自動(dòng)化控制系統(tǒng)在260TH干熄焦中的應(yīng)用[權(quán)威資料]

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在 260T/H 干熄焦中的應(yīng)用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：本文對(duì)干熄焦控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜述 ,重點(diǎn)介紹了干熄焦控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要控制功能及聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)保證了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)順運(yùn)行。 關(guān)鍵字：自動(dòng)化 PLCPCS7WinCC TN830 A 引言：隨著自動(dòng)化控制水平的不斷提高，干熄焦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，大大提高生產(chǎn)效率和控制精度，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定生產(chǎn)。本文 以唐山首鋼京唐西山焦化有限責(zé)任公司 260T/H 干熄焦控制系統(tǒng)為例簡(jiǎn)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(kuò)展 I/O 單元、 CPU 模塊、連接模塊、各種 I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(yuǎn)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(wù)器、客戶端計(jì)算機(jī)采用了工控機(jī)，操作系統(tǒng)為 WindowsXP，現(xiàn)場(chǎng)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(diào)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(shè)備的電氣控制和儀表控制。其中電氣設(shè)計(jì)范圍主要包括本工藝設(shè)備配帶電機(jī)以及電動(dòng)閥、電磁閥等部分；儀表設(shè)計(jì)范圍主要包括生產(chǎn)工藝流程溫度、壓力、流量、液位、料位等檢測(cè)與控制。最終通過(guò) PLC 與 HMI實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)在線設(shè)備及工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)視、模型運(yùn)算、邏輯控制、回路調(diào)節(jié)、保安聯(lián)鎖、事故信號(hào)記錄與報(bào)警管理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表打印等功能。 根據(jù)工藝系統(tǒng)控制要求，主要監(jiān)控功能包括： 1)干熄車 APS 對(duì)位系統(tǒng)聯(lián)鎖與控制； 2)提升機(jī)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(yù)存室溫度檢測(cè)、上下料位檢測(cè)與料位演算； 10)干熄爐預(yù)存室壓力、斜煙道導(dǎo)入空氣量、循環(huán)氣體旁通管流量調(diào)節(jié)； 11)除鹽水箱液位調(diào)節(jié)； 12)鍋爐給水流量、汽包液位調(diào)節(jié)； 13)主蒸汽溫度、壓力及放散壓力的調(diào)節(jié)； 14)除氧器給水預(yù)熱器入水溫度、除氧器壓力、液位調(diào)節(jié)； 15)排焦速度調(diào)節(jié)； 16)循環(huán)氣體流量調(diào)節(jié)； 17)循環(huán)氣體 O2、 H2、 CO、 CO2 含量在線檢測(cè)、報(bào)警； 18)干熄焦生產(chǎn)工程運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)及工藝參數(shù)的檢測(cè)、顯示、報(bào)警。 2.1 冗余安全控制技術(shù) (1) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)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(jí)工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選用了目前國(guó)際上較為先進(jìn)的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，光線、交換機(jī)采用冗余配置，現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)冗余。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)視和管理，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性和實(shí)時(shí)性； (3) 增強(qiáng)系統(tǒng)診斷與報(bào)警功能，及時(shí)消除系統(tǒng)隱患，減少故障率。 2.2 信號(hào)預(yù)處理與 聯(lián)鎖確認(rèn)技術(shù) 在干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中，由于某些關(guān)鍵參數(shù)的變化可直接反應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程的變化規(guī)律和系統(tǒng)內(nèi)部的相互聯(lián)系，然而在傳感器的測(cè)量過(guò)程中，不可避免地受到各種噪聲、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量位置等因素的影響，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)傳感器測(cè)量信號(hào)進(jìn)行濾波、溫度補(bǔ)償、多重信號(hào)綜合評(píng)定等預(yù)處理措施。對(duì)引起提升、氣體循環(huán)、鍋爐、排焦等關(guān)鍵設(shè)備故障停機(jī)的聯(lián)鎖信號(hào)，需做記錄、報(bào)警及聯(lián)鎖確認(rèn)。通過(guò)實(shí)施上述措施，減少了故障率，提高了生產(chǎn)效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)干熄焦生產(chǎn)的自動(dòng)運(yùn)行，保障生產(chǎn)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的意義。 2.3 系統(tǒng) MCC 保安聯(lián)鎖控制 干熄焦生產(chǎn)過(guò)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(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)盡快做出反應(yīng)，否則將造成不可估量的損失。根據(jù)工藝生產(chǎn)控制要求，編制嚴(yán)密可靠的聯(lián)鎖控制程序，減少事故率，保障干熄焦生產(chǎn)的順利進(jìn)行。系統(tǒng) MCC 聯(lián)鎖保護(hù)如圖 2-1 所示。 圖 2-1 系統(tǒng) MCC 聯(lián)鎖保護(hù)邏輯控制關(guān)系 三干熄焦本體系統(tǒng) 3.1 預(yù)存室料位模擬運(yùn)算與自動(dòng)標(biāo)定 干熄焦正常生產(chǎn)情況下，系統(tǒng)裝焦量與排焦量應(yīng)保持一致。由于裝焦計(jì)量方法導(dǎo)致誤差存在，排焦量設(shè)定 與裝焦量難免有偏差，需要參考干熄爐存料情況，因此預(yù)存室料位控制是控制干熄焦生產(chǎn)節(jié)奏，保障安全生產(chǎn)的重要因素?？刂飘嬅嫒鐖D 3-1 所示。 操作畫面說(shuō)明如下： （ 1）干熄爐內(nèi)的焦炭的數(shù)量為計(jì)算值（在設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)裝焦到電容料位時(shí)，干熄爐內(nèi)為 417t，將不允許再裝紅焦，如提升機(jī)此時(shí)正在裝焦，則允許裝完當(dāng)前罐；當(dāng)達(dá)到射線時(shí)，校正料位為 208t），按照每一罐 44t 計(jì)算，減去排焦皮帶上皮帶秤所計(jì)量的數(shù)值； （ 2）畫面左部有 “ 校正時(shí)間設(shè)定 ” 是指在設(shè)定規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，必須做一次料位校正。當(dāng)計(jì)時(shí)超 過(guò)該設(shè)定值還沒(méi)有進(jìn)行校正，則 HMI 上會(huì)產(chǎn)生一個(gè) “ 校正間隔大 ” 的報(bào)警； （ 3） “ 手動(dòng)補(bǔ)正 ” 是指操作人員認(rèn)為改變料位值的操作，在需要補(bǔ)正時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要，點(diǎn)擊 “+ 補(bǔ)正 ” 或 “ -補(bǔ)正 ” ； （ 4） “ 投入 TEST ON” 是指提升機(jī)在檢修過(guò)程時(shí)，焦罐門開的信號(hào)不帶入裝入量計(jì)算中。檢修完畢后該按鈕恢復(fù)則料位繼續(xù)正常運(yùn)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(shí)，用設(shè)定值代替皮帶秤的流量值進(jìn)行計(jì)算，皮帶秤恢復(fù)后將該按鈕恢復(fù)即可恢復(fù)到正常 的運(yùn)算。 3.2 排出智能化控制技術(shù) 排焦裝置采用變頻振動(dòng)給料器，根據(jù)設(shè)定排焦量與皮帶秤實(shí)時(shí)檢測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)控制振動(dòng)給料器的下料量。正常生產(chǎn)時(shí)，排焦量應(yīng)與裝焦量匹配，確保預(yù)存室焦炭料位恒定。 3.3 粉塵氣體輸送自動(dòng)控制技術(shù) 首鋼京唐焦化廠的粉塵收集采用氣體輸送方式，經(jīng)一次重力除塵、二次多管旋風(fēng)除塵分離出粉塵進(jìn)入料倉(cāng)，格式排灰閥根據(jù)選擇料位控制或時(shí)間控制來(lái)自動(dòng)控制粉塵的排泄。通過(guò)氣體輸送裝置相關(guān)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(dá)到節(jié)能減排的目的。 3.4 環(huán)境除塵風(fēng)機(jī)分級(jí)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(yù)存室放散及循環(huán)風(fēng)機(jī)后常用放散等處排出的煙塵均進(jìn)入地面站除塵系統(tǒng)除塵后放散，根據(jù)除塵點(diǎn)的實(shí)際吸塵情況，分級(jí)控制除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)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(shè) 10KV 高壓給水泵兩臺(tái)，互為備用。工作給水泵故障停機(jī)時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)；生產(chǎn)過(guò)程中鍋爐給水泵給水壓力下下限時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)鍋爐給水壓力 達(dá)上上限時(shí)，原工作泵自動(dòng)停止，從而保證鍋爐汽水的平衡，確保干熄焦生產(chǎn)的正常進(jìn)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(diào)節(jié)系統(tǒng) 給水調(diào)節(jié)器接收的反饋信號(hào)為汽包液位，其控制輸出信號(hào)送至給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)汽包給水量。干熄焦處于非正常工況時(shí)，要采用單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)（圖 4-2）。例如，在干熄焦開工調(diào)試時(shí)，由于干熄爐內(nèi)紅焦較少，即鍋爐循環(huán)氣體風(fēng)量不足，產(chǎn)生的蒸汽很少，甚至可以忽略不計(jì)，使得鍋爐不需要連續(xù)穩(wěn)定補(bǔ) 水，汽包單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)壓力很低。在這種非正常生產(chǎn)情況下，需要單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)解決這一難題。此外，干熄焦正常生產(chǎn)后，如果蒸汽發(fā)生量或給水流量檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，也可將單沖量給水系統(tǒng)投入運(yùn)行，以解燃眉之急。所以，在干熄焦工藝中，單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)有存在的必要（見(jiàn)圖 4-2）。 圖 4-2 單沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 B 三沖量調(diào)節(jié) 在正常生產(chǎn)時(shí)，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(fēng)量。 a 給水流量 W 對(duì)汽包液位變化 動(dòng)態(tài)特性 在鍋爐工況穩(wěn)定的狀況下，當(dāng)給水量 W 發(fā)生階躍擾動(dòng)時(shí)，汽包液位 H 的響應(yīng)曲線可以用圖 4-3 說(shuō)明。 圖 4-3 汽包液位的響應(yīng)曲線 圖 4-4 蒸汽量 D 對(duì)汽包液位的影響 當(dāng)加大鍋爐給水流量，汽包液位理論應(yīng)上升，水位的相應(yīng)曲線如圖 4-3 中的和 H2所示，水位與給水量成正比。但實(shí)際情況并非如此，這是由于鍋爐給水溫度低于鍋爐內(nèi)的飽和水溫度，給水在進(jìn)入汽包后，吸收了飽和水中的部分熱量，造成汽包內(nèi)的水溫下降，從而使水面以下的氣泡數(shù)量減少，氣泡占據(jù)的空間減少，進(jìn)入鍋爐內(nèi)的水首先填補(bǔ)因氣泡減少 而降低的水位。氣泡對(duì)水位的影響可以利用圖中 H1表示。汽包水位的 H1 和 H2實(shí)際響應(yīng)曲線是 H 的綜合。 b 蒸汽量 D 對(duì)汽包液位變化動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)蒸汽耗量突然增多，蒸發(fā)量高于給水量，汽包內(nèi)物質(zhì)平衡狀態(tài)被改變，汽包液位無(wú)自平衡能力，使得水位下降。同時(shí)，由于耗氣量的增加，汽包內(nèi)的氣泡增多。此時(shí)由于鍋爐的其他工況沒(méi)有變化，所以汽包內(nèi)壓力下降，使水面以下的蒸汽氣泡膨脹，氣泡占據(jù)的空間增大，而導(dǎo)致汽包液位上升。蒸汽量階躍擾動(dòng)下，汽包液位 H 的實(shí)際響應(yīng)曲線是H1 和 H2之和，在一段時(shí)間內(nèi)，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(jiàn)圖 4-4。 c 排焦量 B 對(duì)汽包液位的影響 當(dāng)循環(huán)氣體風(fēng)量增大時(shí)，鍋爐吸收的熱量增加，從而使蒸發(fā)量增大。鍋爐內(nèi)氣壓增高，蒸汽流量增大，這時(shí)蒸發(fā)量大于給水量，水位理論上應(yīng)下降。但由于在熱負(fù)荷增加時(shí)蒸發(fā)強(qiáng)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(dāng)蒸發(fā)量與燃燒量相適應(yīng)時(shí)，水位便會(huì)迅速下降，這種 “ 虛假水位 ” 現(xiàn)象比蒸汽量擾動(dòng)時(shí)要小一些。蒸汽量對(duì)汽包液位的影響，見(jiàn)圖 4-5。 圖 4-5 排焦量 B 對(duì)汽包液位的影響 三沖量調(diào)節(jié)就是與汽包系統(tǒng)中相關(guān)的鍋爐給水流量，減溫水流量，主蒸汽流量，排污水流量，通過(guò)平衡其關(guān)系，減少在調(diào)節(jié)中的慣性環(huán)節(jié)（ PID調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)然在工況穩(wěn)定的情況下更為準(zhǔn)確，以汽包液位為例，即是通過(guò)對(duì)給水流量的控制實(shí)現(xiàn)的，但是，在生產(chǎn)過(guò)程中，汽包的液位隨著主蒸汽和排污水的輸出而減少， PID 調(diào)節(jié)時(shí)增加了慣性環(huán)節(jié)，造成調(diào)節(jié)過(guò)程中誤差的增加）。 如圖 4-6 所示，以汽包為基準(zhǔn)，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(guò)工藝的總結(jié)，得出以下公式： SV=（ K1a + K2b +K3c ） +K4d +K5 式中， K1K5 分別為系數(shù)（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(diào)節(jié)汽包液位）。 圖 4-6 三沖量示意圖 因此，三沖量調(diào)節(jié)即設(shè)定汽包液位，通過(guò)以上公式，計(jì)算出所需的給水量，從而調(diào)節(jié)汽包液位。 4.4 循環(huán)風(fēng)機(jī)的保安控制與風(fēng)量調(diào)節(jié) 主蒸汽壓力穩(wěn)定是保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。正常生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)控制主蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、主蒸汽放散壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)穩(wěn)定主蒸汽壓力，當(dāng)主蒸汽壓力失控達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，關(guān)閉主蒸汽切斷閥，打開主蒸汽放散閥。循環(huán)風(fēng)機(jī)如圖 4-7 所示。 圖 4-7 干熄爐 循環(huán)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng) 五報(bào)表生成與報(bào)警功能 5.1 報(bào)表自動(dòng)生成技術(shù) 干熄焦自動(dòng)報(bào)表實(shí)現(xiàn)了重要參數(shù)的定時(shí)自動(dòng)記錄與查詢，有利于生產(chǎn)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和深度分析，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝和操作管理。 5.2 上位監(jiān)控畫面報(bào)警功能 整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng) 控制，為了能直觀、及時(shí)了解、處理現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的故障，在上位監(jiān)控?fù)Q面中，當(dāng)某一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，單擊故障提示，監(jiān)控畫面顯示該設(shè)備故障的所有可能情況，現(xiàn)場(chǎng)故障標(biāo)明紅色，維檢人員可以根據(jù)故障提示快速查找、處理故障。 同時(shí)為了加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控操作、事故調(diào)查分析，還匯總了重要操作信息、報(bào)警信息，進(jìn)行畫面聲光報(bào)警如圖 1-19 所示。 圖 5-1 報(bào)警信息匯總 結(jié)束語(yǔ)： 260t/h 干熄焦自動(dòng)控制技術(shù)在唐山首鋼京唐西山焦化有限公司應(yīng)用已 5 年多 ,系統(tǒng)運(yùn)行可靠 ,最大限度減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在環(huán) 保和節(jié)能方面為公司做出了貢獻(xiàn) ,帶來(lái)了較高的經(jīng)濟(jì)效益，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)作出了重要貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn)： 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(shù)集團(tuán)自動(dòng)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(shè)計(jì)（第六章 干熄焦工程 第二冊(cè) 主要設(shè)備清單北京首鋼設(shè)計(jì)院 北京中日聯(lián)節(jié)能環(huán)保工程技術(shù)有限公司 3.干熄焦生產(chǎn)操作與設(shè)備維護(hù) 2009 年第一版 羅時(shí)政 喬繼軍 主編冶金工業(yè)出版社 4.實(shí)用鍋爐 1999 年 6 月第一版 林宗虎 徐通模 主編北京化學(xué)工業(yè)出版社 5.鍋爐實(shí)用技術(shù) 2003 年 9 月第一版 宋業(yè)林 主編中國(guó)石化出版社 文檔資料：自動(dòng)化控制系統(tǒng)在 260T/H 干熄焦中的應(yīng)用 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費(fèi)閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 :公路施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用探究 電力工程輸電線路施工技術(shù)的研究 淺談房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目景觀設(shè)計(jì) 淺談做好思想政治工作的技巧與方法 住宅建筑應(yīng)急照明設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單探討 現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防治措施綜述 淺析我國(guó)水文地 質(zhì)主要計(jì)