新疆八一鋼鐵有限公司能源中心

【摘 要】介紹八鋼第一煉鋼廠150噸轉(zhuǎn)爐空壓站自動(dòng)控制簡(jiǎn)析，同時(shí)簡(jiǎn)單分析了系統(tǒng)的一些缺陷及相應(yīng)的處理對(duì)策

【關(guān)鍵詞】中央控制層；ControNET； 露點(diǎn)溫度

前言

新疆八一鋼鐵股份有限公司150噸轉(zhuǎn)爐空壓站建立于2012年8月，主要是為150噸轉(zhuǎn)爐、棒高線廠提供生產(chǎn)所需的壓縮空氣，設(shè)備主要由3臺(tái)離心式空壓機(jī)、3臺(tái)干燥器和3臺(tái)自潔式過(guò)濾器組成。同時(shí)預(yù)留其二期工程擴(kuò)建的1臺(tái)離心式空壓機(jī)1臺(tái)干燥器和1臺(tái)自潔式過(guò)濾器。

150噸轉(zhuǎn)爐空壓站主要特點(diǎn)是1.供氣集中，便于整個(gè)系統(tǒng)用氣量的平衡，做到節(jié)約資源要求，同時(shí)利于維護(hù)操作和集中管理。2.根據(jù)設(shè)定壓力調(diào)整離心式空壓機(jī)進(jìn)氣量達(dá)到滿足生產(chǎn)同時(shí)又節(jié)能降耗。3.各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一由上位機(jī)監(jiān)控歸檔。

1.空壓機(jī)站系統(tǒng)原理及流程

常溫常壓的空氣經(jīng)過(guò)濾后，經(jīng)離心式空壓機(jī)壓縮成高溫高壓的壓縮空氣降溫后，進(jìn)入干燥器除水降溫成為高壓常溫含水蒸汽較低的壓縮空氣，經(jīng)穩(wěn)壓罐后提供用戶點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)由空氣過(guò)濾器、空壓機(jī)和干燥器組成，空氣過(guò)濾器選用的FC16/L-PLC自潔式過(guò)濾器，空壓機(jī)選用的是SM6000離心式空壓機(jī)（韓國(guó)三星）。干燥器選用LDY330余熱再生式干燥器。

1.1自潔式空氣過(guò)濾器是一種具有自動(dòng)清灰功能的新型高效空氣過(guò)濾器，特別適用于在沙暴多發(fā)條件下對(duì)用氣設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期的、連續(xù)不斷的空氣凈化。全自動(dòng)控制，工作安全可靠。

基本工作原理：在空氣過(guò)濾過(guò)程中，由于塵埃的吸附使流經(jīng)高效濾芯的空氣流的內(nèi)外壓差會(huì)逐步增大，當(dāng)過(guò)濾器濾芯的內(nèi)外壓差大于某一整定值時(shí)，“脈沖控制器”即自動(dòng)啟動(dòng)，它控制“脈沖閥”在極短的時(shí)間內(nèi)用壓縮空氣向每排濾芯進(jìn)行由里向外有程序的脈沖式反沖洗 ，以清除吸附于濾芯上的積塵；當(dāng)濾芯沖洗干凈時(shí)（即內(nèi)外壓差小于某一設(shè)定值或反沖洗經(jīng)過(guò)若干次循環(huán)后），沖洗過(guò)程及自行停止。由于反沖洗的壓縮空氣是通過(guò)“文丘里管”向?yàn)V芯引射，所以不僅耗氣量極少，而且爆發(fā)力強(qiáng)，沖洗效果好。脈沖清洗時(shí)基本不影響用氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2離心式空壓機(jī)原理：空氣經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器進(jìn)入離心式空壓機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)葉，通過(guò)進(jìn)氣導(dǎo)葉調(diào)整完成壓縮空氣的進(jìn)氣量，通過(guò)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等多級(jí)壓縮，將常溫常壓的空氣壓縮成高溫高壓的壓縮空氣。

基本工作基本原理：通過(guò)葉輪對(duì)氣體作功，在葉輪和擴(kuò)壓器的流道內(nèi)，利用離心升壓作用和降速擴(kuò)壓作用，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能的。更通俗地說(shuō)，氣體在流過(guò)離心式壓縮機(jī)的葉輪時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使氣體在離心力的作用下，一方面壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，即離心式壓縮機(jī)通過(guò)葉輪首先將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的靜壓能和動(dòng)能。此后，氣體在流經(jīng)擴(kuò)壓器的通道時(shí)，流道截面逐漸增大，前面的氣體分子流速降低，后面的氣體分子不斷涌流向前，使氣體的絕大部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，也就是進(jìn)一步起到增壓的作用

1.3余熱再生吸附式干燥機(jī)原理：余熱再生干燥器是一種新型吸附干燥器，是利用空壓機(jī)高溫排氣的熱量直接加熱再生干燥劑，使吸附劑得到徹底再生，即使在0.35MPa的低壓工況使用，只要壓縮機(jī)的負(fù)載率不低于70%，干燥裝置就能可靠地工作，因此可充分利用自身能源，具有節(jié)能效用。

基本基本原理：由空壓機(jī)排出的大量空氣，由壓縮空氣入口管流入，通過(guò)氣閥進(jìn)入兩個(gè)塔中的運(yùn)轉(zhuǎn)塔，其中的濕氣會(huì)被吸附劑所吸收而干燥。當(dāng)空氣流通到塔頂時(shí)，空氣中的水份被全部吸收，露點(diǎn)溫度可達(dá)-40℃，從而達(dá)到干燥目的。整個(gè)循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)需10分鐘，每塔各運(yùn)行5分鐘，一塔在工作的過(guò)程中 （運(yùn)轉(zhuǎn)塔），另一塔處于再生狀態(tài)（非運(yùn)轉(zhuǎn)塔）再生時(shí)間為4.5分鐘，續(xù)壓時(shí)間0.5分鐘。在再生的過(guò)程中，運(yùn)轉(zhuǎn)塔中一部份干燥的空氣經(jīng)再生風(fēng)量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入非運(yùn)轉(zhuǎn)塔將塔內(nèi)的水份經(jīng)消音器帶到大氣中去。其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)耗氣量為設(shè)備處理量的12%

2.空壓站的壓力調(diào)節(jié)

由于用戶點(diǎn)用氣分散，整體流量波動(dòng)較大，容易造成壓力波動(dòng)，而整個(gè)系統(tǒng)需要相對(duì)穩(wěn)定的供氣壓力，因此需要保持恒壓狀態(tài)，壓力調(diào)節(jié)的控制在離心式空壓機(jī)控制中完成， 具體控制如下：檢測(cè)元件檢測(cè)到離心式空壓機(jī)出口壓力，將信號(hào)送至其本體PLC，PLC將信號(hào)與設(shè)定值比較，當(dāng)壓力值在設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)保持原有狀態(tài)， 當(dāng)壓力高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)減小進(jìn)氣流量及增大放空閥開(kāi)度，降低離心式空壓機(jī)出口壓力。當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)增大進(jìn)氣流量及減小放空閥開(kāi)度，調(diào)節(jié)離心式空壓機(jī)出口壓力。調(diào)節(jié)方式如（圖1）：

3.實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)供氣的措施

為實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)供氣，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行1.供電系統(tǒng)優(yōu)化；2.自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化；

3.1供電系統(tǒng)優(yōu)化。要實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)供氣，供電系統(tǒng)高壓部分采用雙電源單母線式主接線，高壓母線由兩路供電，中間由母聯(lián)連接，正常工作時(shí)母聯(lián)處于斷開(kāi)狀態(tài)系統(tǒng)由兩路分別供電，必要時(shí)可合母聯(lián)斷開(kāi)任意一路供電。

高壓直流控制部分采用直流屏供電，直流屏輸出直流220V提供高壓柜直流電源同時(shí)向蓄電池充電，當(dāng)直流屏出現(xiàn)故障時(shí)，由蓄電池提供直流電，蓄電池容量為100AH。直流屏由兩路交流380V進(jìn)線電源通過(guò)雙回路自投方式提供交流電源，一路停電后另一路自動(dòng)投入供電。通過(guò)這種供電方式保證了高壓系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下能及時(shí)停車。

低壓供電系統(tǒng)同高壓供電系統(tǒng)類似。PLC系統(tǒng)、儀表監(jiān)控系統(tǒng)由UPS供電，UPS由雙回路自投方式提供220V交流電，高壓固態(tài)軟起控制AC220V電取自直流屏逆變單元輸出的AC220V，其他控制電源由各自相對(duì)應(yīng)控制柜供電。同時(shí)高壓電源與低壓電源取自同一段母線電源。

3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有設(shè)備級(jí)控制層，中央監(jiān)控與管理層

3.2.1設(shè)備控制層。每臺(tái)離心式空壓機(jī)、過(guò)濾器、干燥器設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)均由一套A-B 1769系列可編程控制器和單色觸摸屏組成，并安裝在就地電控柜內(nèi)。控制器和觸摸屏之間通過(guò)RS232方式進(jìn)行通訊，觸摸屏用于參數(shù)設(shè)定、顯示運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息，A-B 1769控制器完成對(duì)單體設(shè)備（離心式空壓機(jī)、過(guò)濾器、干燥器）的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的采集并實(shí)現(xiàn)對(duì)其邏輯控制功能。離心式空壓機(jī)、過(guò)濾器、干燥器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò)ControNET通訊方式傳輸至中央控制層。

3.2.2中央控制及管理層。中央控制層由A-B 1756可編程控制器組成，其設(shè)置于設(shè)備級(jí)控制層與中央監(jiān)控與管理層之間是空壓站的核心控制層，它通過(guò)兩條ControNET通訊電纜連接至各臺(tái)離心式空壓機(jī)、過(guò)濾器、干燥器A-B 1769系列可編程控制器。

中央管理層是由兩臺(tái)HMI組成，它通過(guò)以太網(wǎng)與中央控制層連接，監(jiān)控中央控制層、設(shè)備控制層所有數(shù)據(jù)及報(bào)警信息，同時(shí)記錄歷史記錄及運(yùn)行趨勢(shì)。操作人員通過(guò)HMI控制和監(jiān)控整個(gè)空壓站所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如（圖2）

4.存在的問(wèn)題及對(duì)策

4.1空壓機(jī)冷卻水由150T轉(zhuǎn)爐水系統(tǒng)供水，水系統(tǒng)出現(xiàn)故障將直接影響空壓機(jī)、干燥器正常運(yùn)行，由于外供軋鋼系統(tǒng)，也造成水系統(tǒng)不便于停電檢修。

4.2為保證任意一段高壓系統(tǒng)故障不會(huì)造成壓縮空氣完全停止供應(yīng)，我們采取兩段高壓系統(tǒng)各開(kāi)啟一臺(tái)離心機(jī)運(yùn)行，這樣就造成了二段高壓所帶的2#離心機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行（僅在需維護(hù)保養(yǎng)時(shí)停車檢修），二期安裝后，二段高壓增加一臺(tái)離心機(jī)即可解決此問(wèn)題。

4.3由于各離心機(jī)與干燥器直接連接，向外供氣，這樣就造成干燥器與離心機(jī)任意一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，兩臺(tái)設(shè)備均不能正常運(yùn)行，二期建設(shè)時(shí)準(zhǔn)備將離心機(jī)出口管路連通并加裝儲(chǔ)氣罐解決這一問(wèn)題。

5.結(jié)束語(yǔ)

新疆八一鋼鐵股份有限公司第一煉鋼廠150T轉(zhuǎn)爐空壓站系統(tǒng)根據(jù)用戶點(diǎn)的需要，充分考慮到各種影響壓力的因素，提出了有針對(duì)性的方案，如將高低壓分段控制、網(wǎng)絡(luò)分層，等有效措施，滿足了生產(chǎn)廠的需求。

作者簡(jiǎn)介：

張猛，男，38歲，主要從事電氣技術(shù)工作。