连接，通信单元设置在主控室内或主控室外均可，其具体型号为西门子SIMATICET 200，对VD炉信号进行采集、传输和控制。控制单元为主站，如果通信单元设置在主控室外，则通信单元为主站的一个控制从站，通过西门子的PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)总线方式将该通信模块作为子站挂靠在总线上，以便和可编程序控制器通信，形成分布式I/O系统，完成数据采集和数据传输。本实施例中，可在通信单元上添加数字输入模块、模拟量输入模块扩充输入接口， 连接至控制单元的输出端，并采用DP方式连接至触摸屏，以使得控制单元接收的数据再通过总线传输给触摸屏进行显示。通过触摸屏，现场的操作者既能通过实时监测VD炉真空罐罐盖上的触摸屏来了解现场数据，又能同时观察到钢水的翻滚状态，实现了对VD炉氩气系统和真空罐的远程监视；而在通信单元上添加数字输出模块、模拟量输出模块扩充输出接口，VD炉现场的操作者通过触摸屏的点触可将控制命令发送至控制单元，再由控制单元传送至工业监视器，以实现对VD炉氩气系统和真空罐的控制和操作。本实施例中，吹氩控制装置的控制对象为VD炉中具有相同功能和工作状况的两个真空罐，真空罐内设置有蒸汽式真空泵。为方便描述，两个真空罐分别命名为1号真空罐和2号真空罐，1号真空罐和2号真空罐轮流使用，同一时间仅有一个真空罐投入使用。图 3 图5中为设置在VD炉真空罐上的触摸屏的监测界面，其涉及到的监测界面可根据实际情况进行设计，但数据类型、数据数量和形式等均不拘泥于此，可随时根据需要进行删补或更新。图3所示为在触摸屏上显示的真空泵监测界面，主要监测两个真空罐中蒸汽式真空泵的主截止阀、蒸汽冷却水管道截止阀、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀的状态以及控压站的汽包压力，通过这些数据来监控真空泵在钢液精炼过程中的工作状况。其中， Bl 5C对应的是不同等级的真空泵，即在VD炉抽真空的初始阶段，只是开启5A\5B\5C\EC 这四个等级的真空泵；当真空度达到一定值时，则需要相应开启其他等级的真空泵才能继续抽真空过程。根据第一监控单元和第二监控单元上的高真空度数据和低真空度数据来判断应该在何时可以开启其他等级的真空泵。图3中只设置一个低真空度数据，这是因为本实施例的应用现场采用共用低真空度数据方式；若采用分离低真空度数据方式，则应根据需要设置两个低真空度数据。图4所示为在触摸屏上设定吹氩流量的操作界面，主要用于设定氩气流量值，并能相应显示氩气实际流量值、真空罐内高真空度值、低真空度值以及在抽真空的过程中产生的废气的温度值。通过这些数据来监控氩气系统在钢液精炼过程中的工作状况。图5所示为在触摸屏上显示的VD炉主要数据监控界面，主要监控氩气设定流量值、氩气实际流量值、真空罐内高真空度值、低真空度值、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀状态数据以及在抽真空的过程中产生的废气的温度值。通过这些数据来监控VD炉真空罐内钢水的翻滚状况，由于在现场的氩气系统中设置了氩气压力变送器，操作人员可清楚地看出对氩气流量调节的效果，了解系统当前的吹氩压力。利用本实施例中的控制装置，操作人员既可根据现场实际状况通过工业监视器发出控制命令，控制命令直接传输给控制单元；或可通过触摸屏发出控制命令，控制命令经通信模块后传输给控制单元，然后通过控制单元完成各个控制对象的控制，最终实现对现场状况的控制。这样，VD炉的现场操作人员可从触摸屏中直接观测VD炉数据并根据在现场观测到的钢水的翻滚状态对VD炉状况进行实时控制和操作。利用本实施例中设置在VD炉的真空罐罐盖的触摸屏，能轻松的控制VD炉的真空度以及充氩气的流量大小，从而替换掉原有的对讲系统，解决了原来只能通过双人配合在主控室对现场状况进行控制的单点控制，将单点控制的控制装置为多点控制的控制装置。 解决了只能采用对讲系统来达到对吹氩控制的落后方式，减小了工人的劳动强度，同时能很好的把握炉中实时操作时机，保证观察、操作的同步性。同时也间接提高了产品的质量， 具有较高的经济价值和适用性。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种VD炉吹氩控制装置，包括有控制单元、设于VD炉上用于实时监测VD炉数据并将所监测到的VD炉数据传送给控制单元的测量单元、以及可显示VD炉数据并对VD炉实施控制的第一监控单元，所述控制单元和第一监控单元设于主控室内，测量单元、控制单元、 第一监控单元依次电连接，其特征在于，该控制装置还包括有可显示VD炉数据并对VD炉实施控制的第二监控单元、以及可实时传送数据的通信单元，所述第二监控单元设于VD炉现场，所述通信单元设于VD炉现场或设于主控室内，所述第二监控单元、通信单元、控制单元依次电连接。
2.根据权利要求1所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述控制单元采用西门子公司生产的型号为S7_300的可编程序控制器。
3.根据权利要求1所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述通信单元采用西门子 ET 200，其通过DP形式分别与控制单元和第二监控单元进行通信。
4.根据权利要求1所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述第二监控单元采用触摸屏，触摸屏设置在VD炉的真空罐罐盖上。
5.根据权利要求1所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述第一监控单元采用工业监视器。
6.根据权利要求1-5之一所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述控制单元与第一监控单元之间、控制单元与通信单元之间、通信单元与第二监控单元之间均采用双向通
7.根据权利要求1-5之一所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述第二监控单元上显示有真空泵监测界面，该界面中的数据包括主截止阀、蒸汽冷却水管道截止阀、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀的状态数据以及控压站的汽包压力数据。
8.根据权利要求1-5之一所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述测量单元中还包括有对氩气设定流量、氩气实际流量、氩气压力、氩气实际压力值进行测量的测量工具， 所述第二监控单元中显示有吹氩流量监测界面，该界面中的数据包括氩气设定流量值、氩气实际流量值、真空罐内高真空度值、低真空度值以及在抽真空的过程中产生的废气的温度值。
9.根据权利要求1-5之一所述的VD炉吹氩控制装置，其特征在于，所述第二监控单元中显示有VD炉主要数据界面，该界面中的数据包括氩气设定流量值、氩气实际流量值、真空罐内高真空度值、低真空度值、VD炉的炉侧破空阀、真空泵的泵侧破空阀状态数据以及在抽真空的过程中产生的废气的温度值。
专利摘要本实用新型提供一种VD炉吹氩控制装置，其包括有控制单元、设于VD炉上用于实时监测VD炉数据并将所监测到的VD炉数据传送给控制单元的测量单元、以及可显示VD炉数据并对VD炉实施控制的第一监控单元，所述控制单元和所述第一监控单元设于主控室内，所述测量单元、控制单元、第一监控单元依次电连接，该控制装置还包括有可显示VD炉数据并对VD炉实施控制的第二监控单元、以及可实时传送数据的通信单元，所述第二监控单元设于VD炉现场，所述通信单元设于VD炉现场或设于主控室内，所述第二监控单元、通信单元、控制单元依次电连接。该控制装置使得整个吹氩过程只需要一人即可完成，有效减轻了工人的劳动强度。
文档编号G05B19/048GK202022956SQ20112008408
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者徐武然, 陈曲骅 申请人:北大方正集团有限公司, 江苏苏钢集团有限公司, 苏州苏信特钢有限公司