【摘要】RH精炼炉是通过真空冶炼进行脱气和除去钢水中的夹杂物，调整和均匀钢水成份、温度。RH冶炼过程中进行脱气处理的必要介质为水和蒸汽。能制造RH炉真空条件的真空泵是炼钢RH炉的关键设备。真空泵是靠喷射蒸汽工作的，而蒸汽站通过调节阀，利用分程控制为RH精炼炉提供了压力、温度稳定的蒸汽，是RH精炼炉实现真空处理的重要组成部分。

【关键词】蒸汽；调节阀；分程控制

2007年首钢迁钢1#RH精炼炉引进自德国西马克公司。通过1#RH精炼炉是一座单工位冶炼炉，可生产出超低碳钢、汽车用钢材，填补了首钢迁钢的空白。蒸汽站做为RH精炼炉的重要环节，为RH精炼炉提供稳定的蒸汽。

一、系统总貌

蒸汽站作为RH精炼炉的核心部件，在整个冶炼周期中起着举足轻重的作用，蒸汽站所需蒸汽主要来自转炉产蒸汽（低压蒸汽）、电厂蒸汽锅炉产蒸汽（次高压蒸汽），经过混合输出压力：P=1.0MPa温度：T=210℃的混合蒸汽。蒸汽站包含4个气动调节阀（C01、C02、C03、C04）。C01位于次高压管路上，C02、C03并联在低压蒸汽管路上，C04位于次高压蒸汽管道放散侧。通过混合后蒸汽压力、温度等反馈值，控制着四个蒸汽调节阀开度，达到蒸汽混合输出后温度、压力基本稳定。

RH精炼炉蒸汽泵的蒸汽条件是（压力：P=1.0MPa 温度：T=210℃ 流量：Min：0.2t/h Max：25.6t/h）。在控制上C02、C03采用了分程控制来保证冶炼和待工时的蒸汽压力P=1.0MPa。C02调节阀参数气开DN50 Hub30 KVS21，C03调节阀参数气开DN200 Hub80 Kvs273。

二、分程控制的优点

RH精炼炉的蒸汽站采取的分成控制是利用一个控制器的输出，通过与阀门定位器的配合，分段地控制两个或两个以上的调节阀的控制系统，称为分程控制系统。由于分程控制系统能在被控变量的不同取值范围时采取不同的控制手段，满足某些特殊工况的需要，因此在复杂过程的控制中得到了较多的应用。在分程控制中，由于用一个控制器的输出信号，同时控制两个或两个以上的调节阀，使它们在信号的全范围内分别动作，因此对每一个调节阀来说就存在一个分程特性的问题，即存在当控制器的输出信号发生变化时，每一个调节阀是如何动作的问题。

蒸汽调节阀C02的开度对应控制器输出0-10%，对控制器的输出响应较快。在RH等待冶炼工作时，控制器的输出驱动C02调节混合后蒸汽压力，使混合后蒸汽压力稳定的保持在10Bar，保证RH随时进入冶炼状态。由于蒸汽调节阀C02的管径较小DN50，调节阀的泄漏量相对较小，避免了混合后蒸汽压力的波动甚至是震荡。而小管径的调节阀在控制小流量也是比较精确的，蒸汽对调节阀的侵蚀也较小，从而避免调节阀的频繁更换。蒸汽调节阀C03开度对应控制器输出10-100%，蒸汽调节阀C03在RH抽真空时为保证混合后蒸气在大流量且压力平稳的情况下确保抽真空的顺利进行。

当抽真空开始后，蒸汽调节阀C02、C03被手动开至30%，3秒钟后交由控制器（PID）自动控制。避免了因为混合后蒸汽压力压降较大，变化较快而造成的调节阀C02、C03调节输出严重滞后，混合后蒸汽压力巨幅波动的严重后果。

提高了了调节阀的可调比，有效改善控制品质。调节阀的可调比R是调节阀的最大流量与最小流量之比，它反映了调节阀所调节流量的范围，在流量调节系统的设计和运行管理等方面是一个重要参数。进口调节阀的可调比为R=50 C02 最大流量21则最小流量为21/50=0.42；C03 最大流量273则最小流量为273/50=5.46；两阀合用最大流量：273+21=294，最小流量为0.42，因此可调比R=294/0.42=700。

见图1 1#RH待工时蒸汽压力曲线示意图：

图1：1#RH待工时蒸汽压力曲线示意图

Fig.2 1#RH stayed working steam pressure curve

三、单工位与双工位对比对比

2008年迁钢新建一座RH精炼炉2#RH炉，该精炼炉具有双工位与1#RH精炼炉相同的控制系统。2#RH蒸汽站有C01、C02、C03、C04四个蒸汽调节阀，其中C02、C03阀座管径均为DN150，C02开度对应控制器输出0-50%，C03开度对应控制器输出25-100%。由于C02选用管径较大的调节阀使得在2#RH待工时的混合后蒸汽压力调整得波动较大。

2#RH精炼炉在蒸汽调节阀C01控制上比1#RH新增加了串级控制。串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。这个串级控制的主被控参数为混合后蒸汽压力，副被控参数为混合后蒸汽温度。

四、保温控制

RH精炼站在等待冶炼期间由于蒸汽调节阀C01处于常闭状态，次高压蒸汽管道内的蒸汽冷凝成水当抽真空时，C01打开由于蒸汽管道内存有大量的冷凝水在C01开阀的瞬间便会产生水锤效应，破坏阀门及管道。为避免这种现象的产生在次高压管路上设有C04调节阀，蒸汽通过该调节阀放散到大气。在等待冶炼期间就是通过调节阀C04来调节次高压蒸汽管道温度的，C04采用PID自动控制，温度设定为T=220℃。

通过对RH精炼炉蒸汽站的深入了解及学习，逐步掌握了调节阀的特、选型及分程控制技术的应用。为新项目和对原有设备的维护和改进提供借鉴、参考意义。

【参考文献】

[1] 刘 阶. 炼钢生产自动化技术（第1版）[M]. 北京： 冶金工业出版社， 2006： 24-158.

[2] 张春霞， 刘 浏， 刘昆华， 刘良田， 黄 波. RH精炼过程计算机控制系统的发展[J]. 冶金自动化， 2000，04.

【作者简介】

谷振生（1985—），男，河北省唐山市人，本科学历，单位：迁安首信自动化信息技术有限公司，主要研究方向：自动化仪表维护。