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        新鋼公司干熄焦控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進

        2014-11-10 14:55:02何鵬
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年12期
        關(guān)鍵詞:提升機控制系統(tǒng)

        何鵬

        摘 要:該文介紹了以西門子CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系統(tǒng)共同組成的控制核心組成的自動化系統(tǒng)在新鋼公司干熄焦工程中技術(shù)應(yīng)用,以及我們針對項目實施過程中所出現(xiàn)的技術(shù)缺陷我們所采取的相應(yīng)改進創(chuàng)新措施,使新鋼公司三套干熄焦系統(tǒng)實現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)、高效的設(shè)計目標。

        關(guān)鍵詞:干熄焦 提升機 控制系統(tǒng) PCS7

        中圖分類號:TQ520 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)04(c)-0080-01

        1 項目背景

        1.1 工藝概況

        新鋼公司共計3套干熄焦,其中1#、2#共計90 t/h,3#為155 t/h,共計335 t/h,年處理焦炭約260萬 t,年產(chǎn)汽約120萬t。所產(chǎn)焦炭全部供高爐煉鐵使用,產(chǎn)汽則驅(qū)動汽輪機進行發(fā)電。

        干熄焦是指(Coke Dry Quen ching)是一種利用熾熱焦炭和惰性氣體換熱的新型工藝,惰性氣體吸收焦炭顯熱,并利用余熱鍋爐來與惰性氣體進行熱交換,惰性氣體在干熄焦系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)使用,使焦炭不斷被冷卻,鍋爐吸收熱量并產(chǎn)生蒸汽,用于發(fā)電。

        新鋼干熄焦系統(tǒng)主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機、電機車及焦罐臺車、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦鍋爐系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)機、除塵地面站、水處理系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等部分組成。

        1.2 干熄焦控制系統(tǒng)組成:

        干熄爐本體的計算機控制系統(tǒng),由CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系統(tǒng)共同組成。由于干熄焦系統(tǒng)的重要性,為了確保干熄焦控制系統(tǒng)的可靠性及安全性,PLC采用冗余CPU、冗余電源和冗余通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。系統(tǒng)分為主站及遠程站,主站下設(shè)17個分站,主站與分站通過PROFIBUS-DP進行通訊,HMI與CPU通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。

        2 干熄焦控制系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)改進

        新鋼公司焦化干熄焦干熄率雖然達到95%以上,但自動化控制系統(tǒng)仍出現(xiàn)了一些問題,如焦罐車提升機在往行/復(fù)行時,鍋爐水位顯示值產(chǎn)生巨幅波動、檢修閘板未設(shè)計聯(lián)鎖關(guān)斷易造成人身或設(shè)備事故等。這些問題使控制系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)實際控制和安全要求,為了使自動化系統(tǒng)控制更加合理,提高設(shè)備運行安全、可靠性、穩(wěn)定性,確保生產(chǎn)正常運行,自動化部專門成立攻關(guān)小組,對整個干熄焦自動化系統(tǒng)進行梳理和改進,對干熄焦控制系統(tǒng)做了如下改進,是全系統(tǒng)真正實現(xiàn)了計算機控制,做到了自動無人操作,為干熄焦的高效和穩(wěn)定運行提供了可靠的保障。

        2.1 改進了提升機和裝入裝置的電氣系統(tǒng)

        焦化2#干熄焦提升機系統(tǒng)曾出現(xiàn)焦罐下降時,焦罐會超過待機位,焦罐下降過程中出現(xiàn)速度失控,檢修閘板與排焦裝置聯(lián)鎖不起作用等現(xiàn)象,因此對電氣系統(tǒng)的元件、程序控制系統(tǒng)進行改造。

        (1)提升機編碼系統(tǒng)的改進:從實際的生產(chǎn),雖然干熄焦提升、走行系統(tǒng)故障率非常低,但不能100%確保提升機在規(guī)定的范圍停止工作,且一旦出現(xiàn)情況對干熄焦的生產(chǎn)影響較大,設(shè)備易損壞,通過多次跟蹤及分析,我們總結(jié)出故障原因主要為編碼器未提升機各速度區(qū)段記錄位置存在缺陷,故我們干熄焦控制系統(tǒng)程序中修改完善提升機各速度區(qū)段的位置設(shè)定值,并在程序控制中待機位的判斷上增加接近開關(guān)信號判斷,使待機位形成編碼器與接近開關(guān)雙路判斷,確保提升機的提升、走行關(guān)鍵位置控制系統(tǒng)判斷準確。

        (2)裝入裝置在投用初期經(jīng)常變頻器會出現(xiàn)報障現(xiàn)象,通過根據(jù)實際工況,不斷摸索和修改變頻參數(shù),同時通過修改程序?qū)崿F(xiàn)變頻器故障遠程復(fù)位,確保干熄焦裝入裝置正常運行。

        (3)輸入模塊信號采用繼電器進行隔離:雖然感應(yīng)式開關(guān)故障率低,可靠性高,但使用不當也易損壞,當線路出現(xiàn)故障時,開關(guān),模塊易被燒毀,通過采用繼電器隔離有效地解決了該問題。

        2.2 優(yōu)化了預(yù)存室壓力調(diào)節(jié)的控制

        干熄焦預(yù)存室作為爐體接收紅焦的部分,它的壓力穩(wěn)定對于整個熄焦自動流程至關(guān)重要,由于本身調(diào)節(jié)是通過控制通過閥的氣體流量來控制且必須保持在自動位,在開蓋裝焦時預(yù)存室與大氣聯(lián)通,此時壓力波動非常劇烈,控制起來難度很大。預(yù)存段壓力過高,在裝焦開爐蓋時這部分滯積在錐頂空間的H2、CH4、CO等餾分從爐內(nèi)冒出,容易引起放爆;如果預(yù)存段壓力過低,容易造成在裝焦開爐蓋時外界空氣大量吸入干熄爐內(nèi),造成爐內(nèi)焦炭的燒損。

        為確保干熄焦系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,我們對預(yù)存室壓力調(diào)節(jié)的控制進行優(yōu)化,當裝焦開始裝入裝置開的時候,此時預(yù)存室壓力波動較大,調(diào)節(jié)閥自動在原穩(wěn)態(tài)輸出值U上加上一個值A(chǔ)(A在10%~30%之間)強制輸出以增加負壓防止煙塵溢出,當裝焦完閉裝入裝置關(guān)的時候此時閥自動以一定的變化率降到U+A-B(B在5%~25%之間)輸出。

        2.3 改進和完善了控制系統(tǒng)及聯(lián)鎖裝置

        (1)如檢修閘板的開關(guān),不僅關(guān)系到冷卻后的焦炭能否順利排出,而且由于其打開后爐內(nèi)各種有害氣體也會隨之溢出,因此也關(guān)系到人身安全。國內(nèi)目前對其控制方案仍存有爭議,原設(shè)計中對其控制采用現(xiàn)場手動控制,其開關(guān)動作需操作工到現(xiàn)場操作,響應(yīng)速度慢,且不能排除現(xiàn)場檢修時因人為疏忽忘關(guān)閥所帶來的隱患,我們經(jīng)過綜合考慮,在程序中增加了檢修閘板的遠程控制,使其與排焦故障之間形成聯(lián)鎖關(guān),最大程度上避免了設(shè)備及人生事故發(fā)生。

        (2)提升機往行/復(fù)行行程聯(lián)鎖保護僅設(shè)計接近開關(guān)保護一種方式,實際運行中由于提升機的晃動,屢次出現(xiàn)接近開關(guān)被撞掉的情況導(dǎo)致提升機在往行/復(fù)行時失去保護。經(jīng)過論證,我們在控制系統(tǒng)中加入編碼器位置在全行程各位置上的判斷這一軟(非硬件)方式,并在畫面中增加接近開關(guān)被撞掉時的報警,用這兩種方式結(jié)合,充分確保了提升機往行/復(fù)行全行程的安全。

        3 結(jié)語

        干熄焦自動化系統(tǒng)引進投運,并加以完善后,控制系統(tǒng)故障率大大降低,系統(tǒng)安全可靠,為新焦化干熄焦穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)提供了保障,綜合效益十分明顯。

        通過技術(shù)人員完善程序,優(yōu)化干熄焦控制,改進不足,大大減少了事故發(fā)生率,減少了故障時間,提高了焦爐干熄爐作業(yè)率和蒸汽產(chǎn)量,確保了操作人員的安全,同時為今后的維護、改進及功能擴展提供了知識、經(jīng)驗上的積累。

        參考文獻

        [1] 賴軍華,彭程.西門子PCS7在新鋼干熄焦系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化博覽,2009(11).endprint

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