溫興河，趙忠華，朱建會

（山東鋼鐵集團萊鋼自動化部，山東萊蕪271104）

轉爐一次除塵風機控制系統(tǒng)改造研究與應用

溫興河，趙忠華，朱建會

（山東鋼鐵集團萊鋼自動化部，山東萊蕪271104）

介紹了西門子系統(tǒng)在秦皇島安豐鋼鐵一煉鋼OG風機房改造系統(tǒng)中的應用，闡述了如何實現(xiàn)轉爐煤氣的自動回收、OG風機的啟停以及轉速自動調節(jié)、參數(shù)監(jiān)視、停機保護、參數(shù)歷史趨勢記錄、報警等功能。

西門子PLC；煤氣回收；順序控制；轉速調節(jié)

1 引言

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風機房控制系統(tǒng)改造由萊鋼電子有限公司承擔完成。原來的OG風機采用落后的液力耦合器實現(xiàn)調速控制。該方法不能實現(xiàn)風機的高低速自動控制，風機一直處于高速狀態(tài)，降低風機的運行壽命的同時還白白浪費巨大的電能。改造后的OG風機采用高壓變頻器調節(jié)，并且通過PLC系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場設備遠程控制、各測點參數(shù)的遠程采集、風機停機保護、風機高低速自動控制以及煤氣回收系統(tǒng)的自動控制等功能。

2 工藝原理

吹煉時產(chǎn)生的1400～1600℃的轉爐煤氣，在風機的抽引下，經(jīng)活動煙罩和汽水煙道冷卻至900℃以下，進入一級文氏管，進行粗除塵和冷卻并滅火。然后煤氣進入重力脫水器，脫去水滴，再進入二級文氏管。二級文氏管的矩形喉口開度大小，依靠爐口微差壓自動調節(jié)，在此進行精除塵。再經(jīng)彎頭脫水器、水霧分離器、脫水塔脫水、最后進入風機。利用風機機后正壓，依據(jù)煤氣質量和其它條件，煤氣通過三通切換閥的切換，經(jīng)由放散煙囪向大氣排放或經(jīng)水封逆止閥和鼓型水封送入煤氣柜。系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 轉爐一次除塵流程圖

3 原系統(tǒng)控制方式

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風機房原系統(tǒng)采用液力耦合器控制，正常運行時風機一直處于高速轉動狀態(tài)，浪費能源的同時也大大降低風機和電機的使用壽命。由于沒有煤氣柜，轉爐產(chǎn)生的煤氣全部放散，極大的浪費了能源。

液力耦合器是一種利用液體介質傳遞轉速的機械設備，其主動輸入軸端與原傳動機相連接，從動輸出軸端與負載軸端連接，通過執(zhí)行機構控制勺管調節(jié)工作腔的充液量。從而改變傳遞扭矩和輸出轉速來調節(jié)輸出軸的轉速.使輸出軸的轉速得以改變，連續(xù)改變勺管的位置調節(jié)工作腔的充液量，輸出轉速可以得到低于輸入轉速的無級調節(jié)。風機的控制為簡單的手動控制，每次風機啟動時由操作人員通過調節(jié)現(xiàn)場的手操器，輸出4～20 mA信號送至液力偶合器上的電動執(zhí)行機構。通過偶合器帶動風機逐步啟動至高速運行。

該控制方式非常落后，浪費了巨大的能源而且風機的運行狀態(tài)和參數(shù)得不到監(jiān)測與控制，已逐步被淘汰。

4 改造策略研究與應用

4.1 風機控制要求

轉爐不吹煉時，風機低速運行；當氧槍降至吹煉位時，風機升速至高速運行；當風機沒有高速運行時，不允許開氧。

4.2 煤氣回收控制要求

當氧槍降至吹煉位時，風機提至高速運行。當煤氣中O2含量小于要求值、CO含量大于要求值、煤氣柜允許回收、設備無故障等條件都滿足時，打開水封逆止閥，到位后三通閥回收側打開，轉爐煤氣經(jīng)水封逆止閥、鼓形水封，進入轉爐煤氣總管，再通過管道送入轉爐煤氣柜后，轉爐煤氣被回收儲存。當煤氣中O2含量小于要求值、CO含量大于要求值、煤氣柜拒絕回收、設備出現(xiàn)故障等任一條件滿足時，三通閥放散側打開，到位后關閉水封逆止閥，轉爐煤氣經(jīng)三通閥送入燃燒放散塔，再經(jīng)點火裝置點燃放散。

4.3 系統(tǒng)結構

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風機房PLC控制系統(tǒng)西門子S7-300系列PLC+ET200遠程站方式，用于OG風機房系統(tǒng)控制及檢測。在OG風機房低配室安裝1PLC柜，完成OG風機房系統(tǒng)的參數(shù)采集。主控室設監(jiān)控站兩臺，實現(xiàn)對OG風機房系統(tǒng)運行工藝的監(jiān)視和設備操作。

運行軟件包括Windows XP Professional操作系統(tǒng);WinCC6.2人機界面件;SETP7/5.4編程軟件。

4.4 系統(tǒng)通訊

一次風機房PLC系統(tǒng)通過DP總線與高壓變頻器S7-200PLC系統(tǒng)進行通訊。通過工業(yè)以太網(wǎng)與轉爐主控室以及煤氣柜進行通訊。系統(tǒng)網(wǎng)絡圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖

4.5 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

4.5.1 OG風機房系統(tǒng)各參數(shù)采集

人機監(jiān)控畫面中主要包含煤氣管道參數(shù)、風機參數(shù)、電機參數(shù)、變頻參數(shù)、油站參數(shù)、各位置CO濃度以及各參數(shù)報警和歷史趨勢記錄等。

4.5.2 風機的遠程啟停以及轉速自動控制

通過遠程控制高壓變頻器系統(tǒng)，實現(xiàn)風機的遠程啟停以及三臺風機之間的切換。此外，實現(xiàn)了風機的高低速自動切換?？刂七壿媹D如圖3所示。

圖3 風機高低速自動調節(jié)邏輯圖

4.5.3 煤氣回收（放散）自動控制

煤氣回收自動控制的關鍵在于閥門的順序控制及旁通放散閥的自動打開?？刂七壿媹D如圖4所示。

圖4 煤氣回收系統(tǒng)控制邏輯圖

5 結束語

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風機房改造投運以來，風機高低速自動切換正常且升降速過程穩(wěn)定；煤氣回收與放散自動切換控制正常。該系統(tǒng)完全滿足了現(xiàn)場工藝設備的控制要求，集現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與記錄、風機、電機控制、煤氣自動回收與放散、風機聯(lián)鎖保護等多功能與一體，將先進的自動控制技術與現(xiàn)場設備的適用性有效結合起來，及時有效的解決了制約生產(chǎn)的瓶頸問題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行。

Reconstruction and Application of Control System of Converter Primary Dust-fan

WEN Xing-he,ZHAO Zhong-hua,ZHU Jian-hui
(Automation Department,Laiwu Iron&Steel Co.,Shandong Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271104,China)

The application of Siemens system in the OG fan house reconstruction system of No.1 Steel Plant of Qinhuangdao Iron&Steel Co.,Ltd is introduced.The following aspects are expounded:realization of automatic recovery of converter gas,start and stop of OG fan and automatic adjustment of rotating speed,parameters monitoring,outage protection,historical trend records of parameters,alarm,etc.

Siemens PLC;recovery of gas;sequential control;rotating speed regulating

圖4 程序運行流程圖

TK223.7

B

1006-6764（2013）07-0083-03

2013-01-29

溫興河（1986-），男，2008年畢業(yè)于吉林大學，大學本科，助理工程師，現(xiàn)從事自動化儀表方面技術工作。