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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)		點擊數(shù)：	更新時間： 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，在實現(xiàn)了直立爐煤氣的
回收再利用的同時，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)實現(xiàn)自動診斷和切斷的A、B網(wǎng)絡(luò)冗
余；控制站實現(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
信號輸入卡，2塊FW372 8路電流信號輸出卡，
17塊FW366 16路數(shù)字信號輸入卡，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)軟件包和實時監(jiān)控軟件包，實現(xiàn)
了對工藝參數(shù)的集中顯示，故障報警，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臺熱環(huán)水泵、6臺間冷水
泵、5臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)、2臺自吸泵及4臺煤氣加
壓機(jī)的現(xiàn)場手動和集中控制兩種控制方式，集中
控制包括設(shè)備單動和設(shè)備聯(lián)動兩種控制方式，在
集中控制方式下，操作人員在HMI畫面上進(jìn)行
單動操作和聯(lián)動自動方式選擇。
2．2 炭化爐爐頂集氣管壓力PID調(diào)節(jié)
每臺羅茨鼓風(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，以此
壓力為控制設(shè)定值，以閥門開度為控制對象，通
過調(diào)節(jié)出氣量實現(xiàn)對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
調(diào)節(jié)閥和1臺流量計，以外送煤氣用戶需要量為
設(shè)定值，以閥門開度為控制對象加以適當(dāng)調(diào)節(jié)
PID參數(shù)，實現(xiàn)進(jìn)氣量的控制。
2．4 加壓穩(wěn)壓自動調(diào)節(jié)
加壓穩(wěn)壓自動調(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自動調(diào)節(jié)，對三臺
煤氣加壓機(jī)變頻器進(jìn)行控制，根據(jù)工況三臺變頻
器按順序開關(guān)及PID回路手、自動切換，DCS系
統(tǒng)運行方式有手動和自動兩種，可實現(xiàn)手、自動
無擾動切換。
(1)手動方式
手／自動選擇開關(guān)按下手動，按下按鈕啟動
或停止加壓機(jī)，3個PID回路轉(zhuǎn)為手動，通過軟
手操輸出變頻器頻率設(shè)定值。
(2) 自動方式
手／自動選擇開關(guān)按下自動，1號加壓機(jī)通
電，回路從手動切換為自動，1號PID回路從手
動切換為自動，同時接收來自壓力傳感器的信
號，經(jīng)運算與給定壓力參數(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)一定時間后)則頻率上升到
50Hz，1號加壓機(jī)工頻運行，啟2號變頻，2號
PTD回路從手動切換到自動，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
對應(yīng)的PID回路轉(zhuǎn)為手動，同時根據(jù)自動PID調(diào)
節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。
2．5 氣柜高度的自動調(diào)節(jié)
氣柜高度自動調(diào)節(jié)保障煤氣柜在安全高度范
圍運行，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)實際專家現(xiàn)場經(jīng)
驗進(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，氣柜就會下降，當(dāng)氣柜
高度下降到下限時，將設(shè)定壓力減小(在工藝
允許范圍內(nèi))，此時氣柜高度就會隨著管網(wǎng)壓力
的減小而上升，當(dāng)氣柜高度上升到正常值時，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，此時氣柜高度會隨著管
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)的異常報警；重要數(shù)據(jù)的歷史
(實時)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。實現(xiàn)了煤氣凈化生產(chǎn)工藝的自動控制，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)象相對要嚴(yán)重一些，．這對主抽電
除塵器材質(zhì)的要求會更高?？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)運行特點的進(jìn)一步認(rèn)識，燒結(jié)
機(jī)機(jī)尾煙氣余熱發(fā)電工程將會有一個美好的發(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的因素[J]
環(huán)境工程，1998，(4)：72—75．

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