劉照輝

（浙江佳環(huán)工程技術(shù)有限公司，浙江金華321000）

1 概述

為了深化實(shí)施《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》，按照環(huán)保要求鋼鐵企業(yè)一次煙氣顆粒物排放限值≤10 mg／m3要求。沙鋼原燒三車(chē)間成品倉(cāng)、篩分間顆粒物排放已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有超低要求，故新上一臺(tái)75萬(wàn)風(fēng)量除塵系統(tǒng)以替換老除塵從而達(dá)到最新煙塵環(huán)保要求排放指標(biāo)。

新建環(huán)境除塵站通過(guò)新增一臺(tái)10KV／1800KW除塵風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力，通過(guò)各點(diǎn)吸塵罩帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的氣體流動(dòng)。吸塵罩吸附揚(yáng)塵點(diǎn)顆粒物進(jìn)入除塵管道，通過(guò)除塵管路進(jìn)入新上布袋除塵系統(tǒng)。為進(jìn)一步避免刮板機(jī)輸灰?guī)?lái)的二次揚(yáng)塵，除塵灰斗底部采用AV泵密封輸送系統(tǒng)，通過(guò)AV泵將燒結(jié)灰塵輸送至集中灰倉(cāng)，如圖1所示。

圖1 除塵器倉(cāng)室示意圖

根據(jù)整個(gè)除塵工藝系統(tǒng)控制要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)及技術(shù)文件等要求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了以施耐德M580PLC為核心的控制系統(tǒng)，通過(guò)InTouch組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)除塵系統(tǒng)實(shí)時(shí)畫(huà)面數(shù)據(jù)監(jiān)控，滿足了業(yè)主要求的運(yùn)行穩(wěn)定及可靠要求。

2 工藝系統(tǒng)概況

新建75萬(wàn)篩分除塵工藝系統(tǒng)包含引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、布袋提升閥脈沖控制系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)等，其中引風(fēng)機(jī)附屬設(shè)備包含風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)包括10KV中壓進(jìn)線系統(tǒng)、中壓變頻系統(tǒng)、400V低壓電機(jī)控制系統(tǒng)、檢修照明系統(tǒng)等，儀表系統(tǒng)包含風(fēng)機(jī)溫度振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表、風(fēng)機(jī)壓力、氮?dú)鈮毫?、輸灰壓力監(jiān)測(cè)變送器及各灰斗料位計(jì)、風(fēng)量流量計(jì)等。

2．1 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)新建篩分除塵煙氣處理參數(shù)要求，配置風(fēng)機(jī)為雙吸雙支撐式結(jié)構(gòu)離心引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)軸承箱冷卻方式采用水冷，風(fēng)機(jī)型號(hào)為 Y4－2X73N023．5F，電機(jī)電壓等級(jí)為10KV，電機(jī)功率1800KW，電機(jī)采用變頻電機(jī)，變頻范圍25－50HZ，配套變頻器采用西門(mén)子完美無(wú)諧波中壓GH180變頻器，型號(hào)6SR5502，冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷。風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)配置一臺(tái)冷卻水箱，兩臺(tái)冷卻水泵采用一用一備形式。風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)儀表采用八個(gè)振動(dòng)儀表七個(gè)溫度儀表，場(chǎng)設(shè)置就地顯示儀表，并將數(shù)據(jù)以4－20Ma形式送入PLC。

2．2 提升閥脈沖系統(tǒng)

根據(jù)處理風(fēng)量及排放要求，系統(tǒng)配置灰斗數(shù)量為26個(gè)，雙排布置。該系統(tǒng)包括離線閥、電磁閥、氣包、放水閥、壓力表、噴吹彎管和噴吹管。噴吹管安裝在上箱體內(nèi)部，氣包安裝在上箱體上方，噴吹彎管穿過(guò)上箱體頂蓋連接噴吹管和氣包。其主要作用是清除濾袋上的粉塵。離線裝置主要由氣缸、連桿和閥蓋等組成。其主要作用是使單個(gè)倉(cāng)室離線噴吹和離線檢修，濾袋組件由濾袋和袋籠組成，它們由上箱體內(nèi)部的花板固定，懸掛在下箱體內(nèi)部。濾袋的作用是捕集氣流中的粉塵，袋籠是支撐濾袋的，防止負(fù)壓將濾袋吸扁。

2．3 輸灰系統(tǒng)

輸灰系統(tǒng)為灰槽泵輸送方式，適合輸送量較小，但輸送點(diǎn)比較多的工況，AV泵輸送系統(tǒng)包括進(jìn)料閥、進(jìn)氣閥、密封閥和補(bǔ)氣閥，輸送氣源為氮?dú)?。每個(gè)灰斗下設(shè)1個(gè)手動(dòng)插板閥、1臺(tái)AV泵及進(jìn)料閥、金屬軟連接、密封閥等氣力輸送設(shè)備，每排輸送系統(tǒng)包含一個(gè)壓力變送器用于監(jiān)測(cè)輸送壓力。除塵器共設(shè)26套AV泵，分2路輸送管道，將除塵灰經(jīng)AV泵氣力輸送到中繼灰倉(cāng)。

2．4 電氣儀表系統(tǒng)

為監(jiān)控除塵系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，電氣系統(tǒng)配置了兩面GGD開(kāi)關(guān)柜，用于包括變頻器及其他輔助設(shè)備低壓配電，水泵及振動(dòng)器等低壓電機(jī)設(shè)備馬達(dá)控制。儀表系統(tǒng)配置包括氮?dú)?、壓力流量、風(fēng)機(jī)振動(dòng)溫度、限位開(kāi)關(guān)、粉塵濃度監(jiān)控等儀表。

3 控制系統(tǒng)概況

根據(jù)整個(gè)除塵工藝系統(tǒng)及電氣儀表配置，共計(jì)得出IO點(diǎn)數(shù)為307個(gè)，其中DI點(diǎn)256，DO點(diǎn)209，AI點(diǎn)31，AO點(diǎn)2個(gè)，PLC配置CPU處理器選用M580，型號(hào)BMEP582020，配置電源模塊BMXCPS3500兩塊，數(shù)字量輸入64通道BMXDDI6402K信號(hào)模塊5塊，數(shù)字量輸出64通道BMXDDO6402K信號(hào)模塊5塊，模擬量輸入8通道BMXAMI0810信號(hào)模塊5塊，模擬量輸出4通道BMXAMO0410信號(hào)模塊1塊，由于模塊數(shù)量較多，采用RIO通訊設(shè)置遠(yuǎn)程IO柜用于輸灰控制。BMEP582020最大可擴(kuò)展本地機(jī)架4個(gè)，最大處理2048個(gè)離散量，512個(gè)模擬量IO通道，同時(shí)模塊本體配備3個(gè)帶交換機(jī)功能的以太網(wǎng)口。因主控室距離PLC柜距離較遠(yuǎn)，通訊方式采用光纖通訊，配備兩臺(tái)光電交換機(jī)，PLC通過(guò)網(wǎng)線與光電交換機(jī)相連，上位機(jī)通過(guò)光纖與光電交換機(jī)相連。

3．1 PLC控制系統(tǒng)配置

整個(gè)控制系統(tǒng)PLC編程軟件為施耐德UNITY PRO XL13．1，根據(jù)全廠網(wǎng)絡(luò)配置設(shè)置PLC通訊IP地址為 84．17．19．201，子網(wǎng)掩碼 255．255．255．0。InTouch采用2104R2SP1版本，通訊驅(qū)動(dòng)軟件為DAserver，驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序名DSSMBTCP，InTouch采用MOUBUS TCP／IP與施耐德M580PLC通訊。

本次UNITY PRO編程語(yǔ)言采用ST和FBD相互結(jié)合方式，通過(guò)控制結(jié)構(gòu)功能塊實(shí)現(xiàn)對(duì)除塵各系統(tǒng)監(jiān)督控制功能及數(shù)據(jù)采集分析功能，PLC程序分為噴吹程序塊、保護(hù)程序塊、輸灰程序塊、模擬量處理程序塊。

3．2 InTouch 組態(tài)畫(huà)面

InTouch組態(tài)軟件構(gòu)成要素包括SMC（驅(qū)動(dòng)設(shè)置）、WindowMaker（組態(tài)標(biāo)記名字典、組態(tài)畫(huà)面制作）、WindowViewer（畫(huà)面監(jiān)控）。

WindowMaker作為intouch的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用了面向?qū)ο蟮膱D形來(lái)創(chuàng)建各種動(dòng)畫(huà)及彈出式顯示窗口，并通過(guò)IO驅(qū)動(dòng)鏈接PLC系統(tǒng)。WindowViewer用于顯示在WindowMaker創(chuàng)建的圖形窗口的運(yùn)行環(huán)境，并通過(guò)執(zhí)行InTouch QuickScript、歷史數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)警數(shù)據(jù)的記錄來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3．3 監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)

除塵系統(tǒng)程序的執(zhí)行由PLC直接進(jìn)行控制。脈沖布袋除塵器的脈沖清灰控制采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，可手動(dòng)自動(dòng)相互轉(zhuǎn)換。自動(dòng)控制采用壓差（定阻）和定時(shí)兩種控制方式，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差值（如畫(huà)面設(shè)置1200Pa）或定時(shí)時(shí)間到（如畫(huà)面設(shè)置45Min）時(shí)，除塵器各室依次進(jìn)行脈沖噴吹清灰，清灰狀態(tài)采用離線分室依次清灰。

輸灰系統(tǒng)畫(huà)面啟動(dòng)后，先打開(kāi)補(bǔ)氣閥門(mén)，然后延遲5秒打開(kāi)主進(jìn)氣閥門(mén)，使物料通過(guò)輸送管道在氣流作用下進(jìn)入集中灰倉(cāng)。當(dāng)輸送管道和泵內(nèi)壓力下降到50KPa（畫(huà)面可設(shè)定）以下時(shí)，控制系統(tǒng)將發(fā)出倉(cāng)內(nèi)物料輸送完成的信號(hào)，各進(jìn)氣閥將分別通過(guò)相應(yīng)的電磁閥線圈失電關(guān)閉，同時(shí)密封閥打開(kāi)。此時(shí)開(kāi)始循環(huán)計(jì)時(shí)，當(dāng)循環(huán)時(shí)間到時(shí)，輸灰系統(tǒng)將開(kāi)始下一輪輸送程序。

風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)作為除塵系統(tǒng)的重要一環(huán)，程序設(shè)置多種保護(hù)，如變頻器和進(jìn)線柜聯(lián)鎖，當(dāng)變頻器未處于備妥狀態(tài)，進(jìn)線柜合閘將不被允許，變頻器啟動(dòng)條件設(shè)置無(wú)故障報(bào)警，冷卻風(fēng)扇及冷卻水泵有運(yùn)行信號(hào)等，而保護(hù)停止中當(dāng)風(fēng)機(jī)溫度、振動(dòng)、電流高時(shí)將停止變頻器。

畫(huà)面設(shè)置:根據(jù)整個(gè)除塵系統(tǒng)功能設(shè)置除塵系統(tǒng)畫(huà)面，輸灰系統(tǒng)畫(huà)面，電氣系統(tǒng)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、趨勢(shì)選擇畫(huà)面，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)不同功能要求的監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析。除塵畫(huà)面主要除有監(jiān)控整個(gè)除塵輸灰各個(gè)閥門(mén)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)外，還有各氣源壓力、流量、粉塵濃度監(jiān)控，另外畫(huà)面設(shè)置離線在線選擇按鈕，除塵提升閥脈沖手自動(dòng)，脈沖定時(shí)定壓選擇按鈕、輸灰手動(dòng)選擇，循環(huán)時(shí)間設(shè)定，畫(huà)面設(shè)置各提升閥操作彈出式畫(huà)面，從而保證在手動(dòng)及檢修狀態(tài)可以對(duì)各離線閥及各振動(dòng)器等單個(gè)操作。

通過(guò)以上M580和InTouch組態(tài)軟件的配置，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了業(yè)主要求的各系統(tǒng)控制功能、數(shù)據(jù)顯示功能、各單元操作功能、除塵數(shù)據(jù)通信功能等。通過(guò)施耐德M580PLC控制站對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)除塵輸灰風(fēng)機(jī)等各工藝參數(shù)、GGD配電柜控制各振動(dòng)器電機(jī)運(yùn)行實(shí)時(shí)顯示、記錄、存儲(chǔ)、打印、事故報(bào)警等工作。整個(gè)系統(tǒng)同時(shí)具備擴(kuò)展功能，通過(guò)增加INTOUCH操作員站，可方便實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作員站對(duì)同一PLC的控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

新建篩分75W除塵輸灰系統(tǒng)自2019年10月調(diào)試完畢并投入運(yùn)行以來(lái)，噴吹、風(fēng)機(jī)及輸灰系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了除塵顆粒物超低排放要求，滿足了業(yè)主要求的各項(xiàng)指標(biāo)。通過(guò)施耐德M580PLC和InTouch組態(tài)軟件配合控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，極大地提高了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。