PDF《1880m3 高炉自动监控系统》

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3 高炉自动监控系统 柳希泉 孙丽云 张林 李玲美 (莱芜钢铁集团有限公司自动化部,莱芜 271104)

0 引言 莱钢 1880m

3 高炉的设计以优质、高效、低耗、长寿为目的,采用成熟、可靠、适用 的先进工艺技术,使高炉各项技术指标达到国内同类高炉先进水平.

根据高炉炼铁工艺过 程和管理对控制系统的要求,1880m

3 高炉采用计算机对主要工艺生产线实现控制,主要完 成高炉本体、上料系统、热风炉、粗煤气处理及煤气净化、图拉法冲渣、软水系统、TRT 系统的数据采集、数据处理、超限报警、实时趋势、历史趋势、打印报表及生产过程的逻 辑顺序控制、回路控制等功能.本文介绍高炉本体自动控制及过程监控系统.

1 系统功能 高炉本体是高炉炼铁生产设施的重要组成部分, 高炉自控监控系统是高炉操作者的耳 目,完备的检测可为高炉操作者提供可靠的操作依据,若有意外,则能做到及时发现、及 时处理,保证高炉稳定运行. 本高炉应用三电一体化自动控制技术,设置了完备的检测系统,包括炉顶红外监控系 统,炉底、炉缸侵蚀检测系统等.高速工业以太环网完成各子系统的适时通讯和数据传输, 组成完备的高炉自动监控系统,使得操作者在高炉本体监控站即可一览高炉的整个生产情 况.强大的数据库系统可使操作者随时掌握高炉的各种参数及趋势情况. 1.1 系统硬件配置 本系统在高炉主控室设有 PLC 一台、编程器一台、操作站两台.硬件配置如图如

1 所示. 图1系统硬件配置图 1.2 功能实现 1880m

3 高炉自动监控系统主要包括炉体检测系统、炉顶超温自动打水控制系统 、高炉 软水密闭循环冷却控制系统、压力温度自动调节控制. 监控站 服务器 接高炉其他子系统 CPU 站1# RIO 2# RIO 3# RIO 4# RIO 5# RIO 6# RIO 7# RIO

2 1.2.1 炉体检测系统 主要包括:炉基、炉底、炉衬、冷却壁的温度检测与报警;

工业水系统和炉体软水密闭 循环冷却系统温度、压力、流量的检测与报警;

炉顶压力、温度和蒸汽、压缩空气、氧气 等的压力、流量等的自动监控. 1.2.2 炉顶超温自动打水控制系统 炉顶打水用水的机械作用产生雾化来控制炉顶温度.自动打水由

4 个电动球阀控制

8 个水枪工作,每个水枪自带

2 个接近开关用于发送开、关信号. 炉顶温度监测共分

4 点,安装在煤气上升管处.当4点炉顶温度中任一点高于 250℃ 时即自动打水;

当4点的炉顶温度中任一点低于 180℃时即自动停止打水;

当温度大于

400 ℃时则同时起动

8 个水枪,温度小于 180℃自动停止. 1.2.3 高炉软水密闭循环冷却控制系统 本高炉软水密闭循环冷却系统分为水位控制系统和压力控制系统.通过水位控制系统 补水,通过压力控制系统补压. ① 水位控制系统 系统设有一个膨胀罐和一个液位计, 液位计达到液位测点 时, 系统即开始工作. 如图

2 所示膨胀罐的液位共设

4 个测控点: d 点为超低水位,向高炉软水循环供水泵站发出紧急补水要求, 以供紧急补水量;

c 点为正常低水位,向高炉软水循环供水泵站 发出正常补水要求,一直补到 b 点即正常高水位停止补水;

b 点 为正常高水位,发出停止补水信号;

a 点为超高水位,向高炉值 班室发出报警信号,通知值班人员打开膨胀罐下的溢流放水阀, 直到放水到正常高水位停止放水. 本系统与高炉软水循环供水泵站的生产联系信号通过工业 以太环网通信实现. ② 压力控制系统 膨胀罐正常运行时,要求操作压力波动不大或维持设定值 不变.正常操作条件下,随液位由正常高水位下降到正常低水位时,膨胀罐内气体空间不 断变大,压力不断降低,当低于设定值时,自动打开补气阀补气;

当压力达到设定值时, 关闭阀门;

当膨胀罐内液位达到正常低水位时,开始补水,气体空间减小,压力又不断上 升,当压力超过设定值时,自动打开排气阀排气,使压力维持在高低设定值范围内. 1.2.4 压力温度等自动调节控制 ① 混风温度调节控制 当选择手动操作方式时,操作员可通过计算机画面上的手操器,参照画面显示的混风 温度值,根据生产需要手动控制混风温度调节阀的开度调节混风温度. 当选择自动操作方式时,操作员可在计算机画面上输入混风温度的给定值 SP,计算机 则根据热风温度的测量值 PV 与给定值 SP 的偏差进行 PID 计算, 自动控制混风温度调节阀 的开度,保持混风温度稳定在给定值的范围之内.如图如

3 所示. ② 富氧流量调节控制 当选择手动操作方式时,操作员可通过计算机画面上的手操器,参照画面显示的氧气 流量值,根据生产需要手动控制富氧流量调节阀的开度调节氧气流量的大小. 水位 c 水位 a 水位 b 水位 d 图2水位控制系统 液位测量点分布图 膨胀罐

3 当选择自动操作方式时,操作员可在计算机画面上输入氧气流量的给定值 SP,计算机 则根据氧气流量的测量值 PV 与给定值 SP 的偏差进行 PID 计算, 自动控制富氧流量调节阀 的开度,保持氧气流量稳定在给定值的范围之内.其PID 调节控制图与图

3 类似. TIC PV 值SP PV ± Δe TZ TV TI ③ 炉顶煤气压力调节控制 炉顶煤气压力调节通过减压阀组 PV101~PV105 共5个蝶阀进行控制.将任一蝶阀的手操 器打在手动位时直接通过手操器进行阀位调节控制,即所谓硬手动方式的调节控制.当将 手操器打在自动位时则由计算机进行控制,可分为计算机手动和自动两种方式. 当选择手动操作方式时,操作员可通过计算机画面上的手操器,参照画面显示的炉 顶煤气压力值(PV) ,根据生产需要手动控制 PV101~PV105 阀门的开度,使炉顶煤气压力值稳 定在所需的范围之内;

当某一蝶阀选择自动操作方式时,操作员可在计算机画面上输入炉 顶煤气压力的给定值 SP, 计算机则根据炉顶煤气压力的测量值 PV 与给定值 SP 的偏差进行 PID 计算,自动控制阀门的开度,保持炉顶压力稳定在给定值的范围之内.其PID 控制示 意图与图

3 相似.

2 系统技术特色 ① 三电一体化设计,电控系统和仪控系统统一由 PLC 进行控制;

② 按照软件工程学"结构化、标准化、模块化"的原则完成程序设计,使系统在满足 生产的同时又达到了规范的要求;

③ 通过高速工业以太环网实现数据共享;

强大的数据库系统为分析高炉的生产状况提 供了有力的支撑. 图3混风温度调节控制示意图