1 引言
當(dāng)前轉(zhuǎn)爐煉鋼的煙汽除塵系統(tǒng)大都采用OG法，這種方式的除塵系統(tǒng)可分為三大部分，既汽包及余熱鍋爐部分、汽包供水部分及煤氣回收部分。而汽包及余熱鍋爐和汽包供水兩大部分是轉(zhuǎn)爐煉鋼的必不可少的，該系統(tǒng)用來(lái)清除轉(zhuǎn)爐煙汽中的粉塵、降低煙汽的溫度以及吸收蒸汽節(jié)約能源等多重作用，因此它的自動(dòng)化控制也非常重要。本文著重闡述了采用西門子S7-300型PLC對(duì)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻的自動(dòng)化控制。
2 系統(tǒng)介紹
2.1 控制要求
汽化冷卻系統(tǒng)主要控制以下兩大控制設(shè)備:
(1) 汽包系統(tǒng)
汽包給水閥、汽包主汽閥、汽包放汽閥、汽包加熱閥、汽包1#、2#排污閥、汽包緊急放水閥、汽包1#、2#給水泵;1#、2#強(qiáng)制循環(huán)泵、1#強(qiáng)制循環(huán)泵出口閥、2#強(qiáng)制循環(huán)泵出口閥、強(qiáng)制循環(huán)泵旁通閥;
(2) 蓄熱器系統(tǒng)
蓄熱器補(bǔ)水閥、蓄熱器充汽閥、蓄熱器放散閥、1#、2#軟水泵。
根據(jù)工藝要求要對(duì)汽包水位、汽包蒸汽閥前壓力、蓄熱器水位、除氧器進(jìn)汽閥前壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，工藝示意圖見(jiàn)圖1。
圖1 工藝示意圖
2.2 系統(tǒng)的配置與構(gòu)成
系統(tǒng)采用兩套西門子S7-300 PLC，其中一套置于31m，另一套置于地面，31m處的PLC控制汽包系統(tǒng)，地面的PLC控制蓄熱器系統(tǒng)。兩套PLC除了信號(hào)模板不同，其它模板選型都相同。
在監(jiān)控系統(tǒng)的選擇上，為了和西門子PLC通訊的方便性以及本身功能的強(qiáng)大性，使用WINCC監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)重要的設(shè)備操作記錄和重要數(shù)據(jù)的歷史存檔，并提供重要數(shù)據(jù)的聲光報(bào)警，為整個(gè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)預(yù)警，并提出相應(yīng)的處理方法。
圖2 系統(tǒng)配置功能圖
系統(tǒng)配置功能圖如圖2所示。
3 控制功能
3.1閥位控制
汽化冷卻系統(tǒng)中基本上是電動(dòng)閥，為了設(shè)備的安全，要進(jìn)行聯(lián)鎖，包括按鈕互鎖、正反轉(zhuǎn)輸出互鎖、正反轉(zhuǎn)反饋運(yùn)行互鎖以及限位開關(guān)，必要時(shí)可通過(guò)畫面解除限位聯(lián)鎖。
3.2 泵控制
給水泵、軟水泵、循環(huán)泵:一運(yùn)一備，互為備用，當(dāng)工作泵(運(yùn)行泵)出現(xiàn)故障時(shí)，馬上啟動(dòng)備用泵。一旦備用泵啟動(dòng)，則另一個(gè)泵就作為備用泵備用。
3.3 儀表回路調(diào)節(jié)
除汽包水位調(diào)節(jié)外,其他3個(gè)調(diào)節(jié)都采用PID自動(dòng)調(diào)節(jié)。
對(duì)于汽包水位給水調(diào)節(jié)，由于引起汽包水位變化的因素較多，如儲(chǔ)水量、水位下汽包容積、鍋爐負(fù)荷、燃燒工況、給水壓力等，加上鍋爐特有的虛假水位現(xiàn)象，簡(jiǎn)單的單回路控制難以滿足對(duì)控制的要求，尤其是對(duì)于煉鋼廠這樣的工況變化頻繁，變化幅度大，對(duì)于水位的控制來(lái)說(shuō)僅僅使用傳統(tǒng)的儀表控制是非常困難的，即使是使用了專用的進(jìn)口多回路可編程調(diào)節(jié)儀表對(duì)水位進(jìn)行控制，也僅能夠在工況穩(wěn)定的情況下滿足控制的需要，而當(dāng)工況產(chǎn)生突變時(shí)，儀表則根本無(wú)法對(duì)水位進(jìn)行控制。為此，我們采用了先進(jìn)的三沖量控制技術(shù)對(duì)水位進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。雖然影響因素較多，但其中主要是蒸汽流量和給水流量，其原理如圖3所示。
圖3 蒸汽流量和給水流量調(diào)節(jié)原理圖
我們采用前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)，方框圖見(jiàn)圖4。其前饋為蒸汽流量，圖4中:GC—調(diào)節(jié)器; GV—調(diào)節(jié)閥; GO—控制對(duì)象; FW—給水流量干擾; FD—蒸汽流量干擾; 加上汽包水位和給水流量的串級(jí)控制，當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，蒸汽流量和給水流量基本不變，由液位主控回路反饋閉環(huán)控制。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，蒸汽流量突然變化，其測(cè)量值不經(jīng)調(diào)節(jié)器直接加到加法器，控制加水閥，所以滯后小，超前作用強(qiáng)，避免了虛假液位帶來(lái)的誤動(dòng)作。
圖4 前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)的方框圖
控制方式:當(dāng)水位低于-100mm時(shí)，主調(diào)節(jié)閥開度在100，當(dāng)水位上升到-50mm時(shí)，開度在60，以后每當(dāng)水位上升20mm，開度就依次關(guān)閉10，當(dāng)水位上升至-10mm時(shí)，開度保持在40，一旦水位上升到50mm，則開度保持在20，當(dāng)水位升至100，則開度為0，若判斷水位還在上升，則停止給水泵。
3.4 監(jiān)控畫面
系統(tǒng)監(jiān)控操作畫面包括:方便工人操作的監(jiān)控畫面和為軟件工程師提供接口的整定畫面。
操作員畫面向操作人員提供了各種數(shù)據(jù)、曲線，顯示內(nèi)容豐富鮮明、操作簡(jiǎn)捷可靠，即可以用光電鼠標(biāo)操作，也可用鍵盤操作。
畫面中主體設(shè)備位置確切，工作狀態(tài)形象生動(dòng)，各種參數(shù)“就地顯示”，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行工況集于一屏，一目了然，操作非常方便，同時(shí)也方便維修工處理故障。
工程師畫面為軟件工程師提供了進(jìn)行系統(tǒng)整定的良好界面，是工程師在調(diào)節(jié)中進(jìn)行參數(shù)修改和設(shè)定的重要環(huán)境，也是自控系統(tǒng)的核心。
4 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，故障率極低，所有信號(hào)處理及聯(lián)鎖控制均在西門子S7-300型PLC內(nèi)自動(dòng)完成，并可通過(guò)MMI進(jìn)行在線監(jiān)控及歷史記錄分析，使得電氣線路變得十分簡(jiǎn)捷、可靠，減少了不安全因素，有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了工作人員的工作環(huán)境，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。由于該控制系統(tǒng)取得了極好的經(jīng)濟(jì)效益，具有很強(qiáng)的實(shí)用性、可移植性，在本行業(yè)及其它相關(guān)行業(yè)具有很高的推廣價(jià)值。
（轉(zhuǎn)載）
