PLC在焦炉除尘风机耦合器转速调整系统中的应用.pdf

新疆有色金属 第 2 期 P L C在焦炉除尘风机耦合器转速调整系统中的应用 加 拉提 新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司阜康分公司 昌吉8 3 1 1 0 0 摘 要 介绍了焦炉除尘风机耦合器调节控制系统， 说明了使用 P L C为核心的电气控制系统来实现风机在运转过程中的转速调整 ， 给出了控制系统的硬件结构和软件设计， 系统充分利用了P L C可操作性强的特点， 提高了系统的可靠性 、 稳定性。 关键词 执行器机构转速调节器P L C 1 引 言 随着工业化的迅速发展， 对环境保护的需求也越 来越严格， 提高风机的稳定运转 ， 产能增大等要求工 业自动化水平越来越高。 为了提高焦化除尘风机产能 和避免污染环境， 在工艺操作上总结出， 装煤、 出焦在 执行器的耦合器高速运转控制均匀， 出焦、 装煤时提 高风机的吸收除尘质量。 2 设计原则及方案 焦炉除尘风机的电气控制设计首先遵守焦炉出 焦、 装煤工艺性、 可靠性、 先进性的原则， 风机的耦合 器转速控制核心是可编程序控制器， 执行器、 转速调 节器、 操作员监控操作台。风机耦合器转速调节仪表 控制硬件在硬件选型、 原理设计、 软件设计上充分考 虑可靠性、 准确性， 考虑各种故障、 保护、 联锁关系。 本 控制系统在可编程序控制器的程序上完全满足风机 的工艺要求， 满足转速的准确性和可调节性。 风机耦合器控制系统采用 P L C控制方式， 在除尘 系统采用P L C控制方式，在本地站设一套独立的冗余 P L C控制器系统和 I ／ O控制站， 进行处理并接受其控 制，通过通讯线所有数据信号传送到操作台，本除尘 P L C系统在炼焦集控室设 2 台操作站及 1 台打印机。 负 责焦炉除尘风机系统的开、 停车操作与运行监控操作。 P L C系统模板为 1 4 0 C P U 4 3 4 1 2 A， C P U为 3 2 位 处理器， 内存为 4 M B ， 采用双机热备 硬热备 ， 电源 模块冗余、 I ／ 0远程网冗余， 2台工业 P C机均运行 Wi n d o w s 2 0 0 0 P r o f e s s i o n a l 操作平台， 分为 2台上位机 工程师站兼操作员站。 运行 ifi x 3 ．5 组态软件， 实现监 视、 操作、 报表打印、 事故分析等功能； 运行 Q u a n t u m 系列的 C o n c e p t 2 ． 6 编程软件， 实现逻辑控制、 逻辑与 参数的修改、 在线监视等功能。动力线通过电缆桥架 进入控制室的配电室， 现场的控制转速信号通过通讯 电缆传输到 P L C模块 ，然后通过通信模块传送到监 控操作台。 3 风机耦合器转速调节控制设计说明 风机耦合器 P L C梯形图程序分为主程序和操作 台监控控制、 现场手动控制 、 联锁控制、 转速高低极 限、 联锁保护、 报警等 6 个子程序， 主程序是通过不同 的条件进入各子程序来完成相应的转速调节 。 3 ． 1 执行器控制机构 执行器控制机构采用 1 台电动机和 l 台行程调 速器，一台2 2 0 V小型电机来控制耦合器在低高转速 或高低转速调节。 执行器的转动方向和转动控制信号 由工艺要求为前提条件， 由P L C 进行运算并输出控制 信号 4 2 0 m A 来实现。 电动执行器有 5 种类型 直行 程电动执行器 、 角行程电动执行器 、 电动调节 阀、 P I D 电动调节执行器和电磁阀。本执行器采用了角行程电 动执行器 D K Z ， 角行程电动执行器的作用是接受调 节器或其它仪表送来的0 ～ 1 0 、 4 ～ 2 0 m A或 1 ～ 5 V电压 的标准直流电信号， 经执行器后变成位移推力或转角 力矩， 以操作开关、 阀门等， 完成 自 动调节的任务。 3 ． 2 手动控制环节 风机在正常运转过程中需要临时检修时进行执 行器校正和平时对转速的量程进行测试时使用手动 操作，操作时点动执行器调节器增大或减小按钮， 在 操作过程中执行器的增大或减小到人为设定的极限 位置时， 电机自动停止， 同时在操作站画面上显示相 应的大小极限故障并发出语音报警。 3 ． 3 联锁控制环节 联锁控制是指焦炉炉子出焦或装煤时出焦或装 煤信号来 自 动控制风机的高低速运转。在编程中指定 联锁控制信号和运算来完成自控， 见图 1 。 下 转7 顶 2 0 1 2拒 新疆有色金属 7 1 m m， 基本与正常槽上抬睛况相似。 3 阴极表面破损情况 ① I I 距槽壳 8 0 0 m m处有 l 1 5 0 m m 6 7 0 m m 7 5 mm冲蚀坑 。 ② 2 2 2 3处距槽壳 8 0 0 m m处有 1 5 0 0 m m 7 5 0m m7 0m m冲蚀坑。 ③ 槽大面阴极端部剥离部位糊料修补与伸腿结 成一体， 无分层现象。 ④ 7 ～ 1 1 阴极钢棒下渗铝， 1 0 ～ 1 1中缝处由于冷 裂缝造成渗铝至阻隔层。 从表面破损看，整个阴极仍是以冲蚀坑为主， 只 有两处中缝渗铝较深 ， 阴极端部的修补很成功， 其它 情况和中修前基本相似， 因此这次中修是成功的。 5 中修可行性探讨 根据多年筑炉实践经验， 我们认为电解槽在下列 条件下进行侧部中修是可行的。 1 侧部炭块氧化严重， 炉帮形成不好， 没有好的 经济指标，但阴极炉底基本完好平整， 无明显的隆起 现象。 2 进行保护性刨槽后 ，冷裂缝宽度不超过 5 ～ 7 m m， 且不能有大面积渗铝现象， 阴极块没有明显的横 向断裂纹 。 3 阴极表面冲蚀坑深度不得超过 1 0 0 m m 。 4 炉底压降不得超过 4 5 0 5 0 0 m V ， 阴极钢棒组 导电情况 良好 。 5 槽大面阴极端部处阴极有剥离脱落现象 ， 但 脱落块表面积不宜过大、 过宽或过深。 6 槽大面侧下部浇注料层由于渗碳作用造成体 积膨胀， 但整个渗碳区域上拱不得超过 2 0 m m 。 6 结 语 通过采用优化的中修方案， 将侧部破损的电解槽 进行中修后， 在保持技术条件稳定和优良经济指标的 情况下， 槽寿命可延长 5 0 0 8 0 0 d ， 提高了经济效益， 节约了大修费用。 收 稿 2 0 1 1 1 0 -1 0 上接 6 8页 E 卜一 图 1风机联锁提速控制启动条件 3 ． 4 转速高低极限保护环节 为了防止风机超负荷时超出机械传动轮的能力 值范围， 人为设定风机的高低限 高低极限 ， 风机每 次开到极限转速时 P L C自动调节控制回路 ， 保证设 备的稳定运行。 风机的高低转速极限保护设计为双重 保护首先是现场转速传感器模拟信号 4 ～ 2 0 m A信 号反馈给 P L C ，其次在 P L C程序中利用风机转速反 馈值编写一个转速比较程序， 见图 2 。 3 ． 5 联锁保护环节 为了保护风机的零件，在现场风机上安装监控和 保护的仪表设备， 利用现场仪表设备来在 P L C 程序中 二 二 保 护 停 车 输 出 设 定 值 一 I 保 护 停 车 输 出 图 2 比较模块 制作联锁保护程序， 及时控制风机的正常运转和维护。 3 ． 6 远程监控 为了风机的正常运转而远程监控，在 P L C编程 中利用比较功能来完成现场风机的每部分零件的工 作状况的报警情况， 操作工及时监控到风机的故障情 况来控制现场设备。 4 结 论 该系统采用了P L C技术后大大提高了除尘风机 操作的自动化程度，提高了风机的准确性和可靠性， 保证了设备的正常稳定运行 ， 降低了劳动强度， 减少 了大量的继电器、 接近开关和硬件界限等。该系统已 经在焦化行业使用， 实践证明， 在焦化厂恶劣的工作 条件下， 设备可靠运行， 提升了生产要求， 提高了灰尘 产量， 创造了很好的操作条件。 系统结构和操作简便， 有很好的可调节性 ， 充分满足工艺生产要求， 为除尘 风机操作提供了可视化的操作条件。 收稿 2 0 1 1 - 1 2 - 1 4