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直立爐煤氣凈化DCS控制系統(tǒng)

文檔作者：黃麗平劉志博李志紅劉勇文檔來源： 1．中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司 2．遼寧科技大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月14日
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Vo1．29 No．4
July．2010
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 6l
直立爐煤氣凈化DCS控制系統(tǒng)
黃麗平 劉志博 李志紅 劉 勇2
(1．中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司，2．遼寧科技大學(xué))
DCS control system of erect furnace gas purification
Huang Liping Liu Zhibo’ Li Zhihong Liu Yong
(Sinosteel Anshan Research Institute of Thermo-energy Co．，Ltd．，
2．University of Science and Technology Liaoning)
直立爐煤氣凈化系統(tǒng)主要由鼓風(fēng)冷凝、脫硫
及煤氣加壓三部分組成，在實(shí)現(xiàn)了直立爐煤氣的
回收再利用的同時(shí)，鼓風(fēng)冷凝后的煤氣經(jīng)過脫硫
送到煤氣加壓，通過氣柜緩沖來穩(wěn)定煤氣的輸
出?；谡愦笾锌谼CS的煤氣凈化系統(tǒng)主要包
括鼓風(fēng)冷凝的集氣管壓力調(diào)節(jié)、氣柜高度控制、
煤氣加壓站的加壓穩(wěn)壓控制、工藝主要參數(shù)顯示
等功能。
l 硬件組態(tài)
1．1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
凈化控制站選用浙大中控ECS一100 DCS冗
余控制系統(tǒng)，以鼓風(fēng)冷凝為本地站，脫硫及煤氣
加壓作為其遠(yuǎn)程站，整個(gè)凈化工段通過操作網(wǎng)、
控制A網(wǎng)、控制B網(wǎng)與其他工段相連。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷和切斷的A、B網(wǎng)絡(luò)冗
余；控制站實(shí)現(xiàn)冗余控制單元的無擾切換；重要
的I／O通道冗余，當(dāng)各種卡件、通訊等故障發(fā)生
故障時(shí)立即投入備用，保證了生產(chǎn)控制的連續(xù)
性。
1．2 控制站
凈化控制站包括2塊FW243X冗余主控卡，
8塊FW233數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，l7塊FW351 8路電流
信號(hào)輸入卡，2塊FW372 8路電流信號(hào)輸出卡，
17塊FW366 16路數(shù)字信號(hào)輸入卡，5塊FW367
收稿日期：2010—05—14
黃麗平(1979一 )，工程師；114044 遼寧省鞍山市。
16路數(shù)字信號(hào)輸出卡。 ，
1．3 操作站
HMI硬件系統(tǒng)采用研華工控機(jī)，軟件使用
SUPWIEW組態(tài)軟件包和實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件包，實(shí)現(xiàn)
了對(duì)工藝參數(shù)的集中顯示，故障報(bào)警，數(shù)據(jù)記
錄，設(shè)備操作等功能。
2 控制系統(tǒng)原理
2．1 設(shè)備操作
設(shè)備操作包括6臺(tái)熱環(huán)水泵、6臺(tái)間冷水
泵、5臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、2臺(tái)自吸泵及4臺(tái)煤氣加
壓機(jī)的現(xiàn)場手動(dòng)和集中控制兩種控制方式，集中
控制包括設(shè)備單動(dòng)和設(shè)備聯(lián)動(dòng)兩種控制方式，在
集中控制方式下，操作人員在HMI畫面上進(jìn)行
單動(dòng)操作和聯(lián)動(dòng)自動(dòng)方式選擇。
2．2 炭化爐爐頂集氣管壓力PID調(diào)節(jié)
每臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的小循環(huán)管上設(shè)有一煤氣調(diào)
節(jié)閥，程序接收炭化工段的爐頂壓力信號(hào)，以此
壓力為控制設(shè)定值，以閥門開度為控制對(duì)象，通
過調(diào)節(jié)出氣量實(shí)現(xiàn)對(duì)炭化爐爐頂集氣管壓力的
PID調(diào)節(jié)。
2．3 氣柜進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥PID調(diào)節(jié)
脫硫至氣柜進(jìn)口水封前的煤氣管道上加1臺(tái)
調(diào)節(jié)閥和1臺(tái)流量計(jì)，以外送煤氣用戶需要量為
設(shè)定值，以閥門開度為控制對(duì)象加以適當(dāng)調(diào)節(jié)
PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣量的控制。
2．4 加壓穩(wěn)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)
加壓穩(wěn)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)可保證管網(wǎng)煤氣壓力維持
62
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Vol_29 No．4
July．2010
在用戶允許范圍，起到將低壓煤氣轉(zhuǎn)為高壓煤氣
的作用。系統(tǒng)采用分程的PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)三臺(tái)
煤氣加壓機(jī)變頻器進(jìn)行控制，根據(jù)工況三臺(tái)變頻
器按順序開關(guān)及PID回路手、自動(dòng)切換，DCS系
統(tǒng)運(yùn)行方式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種，可實(shí)現(xiàn)手、自動(dòng)
無擾動(dòng)切換。
(1)手動(dòng)方式
手／自動(dòng)選擇開關(guān)按下手動(dòng)，按下按鈕啟動(dòng)
或停止加壓機(jī)，3個(gè)PID回路轉(zhuǎn)為手動(dòng)，通過軟
手操輸出變頻器頻率設(shè)定值。
(2) 自動(dòng)方式
手／自動(dòng)選擇開關(guān)按下自動(dòng)，1號(hào)加壓機(jī)通
電，回路從手動(dòng)切換為自動(dòng)，1號(hào)PID回路從手
動(dòng)切換為自動(dòng)，同時(shí)接收來自壓力傳感器的信
號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參
數(shù)送給變頻器，變頻器輸出頻率從OHz上升，
如壓力不夠(持續(xù)一定時(shí)間后)則頻率上升到
50Hz，1號(hào)加壓機(jī)工頻運(yùn)行，啟2號(hào)變頻，2號(hào)
PTD回路從手動(dòng)切換到自動(dòng)，變頻器逐漸上升頻
率至給定值，增加加壓機(jī)依次類推；如果壓力增
大，從先啟的加壓機(jī)開始減，停止的加壓機(jī)與之
對(duì)應(yīng)的PID回路轉(zhuǎn)為手動(dòng)，同時(shí)根據(jù)自動(dòng)PID調(diào)
節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
2．5 氣柜高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)
氣柜高度自動(dòng)調(diào)節(jié)保障煤氣柜在安全高度范
圍運(yùn)行，系統(tǒng)采用模糊控制算法，通過控制加壓
站的壓力設(shè)定值進(jìn)行控制。根據(jù)實(shí)際專家現(xiàn)場經(jīng)
驗(yàn)進(jìn)行推導(dǎo)，算出不同工況下的壓力設(shè)定值。當(dāng)
煤氣用戶煤氣量增大時(shí)，氣柜就會(huì)下降，當(dāng)氣柜
高度下降到下限時(shí)，將設(shè)定壓力減小(在工藝
允許范圍內(nèi))，此時(shí)氣柜高度就會(huì)隨著管網(wǎng)壓力
的減小而上升，當(dāng)氣柜高度上升到正常值時(shí)，將
設(shè)定壓力增加至正常值；當(dāng)氣柜高度繼續(xù)上升到
上限，將設(shè)定壓力增加，此時(shí)氣柜高度會(huì)隨著管
網(wǎng)壓力的增加而下降。模糊控制既保證了煤氣管
網(wǎng)的煤氣壓力，又保證了氣柜高度，有效地保證
了生產(chǎn)的安全性。
2．6 系統(tǒng)的其他功能
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了包括溫度、壓力、流量、氣柜高
度、CO濃度、O 含量、頻率反饋等模擬量的數(shù)
據(jù)轉(zhuǎn)化與顯示；各種設(shè)備遠(yuǎn)程、就地、運(yùn)行、停
止，閥位狀態(tài)等數(shù)字量的采集與顯示；各種重要
設(shè)備、裝置、參數(shù)的異常報(bào)警；重要數(shù)據(jù)的歷史
(實(shí)時(shí))趨勢。
3 結(jié)語
控制系統(tǒng)以浙大中控DCS為核心，爐頂壓
力調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證了直立爐的生產(chǎn)；煤氣加壓部分
使用戶得到了基本穩(wěn)定的煤氣壓力，又保證了煤
氣柜的柜高，同時(shí)煤氣加壓機(jī)的切換方式，確保
了各加壓機(jī)的使用平均，延長了設(shè)備的使用壽
命。實(shí)現(xiàn)了煤氣凈化生產(chǎn)工藝的自動(dòng)控制，滿足
了焦化廠的需求。
萬雪編輯
(上接第56頁)
器出現(xiàn)的結(jié)露現(xiàn)象相對(duì)要嚴(yán)重一些，．這對(duì)主抽電
除塵器材質(zhì)的要求會(huì)更高?？梢圆捎酶呖菇Y(jié)露布
袋除塵器代替電除塵器解決這一難題。
有理由相信，隨著對(duì)燒結(jié)工藝系統(tǒng)和燒結(jié)機(jī)
機(jī)尾余熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，燒結(jié)
機(jī)機(jī)尾煙氣余熱發(fā)電工程將會(huì)有一個(gè)美好的發(fā)展
前景。
參考文獻(xiàn)
[1]常連生等．電除塵器中影響煙氣露點(diǎn)的因素[J]
環(huán)境工程，1998，(4)：72—75．

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