自動化控制系統(tǒng)在260TH干熄焦中的應用[權威資料]

自動化控制系統(tǒng)在 260T/H 干熄焦中的應用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：本文對干熄焦控制系統(tǒng)進行了綜述 ,重點介紹了干熄焦控制系統(tǒng)的結構和主要控制功能及聯(lián)鎖的實現(xiàn)。自動控制功能的實現(xiàn)保證了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)順運行。 關鍵字：自動化 PLCPCS7WinCC TN830 A 引言：隨著自動化控制水平的不斷提高，干熄焦現(xiàn)場實現(xiàn)了全自動控制，大大提高生產效率和控制精度，降低了人員的勞動強度，實現(xiàn)了高效穩(wěn)定生產。本文 以唐山首鋼京唐西山焦化有限責任公司 260T/H 干熄焦控制系統(tǒng)為例簡單介紹。 一系統(tǒng)軟、硬件配置 260T/H 干熄焦主體控制系統(tǒng)采用 E I 三電一體化控制，其中控制系統(tǒng)采用了西門子公司的雙冗余控制系統(tǒng)，包括 I/O 單元、擴展 I/O 單元、 CPU 模塊、連接模塊、各種 I/O 模塊，實現(xiàn)數據采集、回路控制、順序控制等功能。硬件采用了西門子 417H 系列雙冗余 CPU， ET200 遠程 I/O 站等，硬件配置如圖 1-1 所示。 圖 1-1 干熄焦控制系統(tǒng)硬件配置圖 260t/h 干熄焦上位監(jiān)控軟件 采用了西門子公司的WinCC 6.0，服務器、客戶端計算機采用了工控機，操作系統(tǒng)為 WindowsXP，現(xiàn)場控制系統(tǒng)匯編軟件為 Siemens 的 PCS7，用于下位控制系統(tǒng)的配置、組態(tài)、編程與調試。下位控制系統(tǒng)如圖 1-2 所示。 圖 1-2PCS7 軟件編程環(huán)境 二系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)主要完成干熄焦各工段工藝設備的電氣控制和儀表控制。其中電氣設計范圍主要包括本工藝設備配帶電機以及電動閥、電磁閥等部分；儀表設計范圍主要包括生產工藝流程溫度、壓力、流量、液位、料位等檢測與控制。最終通過 PLC 與 HMI實現(xiàn)對現(xiàn)場在線設備及工藝參數的實時監(jiān)測與監(jiān)視、模型運算、邏輯控制、回路調節(jié)、保安聯(lián)鎖、事故信號記錄與報警管理、歷史數據存儲、報表打印等功能。 根據工藝系統(tǒng)控制要求，主要監(jiān)控功能包括： 1)干熄車 APS 對位系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 2)提升機起升及走行體統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 3)裝入裝置聯(lián)鎖與控制； 4)氣體循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 5)冷焦排出與輸送系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 6)鍋爐系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 7)焦粉收集系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 8)環(huán)境除 塵系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 9)干熄爐預存室溫度檢測、上下料位檢測與料位演算； 10)干熄爐預存室壓力、斜煙道導入空氣量、循環(huán)氣體旁通管流量調節(jié)； 11)除鹽水箱液位調節(jié)； 12)鍋爐給水流量、汽包液位調節(jié)； 13)主蒸汽溫度、壓力及放散壓力的調節(jié)； 14)除氧器給水預熱器入水溫度、除氧器壓力、液位調節(jié)； 15)排焦速度調節(jié)； 16)循環(huán)氣體流量調節(jié)； 17)循環(huán)氣體 O2、 H2、 CO、 CO2 含量在線檢測、報警； 18)干熄焦生產工程運行設備狀態(tài)及工藝參數的檢測、顯示、報警。 2.1 冗余安全控制技術 (1) 根據現(xiàn)場無人值守控制要求， 260t/h 干熄焦控制系統(tǒng)采用了冗余控制器； (2) 該控制系統(tǒng)采用操作管理級工業(yè)以太網，網絡設備選用了目前國際上較為先進的工業(yè)級產品，光線、交換機采用冗余配置，現(xiàn)場控制網絡冗余。同時利用網絡管理軟件對網絡進行監(jiān)視和管理，保證網絡的安全性、可靠性和實時性； (3) 增強系統(tǒng)診斷與報警功能，及時消除系統(tǒng)隱患，減少故障率。 2.2 信號預處理與 聯(lián)鎖確認技術 在干熄焦生產過程中，由于某些關鍵參數的變化可直接反應生產過程的變化規(guī)律和系統(tǒng)內部的相互聯(lián)系，然而在傳感器的測量過程中，不可避免地受到各種噪聲、測量環(huán)境、測量位置等因素的影響，在實際應用中，對傳感器測量信號進行濾波、溫度補償、多重信號綜合評定等預處理措施。對引起提升、氣體循環(huán)、鍋爐、排焦等關鍵設備故障停機的聯(lián)鎖信號，需做記錄、報警及聯(lián)鎖確認。通過實施上述措施，減少了故障率，提高了生產效率，對實現(xiàn)干熄焦生產的自動運行，保障生產的可靠、穩(wěn)定運行具有深遠的意義。 2.3 系統(tǒng) MCC 保安聯(lián)鎖控制 干熄焦生產過程中，氣體循環(huán)、汽水循環(huán)等子系統(tǒng)相輔相成，若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，整個生產系統(tǒng)應盡快做出反應，否則將造成不可估量的損失。根據工藝生產控制要求，編制嚴密可靠的聯(lián)鎖控制程序，減少事故率，保障干熄焦生產的順利進行。系統(tǒng) MCC 聯(lián)鎖保護如圖 2-1 所示。 圖 2-1 系統(tǒng) MCC 聯(lián)鎖保護邏輯控制關系 三干熄焦本體系統(tǒng) 3.1 預存室料位模擬運算與自動標定 干熄焦正常生產情況下，系統(tǒng)裝焦量與排焦量應保持一致。由于裝焦計量方法導致誤差存在，排焦量設定 與裝焦量難免有偏差，需要參考干熄爐存料情況，因此預存室料位控制是控制干熄焦生產節(jié)奏，保障安全生產的重要因素?？刂飘嬅嫒鐖D 3-1 所示。 操作畫面說明如下： （ 1）干熄爐內的焦炭的數量為計算值（在設計過程中，當裝焦到電容料位時，干熄爐內為 417t，將不允許再裝紅焦，如提升機此時正在裝焦，則允許裝完當前罐；當達到射線時，校正料位為 208t），按照每一罐 44t 計算，減去排焦皮帶上皮帶秤所計量的數值； （ 2）畫面左部有 “ 校正時間設定 ” 是指在設定規(guī)定的時間內，必須做一次料位校正。當計時超 過該設定值還沒有進行校正，則 HMI 上會產生一個 “ 校正間隔大 ” 的報警； （ 3） “ 手動補正 ” 是指操作人員認為改變料位值的操作，在需要補正時可根據實際需要，點擊 “+ 補正 ” 或 “ -補正 ” ； （ 4） “ 投入 TEST ON” 是指提升機在檢修過程時，焦罐門開的信號不帶入裝入量計算中。檢修完畢后該按鈕恢復則料位繼續(xù)正常運算； 圖 3-1 干熄爐料位畫面 （ 5） “ 排出 TEST ON” 是指皮帶秤如果出現(xiàn)故障需要處理時，用設定值代替皮帶秤的流量值進行計算，皮帶秤恢復后將該按鈕恢復即可恢復到正常 的運算。 3.2 排出智能化控制技術 排焦裝置采用變頻振動給料器，根據設定排焦量與皮帶秤實時檢測值進行對比，自動控制振動給料器的下料量。正常生產時，排焦量應與裝焦量匹配，確保預存室焦炭料位恒定。 3.3 粉塵氣體輸送自動控制技術 首鋼京唐焦化廠的粉塵收集采用氣體輸送方式，經一次重力除塵、二次多管旋風除塵分離出粉塵進入料倉，格式排灰閥根據選擇料位控制或時間控制來自動控制粉塵的排泄。通過氣體輸送裝置相關閥的開啟順序控制，保障系統(tǒng)粉塵的正常輸送，防止粉塵泄露，減少環(huán)境污染 ，達到節(jié)能減排的目的。 3.4 環(huán)境除塵風機分級控制 干熄焦裝置采用了較完善的密封除塵措施：裝入裝置、排焦裝置、預存室放散及循環(huán)風機后常用放散等處排出的煙塵均進入地面站除塵系統(tǒng)除塵后放散，根據除塵點的實際吸塵情況，分級控制除塵風機轉速，達到節(jié)能環(huán)保的目的。 四干熄焦鍋爐控制系統(tǒng) 4.1 鍋爐給水泵保安聯(lián)鎖 鍋爐系統(tǒng)設 10KV 高壓給水泵兩臺，互為備用。工作給水泵故障停機時，備用泵自動啟動；生產過程中鍋爐給水泵給水壓力下下限時，備用泵自動啟動；當鍋爐給水壓力 達上上限時，原工作泵自動停止，從而保證鍋爐汽水的平衡，確保干熄焦生產的正常進行。鍋爐控制系統(tǒng)如圖 4-1 所示。 圖 4-1 鍋爐控制系統(tǒng) 4.2 汽包液位智能控制 A 單沖量給水調節(jié)系統(tǒng) 給水調節(jié)器接收的反饋信號為汽包液位，其控制輸出信號送至給水調節(jié)閥調節(jié)汽包給水量。干熄焦處于非正常工況時，要采用單沖量給水調節(jié)系統(tǒng)（圖 4-2）。例如，在干熄焦開工調試時，由于干熄爐內紅焦較少，即鍋爐循環(huán)氣體風量不足，產生的蒸汽很少，甚至可以忽略不計，使得鍋爐不需要連續(xù)穩(wěn)定補 水，汽包單沖量給水調節(jié)系統(tǒng)內壓力很低。在這種非正常生產情況下，需要單沖量給水調節(jié)系統(tǒng)解決這一難題。此外，干熄焦正常生產后，如果蒸汽發(fā)生量或給水流量檢測系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導致三沖量給水調節(jié)系統(tǒng)不能正常工作時，也可將單沖量給水系統(tǒng)投入運行，以解燃眉之急。所以，在干熄焦工藝中，單沖量給水調節(jié)系統(tǒng)有存在的必要（見圖 4-2）。 圖 4-2 單沖量給水調節(jié)系統(tǒng)示意圖 B 三沖量調節(jié) 在正常生產時，影響汽包液位的主要因素有給水流量、蒸汽消耗量以及循環(huán)氣體風量。 a 給水流量 W 對汽包液位變化 動態(tài)特性 在鍋爐工況穩(wěn)定的狀況下，當給水量 W 發(fā)生階躍擾動時，汽包液位 H 的響應曲線可以用圖 4-3 說明。 圖 4-3 汽包液位的響應曲線 圖 4-4 蒸汽量 D 對汽包液位的影響 當加大鍋爐給水流量，汽包液位理論應上升，水位的相應曲線如圖 4-3 中的和 H2所示，水位與給水量成正比。但實際情況并非如此，這是由于鍋爐給水溫度低于鍋爐內的飽和水溫度，給水在進入汽包后，吸收了飽和水中的部分熱量，造成汽包內的水溫下降，從而使水面以下的氣泡數量減少，氣泡占據的空間減少，進入鍋爐內的水首先填補因氣泡減少 而降低的水位。氣泡對水位的影響可以利用圖中 H1表示。汽包水位的 H1 和 H2實際響應曲線是 H 的綜合。 b 蒸汽量 D 對汽包液位變化動態(tài)特性 當蒸汽耗量突然增多，蒸發(fā)量高于給水量，汽包內物質平衡狀態(tài)被改變，汽包液位無自平衡能力，使得水位下降。同時，由于耗氣量的增加，汽包內的氣泡增多。此時由于鍋爐的其他工況沒有變化，所以汽包內壓力下降，使水面以下的蒸汽氣泡膨脹，氣泡占據的空間增大，而導致汽包液位上升。蒸汽量階躍擾動下，汽包液位 H 的實際響應曲線是H1 和 H2之和，在一段時間內，汽包液位 H 不但不下降， 反而明顯上升。這種現(xiàn)象通常稱為 “ 假水位 ” 現(xiàn)象，見圖 4-4。 c 排焦量 B 對汽包液位的影響 當循環(huán)氣體風量增大時，鍋爐吸收的熱量增加，從而使蒸發(fā)量增大。鍋爐內氣壓增高，蒸汽流量增大，這時蒸發(fā)量大于給水量，水位理論上應下降。但由于在熱負荷增加時蒸發(fā)強度的提高使汽水混合物中的氣泡容積增加，而這種現(xiàn)象必然先于蒸發(fā)量增加之前發(fā)生，從而使汽包水位先上升，而引起 “ 虛假水位 ” 現(xiàn)象。當蒸發(fā)量與燃燒量相適應時，水位便會迅速下降，這種 “ 虛假水位 ” 現(xiàn)象比蒸汽量擾動時要小一些。蒸汽量對汽包液位的影響，見圖 4-5。 圖 4-5 排焦量 B 對汽包液位的影響 三沖量調節(jié)就是與汽包系統(tǒng)中相關的鍋爐給水流量，減溫水流量，主蒸汽流量，排污水流量，通過平衡其關系，減少在調節(jié)中的慣性環(huán)節(jié)（ PID調節(jié)時，當然在工況穩(wěn)定的情況下更為準確，以汽包液位為例，即是通過對給水流量的控制實現(xiàn)的，但是，在生產過程中，汽包的液位隨著主蒸汽和排污水的輸出而減少， PID 調節(jié)時增加了慣性環(huán)節(jié)，造成調節(jié)過程中誤差的增加）。 如圖 4-6 所示，以汽包為基準，鍋爐給水流量（ FT208） +減溫水流量（ FT211） =主蒸汽流量（ FT220） +排污水流量（ FT223），通過工藝的總結，得出以下公式： SV=（ K1a + K2b +K3c ） +K4d +K5 式中， K1K5 分別為系數（由工藝決定）； a 為減溫水流量； b 為排污水流量； c 為主蒸汽流量； d 為鍋爐給水流量（調節(jié)汽包液位）。 圖 4-6 三沖量示意圖 因此，三沖量調節(jié)即設定汽包液位，通過以上公式，計算出所需的給水量，從而調節(jié)汽包液位。 4.4 循環(huán)風機的保安控制與風量調節(jié) 主蒸汽壓力穩(wěn)定是保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定生產的關鍵因素之一。正常生產時，通過控制主蒸汽壓力調節(jié)閥、主蒸汽放散壓力調節(jié)閥來穩(wěn)定主蒸汽壓力，當主蒸汽壓力失控達不到設計要求時，關閉主蒸汽切斷閥，打開主蒸汽放散閥。循環(huán)風機如圖 4-7 所示。 圖 4-7 干熄爐 循環(huán)風機控制系統(tǒng) 五報表生成與報警功能 5.1 報表自動生成技術 干熄焦自動報表實現(xiàn)了重要參數的定時自動記錄與查詢，有利于生產人員對現(xiàn)場數據進行挖掘和深度分析，進一步優(yōu)化生產工藝和操作管理。 5.2 上位監(jiān)控畫面報警功能 整個控制系統(tǒng)設計為現(xiàn)場全自動 控制，為了能直觀、及時了解、處理現(xiàn)場發(fā)生的故障，在上位監(jiān)控換面中，當某一個現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障時，單擊故障提示，監(jiān)控畫面顯示該設備故障的所有可能情況，現(xiàn)場故障標明紅色，維檢人員可以根據故障提示快速查找、處理故障。 同時為了加強遠程監(jiān)控操作、事故調查分析，還匯總了重要操作信息、報警信息，進行畫面聲光報警如圖 1-19 所示。 圖 5-1 報警信息匯總 結束語： 260t/h 干熄焦自動控制技術在唐山首鋼京唐西山焦化有限公司應用已 5 年多 ,系統(tǒng)運行可靠 ,最大限度減少了操作人員的勞動強度，同時在環(huán) 保和節(jié)能方面為公司做出了貢獻 ,帶來了較高的經濟效益，為發(fā)展循環(huán)經濟作出了重要貢獻。 參考文獻： 1.首鋼京唐鋼有限公司干熄焦控制系統(tǒng)操作規(guī)程2009 年 3 月 熊嘯松 龍凱 主編武鋼工程技術集團自動化有限公司 2.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司干熄焦工程初步設計（第六章 干熄焦工程 第二冊 主要設備清單北京首鋼設計院 北京中日聯(lián)節(jié)能環(huán)保工程技術有限公司 3.干熄焦生產操作與設備維護 2009 年第一版 羅時政 喬繼軍 主編冶金工業(yè)出版社 4.實用鍋爐 1999 年 6 月第一版 林宗虎 徐通模 主編北京化學工業(yè)出版社 5.鍋爐實用技術 2003 年 9 月第一版 宋業(yè)林 主編中國石化出版社 文檔資料：自動化控制系統(tǒng)在 260T/H 干熄焦中的應用 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關文檔 :公路施工中的沖擊碾壓技術應用探究 電力工程輸電線路施工技術的研究 淺談房地產開發(fā)項目景觀設計 淺談做好思想政治工作的技巧與方法 住宅建筑應急照明設計的簡單探討 現(xiàn)澆混凝土裂縫產生原因及防治措施綜述 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