转炉一次除尘风机控制系统改造研究与应用.pdf

2 0 1 3 年第7 期 总 第 1 6 1期 冶 金 动 力 ME TAL L URG I C AL P OW E R 转炉一次除尘风机控制系统改造研究与应用 温兴河， 赵忠华， 朱建会 山东钢铁集 团莱钢 自动化部 ， 山东莱芜 2 7 1 1 0 4 【 摘要】 介绍了西门子系统在秦皇岛安丰钢铁一炼钢 O G风机房改造系统中的应用， 阐述了如何实现转 炉煤气的自动回收、 O G风机的启停以及转速自动调节、 参数监视、 停机保护、 参数历史趋势记录、 报警等功能。 【 关键词】 西门子 P L C ； 煤气回收； 顺序控制； 转速调节 【 中图分类号】T K 2 2 3 ． 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 3 0 7 0 0 8 3 0 3 Re c o n s t r u c t i o n a n d Ap p l i c a t i o n o f Co n t r o l S y s t e m o f Co nv e r t e r Pr i m a r y Dus t -f a n WEN Xi n g - h e ，Z HA0 Z h o n g - h u a ，Z HU J i a n h u i , 4 u t o m a t i o n D e p a r t m e n t ，L a i w u I r o n S t e e l C o ． ，S h a n d o n g I r o n a n d S t e e l G r o u p ，L a i w u ,S h a n d o n g 2 7 1 1 0 4 ,C 7 l 【 A b s t r a c t ] T h e a p p l i c a t i o n o f S i e me n s s y s t e m i n t h e O G f a n h o u s e r e c o n s t r u c t i o n s y s t e m 0 f N 0 ． 1 S t e e l P l a n t o f Q i n h u a n g d a o I r o n S t e e l C o ． ．L t d i s i n t r o d u c e d ．T h e f o l l o w i n g a s - p e c t s a r e e x p o u n d e d r e a l i z a t i o n o f a u t o ma t i c r e c o v e r y o f c o n v e r t e r g a s ，s t a r t a n d s t o p o f OG f a n a n d a u t o ma t i c a d j u s t m e n t o f r o t a t i n g s p e e d ，p a r a me t e r s m o n i t o ri n g ，o u t a g e p r o t e c t i o n ，h i s - t o r i c a l t r e n d r e c o r d s o f p a r a me t e r s ，a l a r m，e t c ． 【 Ke y w o r d s 】 S i e me n s P L C ；r e c o v e r y o f g a s ； s e q u e n t i a l c o n t r o l ；r o t a t i n g s p e e d r e g u l a t i n g 1 引言 秦皇岛安丰钢铁有限公司一炼钢 O G风机房控 制系统改造由莱钢 电子有限公司承担完成 。原来的 O G风机采用落后的液力耦合器实现调速控制 。该 方法不能实现风机的高低速自动控制，风机一直处 于高速状态，降低风机的运行寿命的同时还白白浪 费巨大的电能。改造后的O G风机采用高压变频器 调节 ，并且通过 P L C系统实现现场设备远程控制、 各测点参数的远程采集、 风机停机保护、 风机高低速 自动控制以及煤气回收系统的自动控制等功能。 2工艺原理 吹炼时产生的 1 4 0 0 ～ 1 6 0 0℃的转炉煤气， 在风 机的抽引下， 经活动烟罩和汽水烟道冷却至 9 0 0℃ 以下， 进入一级文氏管， 进行粗除尘和冷却并灭火。 然后煤气进入重力脱水器， 脱去水滴， 再进入二级文 氏管。 二级文氏管的矩形喉口开度大小， 依靠炉口微 差压自动调节， 在此进行精除尘。再经弯头脱水器、 水雾分离器、 脱水塔脱水、 最后进入风机。利用风机 机后正压， 依据煤气质量和其它条件， 煤气通过三通 切换阀的切换，经由放散烟囱向大气排放或经水封 逆止阀和鼓型水封送人煤气柜。系统流程图如图 1 所示。 图 1 转炉一次除尘流程图 3 原系统控制方式 秦皇岛安丰钢铁有限公司一炼钢 O G风机房原 系统采用液力耦合器控制，正常运行时风机一直处 于高速转动状态，浪费能源的同时也大大降低风机 和电机的使用寿命。 由于没有煤气柜， 转炉产生的煤 气全部放散， 极大的浪费了能源。 液力耦合器是一种利用液体介质传递转速的机 械设备， 其主动输入轴端与原传动机相连接， 从动输 出轴端与负载轴端连接，通过执行机构控制勺管调 节工作腔的充液量。从而改变传递扭矩和输出转速 8 4 冶 金 动 力 M匝T AL L URGI CA L P ‘ R 2 0 1 3 年第 7 期 总 第 1 6 1期 来调节输出轴的转速． 使输出轴的转速得以改变， 连 续改变勺管的位置调节工作腔的充液量，输出转速 可 以得到低于输入转速的无级调节。风机 的控制为 简单的手动控制，每次风机启动时由操作人员通过 调节现场的手操器， 输出4 ～ 2 0 m A信号送至液力偶 合器上的电动执行机构。通过偶合器带动风机逐步 启动至高速运行 。 该控制方式非常落后 ，浪费了巨大的能源而且 风机的运行状态和参数得不到监测与控制，已逐步 被淘汰。 4 改造策略研究与应用 4 ． 1 风机控制要求 转炉不吹炼时， 风机低速运行 ； 当氧枪降至吹炼 位时，风机升速至高速运行；当风机没有高速运行 时， 不允许开氧。 ‘ 4 ． 2 煤气回收控制要求 当氧枪降至吹炼位时， 风机提至高速运行。 当煤 气中0 含量小于要求值、 C O含量大于要求值、 煤气 柜允许回收、 设备无故障等条件都满足时， 打开水封 逆止阀， 到位后三通阀回收侧打开， 转炉煤气经水封 逆止阀、 鼓形水封 ， 进人转炉煤气总管 ， 再通过管道 送人转炉煤气柜后， 转炉煤气被回收储存。 当煤气中 0 含量小于要求值、 C O含量大于要求值、 煤气柜拒 绝回收、 设备出现故障等任一条件满足时 ， 三通阀放 散侧打开 ， 到位后关闭水封逆止阀， 转炉煤气经三通 。 阀送人燃烧放散塔 ， 再经点火装置点燃放散 。 4 ． 3 系统结构 秦 皇岛安 丰钢铁有 限公 司一炼钢 O G风机房 P L C控制系统西 门子 S 7 3 0 0系列 P L C E T 2 0 0远程 站方式， 用于 O G风机房系统控制及检测。 在 O G风 机房低配室安装 1 P L C 柜 ， 完成 O G风机房系统的参 数采集。 主控室设监控站两台， 实现对 O G风机房系 统运行工艺的监视和设备操作。 运行软件包括 Wi n d o w s X P P r o f e s s i o n a l 操作系 统； Wi n C C 6 ． 2人机界面件； S E T P 7／ 5 ． 4编程软件。 4 ． 4系统通讯 一 次风机房 P L C系统通过 D P总线与高压变频 器 S 7 2 0 0 P L C系统进行通讯 。 通过工业 以太网与转 炉主控室以及煤气柜进行通讯。系统网络图如图2 所示。 图 2 系统 网络图 4 ． 5 系统功能的实现 4 ． 5 ． 1 O G风机房系统各参数采集 人机监控画面中主要包含煤气管道参数、风机 参数、 电机参数、 变频参数、 油站参数、 各位置 C O浓 度以及各参数报警和历史趋势记录等。 4 ．5 ．2 风机的远程启停以及转速 自 动控制 通过远程控制高压变频器系统，实现风机的远 程启停以及三台风机之间的切换。 此外， 实现了风机 的高低速自动切换。控制逻辑图如图 3 所示。 图3 风机高低速自动调节逻辑图 4 ． 5 ． 3 煤气回收 放散 自动控制 煤气回收自动控制的关键在于阀门的顺序控制 2 0 1 3 年第 7 期 总 第 1 6 1期 冶 金 动 力 ME T A L L U R G I C A L P O WE R 8 5 及旁通放散阀的自动打开。 控制逻辑图如图4 所示。 5 结束语 图4 煤气回收系统控制逻辑图 秦皇岛安丰钢铁有限公司一炼钢 O G风机房改 造投运以来，风机高低速自动切换正常且升降速过 程稳定； 煤气回收与放散自动切换控制正常。 该系统 完全满足了现场工艺设备的控制要求，集现场数据 采集与记录、 风机、 电机控制、 煤气自动回收与放散、 风机联锁保护等多功能与一体，将先进的自动控制 技术与现场设备的适用性有效结合起来，及时有效 的解决了制约生产的瓶颈问题 ， 保证 了系统的稳定 、 高效运行。 收稿 日期 2 0 1 3 0 1 2 9 作者简介 温兴河 1 9 8 6 一 ， 男 ， 2 0 0 8 年毕业于吉林大学， 大学本科， 助理工程 师， 现从事 自动化仪 表方 面技术工作。 上接 第 8 2页 3 程序试试监控数据包发送与接收失败位 “ E r r o r ” 。当程序检测到每台氮透第一个数据包发送 失败时， 直接跳转至发送下一台氮透数据包。 程序运行流程图如图 4所示。 程序实现部分代码分数据包顺序发送代码和通 讯故障跳转代码两部分。因篇幅所限， 不在此详列。 4 结束语 经过测试， 采用 s 7 2 0 0与英格索兰氮透通讯， 4 台氮透全部正常运行时 ，数据采集周期为 4 ． 8 s 。3 台氮透运行时 ， 数据采集周期为 3 ． 7 s 。2台氮透运 行时， 数据采集周期为 2 ． 6 s 。 实践证明， 在该模式下 运行， 氮透的启动或者停止， 对上位机的数据采集过 程没有任何影响， 提高了数据通讯过程容错性。 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 1 5 作者简介 童健 1 9 7 4 一 ， 男． 1 9 9 4年7 月毕业于本溪冶金高等专科 学校工业自动化仪表。大专学历． 2 0 1 3 年 2 月毕业于浙江大学远程 教育学院电气工程。 本科学历， 学士学位． 工程师， 现从事仪控自动化 专业的技术管理和气体厂的设备管理工作。 图 4 程序运行流程图