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高炉喷煤自动控制系统
发表时间:[2007-10-31]  作者:  编辑录入:admin  点击数:4320
摘 要:介绍了高炉喷煤控制系统硬件配置、软件设计和网络结构。通过利用原煤储运、烟气炉、制粉、喷吹等工艺控制系统,实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。

关键字:高炉;喷煤;自动控制系统

  喷煤控制系统由烟气炉、原煤储运、制粉、喷吹四部分组成,主要实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。

1 系统介绍

1.1 硬件配置
  系统采用Modicon TSX Quantum系列可编程控制器,烟气炉有一套单独的PLC系统,原煤储运、制粉、喷吹公用一套PLC系统,并采用远程I/O网络结构,原煤储运为主站,通过同轴电缆连接制粉、喷吹两个远程站。两套PLC均通过以太网进行通讯。
1.2 软件配置
  运用Concept2.5软件对PLC系统组态编程,画面监控软件选用IFIX软件。
1.3 网络结构
  喷煤PLC系统包括烟气炉PLC系统和高炉喷煤PLC系统,如图1所示。每个控制系统通过以太网进行数据传输和现场设备的控制。共设两个控制室,5台上位机,其中烟气炉、制粉、喷吹以及主引风机高压变频监控站在一个控制室,原煤储运单独在一个控制室,各上位机之间通过交换机互联,其中由于原煤储运控制室距另外的控制室较远,为确保数据传输的准确性,两台交换机通过光纤介质互联,其他上位机及PLC之间通过双绞线互联。高压变频监控站通过MB+网控制变频器的频率。

1 喷煤系统网络拓扑
  该网络结构有两种方式可以为将来与高炉联网做准备,一是交换机预留光纤口,通过光纤与高炉进行数据通讯;二是通过CPU的MB+口进行数据通讯,实现数据的透明化。
2 工艺控制
2.1 原煤储运系统
  该系统包括8条皮带机、1#~4#圆盘给料机,1#、2#电磁分离器、犁式卸料器,主要负责向1#、2#原煤仓上煤。根据现场设备情况,可以选择4个圆盘给料机中任何一个或两个圆盘给料机同时给1#或2#煤仓供料,这样共有12个料流可以选择,被选中的皮带则根据料流的方向逆启顺停。
  操作人员根据原煤仓需煤量的大小选择相应的料流。当某一料流运转时,从画面将程序打在“联动”位,若该料流的任一设备出现故障,则系统联停,设备停止顺序与启动顺序相反。
2.2 烟气炉系统
  该系统为制粉系统提供干燥原煤和输送煤粉的干燥气。干燥气是热风炉废气与烟气炉烟气的混合气体,主要采用热风炉废气,不足热量由烟气炉烟气补充。为了保证磨煤系统所需的一定温度及流量的一次混合干燥气,必须实现干燥气流量和温度的动态调节,使出口温度处于规定值内,并通过磨煤机出口温度变化情况进一步控制和调节磨煤机入口的热风炉废气调节阀的开度。当高炉煤气压力高于高定值或低于低定值时,系统自动关闭高炉煤气切断阀。冷空气调节系统由操作人员根据中速磨所需热风的温度的高低,通过计算机手动调节阀门开度来混兑冷空气。
2.3 制粉系统
  制粉系统主要包括给煤机、磨煤机、稀油站、布袋收尘器、主引风机和螺旋输送机等。其中给煤机可以从上位机控制,也可由设备带来的PC控制。
  (1)入磨一次风量调节:可分为自动/手动两种方式,自动方式时,预先设定原煤水分、入口干燥气温度、给煤机给煤量等可变量的值,计算机进行计算后得出循环废气和烟气需要量,并调节废气和烟气调节阀开度,达到调节入磨风量的目的。手动方式时,由操作人员根据实际观察的结果,手动调节相应阀的开度。
  (2)开车顺序:开主引风机→开布袋收尘器→开密封风机→开磨煤机(操作回路动作)→开给煤机。停车顺序与开车顺序相反。
  (3)平板闸门和振动筛开启后,在屏幕上按系统总启按钮,启动联动开车程序。
2.4 喷吹系统
  喷吹系统主要是向高炉输送煤粉,细煤粉利用自重从煤粉仓落到喷吹罐中,并用氮气充压。每座高炉都设计有两个喷吹罐,当一个喷吹罐装满煤粉并充压到压力设定值后,开始喷煤,喷空后,另一个装满煤粉的喷吹罐就与煤粉输送管道接通,经过短暂的过渡,喷空的操作罐开始卸压、装煤粉和再充压。
  为了保证喷吹量的稳定,需保持喷吹罐内压力的稳定,通过调节补压调节阀的开度可保持罐压在设定范围之内。补压设定值与罐压实测值比较运算后,通过罐压调节画面设定输出补压调节阀的开度。功能框图见图2。

2 喷吹罐PID调解功能框图

  在一定的喷吹压力下稳定流化氮气量和压缩空气补气量,改变输煤阻力和固气比。人工设定喷吹率设定值和罐压,通过调节补气调节阀来调节喷吹率,补气调节阀根据采样数据,将设定喷吹率与实际喷吹率相比较,当设定值大于实际值时,阀位开大,反之,阀位开小。功能框图见图3。

图3 补气流量PID调解功能

  阀门的控制分为自动和手动两种方式,在自动方式时,根据自动倒罐的条件,自动顺序开关相应阀门。手动方式又分为单动和联动两种方式,根据工艺要求,单个控制阀门的开、关不受其他条件的限制;在联动方式下,需在满足联锁保护条件和阀门开关顺序的情况下才能操作。
  紧急停喷和阀门故障时均发出报警信号,提醒操作人员及时准确定位处理。

3 结束语

  该系统模式已经在唐钢、承钢、国丰钢铁公司、津西钢铁公司等多家冶金企业喷煤工程中得到成功应用。实践证明,该系统完全能够满足工艺要求,为提高高炉利用系数、保证高炉稳定运行提供了保障,而且系统结构合理,运行稳定可靠,是高炉喷煤自控系统的首选方案。

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