摘要:高爐煤氣全干式除塵主要作用是給高爐煤氣余壓透平發(fā)電TRT-(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，TRT)提供凈化后的高爐煤氣進(jìn)行發(fā)電，是TRT裝置的重要組成部分。文章采用浙大中控WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)攀鋼新#3高爐全干式除塵系統(tǒng)的控制，通過(guò)對(duì)DCS系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，高爐煤氣全干式除塵系統(tǒng)成功投運(yùn)，為高爐煤氣回收利用和TRT發(fā)電創(chuàng)造了前提條件，為企業(yè)創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益，為高爐煤氣全干式除塵控制積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:ECS-100;DCS;TRT;高爐全干式除塵控制

一、引言

高爐煤氣能量回收發(fā)電裝置(TRT)是高爐爐頂煤氣的高效利用裝置，其主要由煤氣凈化(除塵)系統(tǒng)和透平發(fā)電系統(tǒng)兩大部分組成。高爐粗煤氣經(jīng)過(guò)重力除塵器、散熱器、布袋除塵器(BDC)之后，成為凈煤氣，具備引入透平機(jī)組發(fā)電的條件。該裝置具有減少環(huán)境污染和能量浪費(fèi)、穩(wěn)定爐頂壓力、改善高爐生產(chǎn)條件，現(xiàn)已成為當(dāng)今世界鋼鐵行業(yè)公認(rèn)的節(jié)能環(huán)保裝置。

攀鋼新#3高爐TRT是在干式、濕式相結(jié)合的工藝上進(jìn)行改進(jìn)而建成的全干式除塵方式的TRT。全干式除塵系統(tǒng)主要由重力除塵器、散熱器、布袋除塵器和排灰罐組成。根據(jù)新#3高爐TRT裝置的控制設(shè)備較多，引入控制站的控制信號(hào)也較多(全干式除塵部分大概有5000多個(gè)信號(hào)點(diǎn))，控制系統(tǒng)選擇浙大中控的WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)視和控制。

二、工藝流程及系統(tǒng)配置

(一)系統(tǒng)概述

在攀鋼新#3高爐煤氣全干式除塵控制包括:散熱器控制、BDC筒體控制、排灰控制。3個(gè)控制部分全部采用DCS系統(tǒng)控制，設(shè)一個(gè)工程師站和一個(gè)操作員站，與TRT透平發(fā)電控制系統(tǒng)一起組成一個(gè)大型的DCS系統(tǒng)，并通過(guò)過(guò)程控制網(wǎng)SCnetⅡ與系統(tǒng)控制站、通訊接口單元等在兩個(gè)互為冗余的集線(xiàn)器(HUB)上直接連接，數(shù)據(jù)傳輸遵循TCP/IP協(xié)議。ECS-100 SCnetⅡ網(wǎng)絡(luò)采用雙重化冗余結(jié)構(gòu);控制站內(nèi)部I/O控制總線(xiàn)是SBUS總線(xiàn)，主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡通過(guò)SBUS進(jìn)行信息交換。整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

散熱器部分主要由4套散熱器組成，正常運(yùn)行時(shí)2用2備。一套散熱器包括2個(gè)眼鏡閥、1個(gè)氮?dú)忾y、放散閥組成。其主要控制過(guò)程有:散熱器的連鎖投運(yùn)和停運(yùn)、散熱器自動(dòng)噴水、放散塔點(diǎn)火控制等。

BDC部分由12套布袋除塵器筒體組成，正常運(yùn)行時(shí)8用4備，1套BDC包括2個(gè)眼鏡閥、過(guò)濾閥、反吹閥和放散閥各1個(gè)。同時(shí)，公輔設(shè)施(比如反吹風(fēng)機(jī)、過(guò)濾及反吹閥門(mén)等設(shè)備)也劃歸該部分進(jìn)行控制。其主要控制過(guò)程有:BDC筒體的自動(dòng)投運(yùn)和停運(yùn)，停運(yùn)控制分檢修停運(yùn)和不檢修停運(yùn)兩種情況，以及BDC筒體的過(guò)濾反吹自動(dòng)控制等。

排灰系統(tǒng)包括:布袋筒體及卸灰閥組12套、粉塵計(jì)量裝置及排灰閥組12套，12套可同時(shí)排放，也可單獨(dú)排放;螺旋輸送機(jī)一組(共4臺(tái));皮帶輸送機(jī)一組(共4臺(tái))。其控制過(guò)程主要有:筒體的自動(dòng)卸灰和粉塵罐的自動(dòng)排灰，其中還包括皮帶與排灰系統(tǒng)的啟動(dòng)連鎖和停止連鎖控制。

連鎖自動(dòng)控制是該工程的主要編程任務(wù)。

(二)功能控制的實(shí)現(xiàn)

1、散熱器自動(dòng)控制:主要是工藝電氣設(shè)備的控制及根據(jù)散熱器溫度進(jìn)行噴水自動(dòng)控制。

2、布袋筒體卸灰自動(dòng)控制(控制邏輯圖如圖2):筒體內(nèi)粉塵排放以料位而定，料位高時(shí)卸灰，料位低時(shí)關(guān)，也可人為進(jìn)行排放。當(dāng)粉塵達(dá)到筒體料位上限時(shí)必須排放，卸灰時(shí)，筒體先均壓，再卸灰。

3、粉塵計(jì)量裝置排灰(控制邏輯圖如圖3):粉塵計(jì)量裝置內(nèi)粉塵定量(粉塵重達(dá)3t，信號(hào)來(lái)自稱(chēng)重裝置)排放，當(dāng)粉塵計(jì)量裝置內(nèi)粉塵達(dá)到上料位時(shí)必須排放。12個(gè)粉塵計(jì)量裝置共分4組，每3個(gè)粉塵計(jì)量裝置為一組，供一臺(tái)螺旋輸送機(jī)排灰，4組可同時(shí)排灰，但每組內(nèi)的3個(gè)粉塵計(jì)量裝置每次只能有一個(gè)排灰。排灰時(shí)，排灰罐先泄壓，再排灰。

4、控制氮?dú)獯祾?、置換等電磁閥完成筒體氮?dú)庾詣?dòng)循環(huán)吹掃控制。

5、控制反吹風(fēng)機(jī)、過(guò)濾及反吹閥門(mén)等完成筒體空氣自動(dòng)吹掃控制。

三、控制系統(tǒng)編程思想

鑒于BDC排灰系統(tǒng)中的布袋筒體及卸灰閥組、粉塵計(jì)量裝置及排灰閥組的數(shù)量較多，而且考慮到每套布袋筒體及卸灰閥組和每套粉塵計(jì)量裝置及排灰閥組的控制邏輯基本一致，只有部分(12個(gè)粉塵計(jì)量裝置共分4組，每3個(gè)粉塵計(jì)量裝置為一組，供一臺(tái)螺旋輸送機(jī))有所差別，同時(shí)因?yàn)樵谠撆呕蚁到y(tǒng)中，有的設(shè)備有機(jī)旁操作箱，而有的設(shè)備沒(méi)有機(jī)旁操作箱，其控制完全由CRT完成。為了減少不必要的工作量，提高工作效率，本次控制系統(tǒng)編程利用WebField ECS-100功能強(qiáng)大的自定義功能塊(DFB)把同一個(gè)系統(tǒng)中的不同設(shè)備再進(jìn)行歸類(lèi)劃分，從而把這些設(shè)備分為7種自定義功能模塊:帶機(jī)旁操作的單向電機(jī)、集中控制的單向電機(jī)、帶機(jī)旁操作的電動(dòng)閥門(mén)、有機(jī)旁操作箱的雙線(xiàn)圈電磁閥、無(wú)機(jī)旁操作箱的雙線(xiàn)圈電磁閥、有機(jī)旁操作箱的單線(xiàn)圈電磁閥、無(wú)機(jī)旁操作箱的單線(xiàn)圈電磁閥。

該種編程思想對(duì)設(shè)備的分類(lèi)細(xì)化簡(jiǎn)練，規(guī)律性強(qiáng)，在程序的編寫(xiě)上操作性強(qiáng)，自定義功能模塊直接調(diào)用，只需在自定義模塊的引腳處輸入相應(yīng)的控制信號(hào)點(diǎn)，就可以達(dá)到控制要求，尤其在實(shí)現(xiàn)連鎖控制的時(shí)候，只需把需連鎖的信號(hào)條件串入模塊“連鎖自動(dòng)運(yùn)行條件”引腳就可以輕松實(shí)現(xiàn)連鎖控制目的，這樣，各個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序編寫(xiě)起來(lái)就顯得非常簡(jiǎn)便，對(duì)于新#3高爐TRT全干式除塵系統(tǒng)控制信號(hào)點(diǎn)多的情況，用這種辦法確實(shí)可以達(dá)到事半功倍的效果，同時(shí)，在調(diào)試的時(shí)候也可以減少校驗(yàn)信號(hào)點(diǎn)的工作量，對(duì)于維護(hù)的方便性也可以得到大大的提高。

四、全干式除塵系統(tǒng)在CRT上的集中控制

根據(jù)本次TRT——煤氣全干式除塵系統(tǒng)的各種設(shè)備有的有機(jī)旁操作箱，而有的沒(méi)有機(jī)旁操作箱，以及系統(tǒng)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作方式的控制要求，在程序的編寫(xiě)上相應(yīng)的在硬件組態(tài)軟件(Sconfig)變量欄里加入<系統(tǒng)集中>、<系統(tǒng)機(jī)旁>、<系統(tǒng)自動(dòng)>、<系統(tǒng)手動(dòng)>和每個(gè)設(shè)備的啟動(dòng)、停止的自定義1字節(jié)變量。

系統(tǒng)預(yù)先定義的變量用于控制信息的交換處理等，在控制組態(tài)里預(yù)先定義的變量，可以在SupView軟件里進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

在CRT畫(huà)面建立<系統(tǒng)集中>與<系統(tǒng)機(jī)旁>的切換控件、同時(shí)，對(duì)切換控件進(jìn)行設(shè)置，使設(shè)備在CRT控制畫(huà)面上實(shí)現(xiàn)集中控制的目的。

在CRT上的控件有兩種功能:一種是運(yùn)行狀態(tài)顯示;另一種是控制操作。其中運(yùn)行顯示由預(yù)先定義變量與動(dòng)畫(huà)形成動(dòng)態(tài)連接;控制操作在<編輯腳本>里用Visual Basic語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫(xiě)達(dá)到控制要求。

全干式除塵系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備和信號(hào)經(jīng)過(guò)以上步驟的編程、設(shè)置，就基本上完成了系統(tǒng)的控制編程，之后便可進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，首先是工程師站、操作員站、控制站、網(wǎng)絡(luò)通訊的調(diào)試運(yùn)行;之后再是現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試與運(yùn)

行。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新#3高爐TRT全干式除塵系統(tǒng)WebField ECS-100DCS控制系統(tǒng)硬件及軟件的調(diào)試，使新#3高爐TRT全干式除塵系統(tǒng)順利投運(yùn)，運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，運(yùn)行操作方便快捷，報(bào)警聯(lián)鎖及時(shí)可靠，自動(dòng)和手動(dòng)切換靈活、自動(dòng)控制運(yùn)行可靠穩(wěn)定，取得了較高的自動(dòng)化控制水平和調(diào)節(jié)控制效果，全面保證了設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和生產(chǎn)的穩(wěn)定增長(zhǎng)。同時(shí)，為今后大中型高爐TRT-全干式除塵自動(dòng)化控制積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，具有很高的推廣價(jià)值。

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[作者單位:攀鋼(集團(tuán))設(shè)計(jì)研究院有限公司]