运用PLC技术开发高炉鼓风机开机试验专用平台.pdf

科技信 富 工程 技 术 运用 P L C技 开发高炉鼓风机开相试验毫用平台 山东莱芜钢铁集 团有限公司 自动化部 李兴旺 刘丽英 [ 摘要 】 运用 P L C技 术， 开发 专用的 高炉鼓风机 开机试验平 台， 并与监控平 台一体化 ， 缩短 了检修 时间， 提 高了安全 系数 ， 提 高了炼 铁产量。 [ 关键词 ] P L C技术 高炉鼓风机 开机试验平 台 1 ． 概述 高炉鼓风机在炼铁工艺总担负着重要 的责任 ， 是制约高炉生产 、 顺 产的重要因素之一。 为了保障在生产期间万无一失， 一般在检修后再次 开机之前 ， 需要进行风机保护系统实验 。运用 昆腾 P L C技术 ， 开发实验 平 台， 减少试验 步骤 ， 缩短开机试验时间 ， 提高试验仿真度和可靠性 ， 提 高整个炼铁生产线 的安全性和产量。 2 ． 现状 按照现有 的做法 ， 开机实验需要断开几个重要测点的测量线路 ， 采 用信号发生器加信号， 同时打开组态软件 ， 在程序内部强制数据， 以模 仿实际运行时的工况。 在试验过程 中， 需要至少 2个现场操作人员 、 1 名 程序员、 2 名仪表检修人员协同工作， 在试验结束后 ， 需要在程序内部取 消强制信号， 断开信号发生器， 重新接线。存在以下问题 1 每次试验都需要 3个专业 ， 至少 5 人协 同工作 ， 工作效率低下。 2 一次试验需要超过一个小时时间 ， 延误 高炉复风 ， 影响产量 。 3 仿真度低， 模拟信号由人手动改变数值， 不能模拟实际运行时 的参数变化 。 4 存在隐患 ， 每次试 验结束后 ， 需要解 除信号强制 ， 并 重新 接线 ， 存在人为因素的隐患 。 3 ． 方案 经过系统学 习与论证 ，我们提出 了开发高炉鼓风机专用开机实验 平台的计划 ， 该平 台开发后 ， 应具有 以下特点 1 试 验只需一个操作人员就可 自主完成 ； 2 该 平台应与风机监视画面一体化 ， 进行试验时不需要进行软件 平台切换 ； 3 高仿真度 ， 应该能够 真实 的模拟运行时的参数变化 ； 4 试验画面友好 ， 可视化程度高 ； 5 在试验结束后 ， 应该具有 自动复位强制参数 功能 。 4 。 实施 利用高炉大修机会， 我们率先在莱钢老区热电厂5 风机进行了实 施 。 该风机控制系统采用 Q u a n t u m系列 P L C， C P U采用双 6 7 1 6 0冗余 配 置 ，系统总线采用远程 R I O分布式 总线 ，编程软 件采用 U n i t y P r o X L 3 ．0 ， 监控 画顽采用 I F I X 4 ． 5 。硬件及网络配置如下图 l所示 ， 该系统 主 要实现 以下功能 4 ． 1仪控功能 图 1硬件配置 主要实现数据的采集 、 显示， 并对一些重要参数进行 P I D调节 ， 调 节回路有两种工作方式 自动， 手动。自动 由 D C S 根据输入设定值， 自 动调节阀门开度； 手动 由操作人员用手操器操作阀门开度， 画面上跟 踪此阀门开度。两种工作方式的优先顺序是 手动最高， 自动次之。 4 ． 2防喘控制 当鼓风机送风 量减小 ， 出口压力升高时， 鼓风机就容易出现喘振。 在风机 不同的静 叶角度下 ， 造成喘振 的喉部差压和排气压力不 同， 在一定静叶角度下 ， 分别测 出一 系列工况点 以及造成喘振 的喘振点 ， 将 各个测试角度下的喘振点相连， 绘制出喘振曲线； 将喘振曲线沿着工况 点下移一定百分比， 绘制出防喘线。鼓风机正常工作时， 其工作点是在 防喘线以下运行的， 若越过防喘线则防喘阀动作， 进行放风 ， 以防喘振 的出现。 根据工艺要求， 采用了模拟加数字的控制方法， 在调节范围内， 常 规 P I D调节起作用 ， 在紧急情况下， 数字调节起作用， 使风机的防喘阀 迅速 打开， 解除紧急情况 ， 调节框 图如下 图 2防喘振 控制框 图 4 3逆 流判断和保护 对逆流判 断采用 了三个喉差开关三选二的方式 ，控制检测策略为 若机组正常运行过程 中，检测到三个喉部压差开关 中有两个 同时低于 报警设定值 ， 则说明发生了逆流， 机组立即转入逆流保护， 若只有一个 喉差 开关检测到低于设定值 ， 则系统正常运行 ， 操作人员可对出现问题 的信号进行适 当的检查 ， 看是由于什么原因造成信号偏高 ， 既保护了机 组又防止 了误停机的发生。 4 ． 4安全运行闭环控制 在机组运行过程中，当进风温度高或由于出现逆流信号或手动转 入安全运行指令时， 机组就自动进入安全运行 ， 此时， 防喘阀应全开， 如 果此时防喘阀出现故障， 打不开， 则会使机组进入喘振工况， 并最终导 致机组损坏 ， 为了保护机组的安全， 我们在此处采用了闭环控制， 控制 方法 当进入安全运行状态后 3秒 ， 若 防喘 阀接近开关位置反馈信号和 常规位置反馈信号都没有检测到全开， 则报警仪上出现声光报警“ 防喘 阀故障” ， 并立即停机， 若有一个位置反馈信号指示全开， 则系统将保持 机组正常运行 ， 既保护 了机组又防止了误停机的发生。 5 ． 试验平台的开发 1 编写了喉差、 排气压力、 转速信号模拟程序块 ， 在试验时能进行 多工况模拟， 由程序自动完成。 2 在监控画面 中增加了一副开机试验专用画面 ， 在监 控软件平台 中就可 以进行操作。 图 3 3 在试验过程 中， 可在 喘振 画面中实时查看工况点 的画面 ， 以观 察防喘阀在哪个点开始动作。 下转第 3 4 0 页 ．- - 3 3 9．．． 科技信息 工 程技 术 P P R管在设计与旋工巾应注意昀问题 沈阳水务集团有限公 司 张铁 弘 [ 摘要] 本文介绍 P P R管的特点及其公称压力的选用、 敷设方式、 施工安装及试压。 [ 关键词】 P P R管 公称压力 线膨胀系数 热熔连接 直接埋设 隐蔽敷设 水压试验 在建筑给水系统中， 曾长期占绝对统治地位的镀锌钢管由于存在一 个致命的缺点在使用 1 ～ 2 年后镀层就会脱落而使管道内壁腐蚀， 污 染供水水质， 出现“ 黄水” 现象 较为普遍。1 9 9 9 年底建设部、 国家经贸 委 、 质量技术监督局 、 建材局联合下发 关于在 住宅建设中淘汰落后产 品的通知 以下简称 通知 ， 其中禁止使用的淘汰产品就有用于室内 给水管道的冷镀锌钢管。 通知 的下发， 使新型的给水管材在全国的推 广 应 用起 到 了巨大 的推动作 用 。据 了解 ，截 止到 2 0 0 9年 底在 全 国 P P R管在住宅 房地产 行业使用 已经非常普及 。 建筑给水聚丙烯管 P P R 和其它新型给水管材 ①聚氯乙烯类 P V C U ； ②聚乙烯类 P E X； ③聚丙烯类 P P B ； ④工程塑料类 A B S ； ⑤ 复合管材类 钢塑、 铝塑复合管 相比， P P R的特点 1 无毒、 卫生。P P - R管的原料是聚丙烯和聚乙烯， 其分子式中只 有 C和H 两 种元素， 无其他有毒的改性剂。 P P R管在生产使用、 废弃 全过程中均不 会对环境及人体产生不利影响 ， 是真正的绿色管材 。 2 耐热 、 保温性 能好。P P R管的最高耐热温度 可达 1 3 1 ． 3 ℃ ， 最 高使用温度 为 9 5 ℃， 长期 5 0年 内 使用 温度为 7 0 C， P P R管 的导 热 系数只有钢管 的 1 ／ 2 0 0， 具有 良好 的保温和节能性能。 3 安装方便且是永久性连接 。P P R管连接后在无压力破坏下及 在正常工作条件下真正实现 5 O年 内不渗漏。 4 原料可回收且对环境不会造成污染 。 也有连接方便可靠 热熔 使管材与管件在冷却后连接成为一个整体 ， 价格低廉 在现阶段所有 的新 型给水管材 中 ， P P R管是最便 宜的 的优 点 ， 具有 良好 的推广前 景 和显著的社会效益 、 经济效益。 因此虽 然它出现相对最晚 ， 但很快就 受到建设和施工单位 的青睐 ， 迅速成为后起之 秀。 1 ． 公称压力的选用 给水聚丙烯管 P P R 公称压力的选用， 应根据长期工作的最高水 温、 承受的水压力和 要求使用年限而确定。对于 P P - R管， 我们应当十 分关注说选管材 的公称压力值。 公称 压力是指管材在介质温度为 2 O o c ， 使用年限为 5 O 年， 以 M P a 为单位的允许压力。P P - R管的壁厚按公 称压 力等级 MP a 分 为 P N1 ． 0 、 P N1 ． 2 5 、 P N1 ．6 、 P N 2 ．0、 P N 2 ． 5五个 系列 。 一 般规定冷水管压力等级最小为 P N 1 ． 0 ， 热水管最小为 P N 2 ． 0 ， 是考虑 管道长期使用寿命以及施工和实际使用中非正常因素， 为安全需要， 冷 水管选用的公称压力等级应 按系统最大工作压力乘上 1 ．5倍安全系 数 ， 热水 管选用 的公称压力等级不小于 3 ． 0 倍 系统最大工作压力。 2 ．管道 的伸缩 变形及暗设 P P R管 的线膨胀 系数较大0 【 0 ． 1 6 m m ， m K ， 因此随着温度的变化， 管道长度将发 生显著变化。防止管道变 形措施 ， 主要 是抑制轴 向伸缩 或让其 自由伸缩 ， 为此 P P - R管宜采用 暗 设 。 暗设的方式有直接埋设和隐蔽敷设两种形式 。 直接埋设是将 管道埋 设在墙体或楼 地 面的地坪层内 ， 管周围填塞满水泥砂浆。隐蔽敷设是 指将管道露空敷设在 管道井、 吊顶、 架空层、 管窿内或用装饰挡板遮盖。 直接埋设的优点 1 容易解决热 膨胀 。 直接嵌墙或在建筑面层内埋设 ， 可利用其摩擦 力克服管道因温差引起 的膨胀力 。 2 有利于隔热 、 防火。 3 _ 管道的连接管道的连接方式 ， 应根据管道的敷设形式和管道周围 的施工空间来选定 。一般均应采用 热熔连接 ；热熔机具难 以操作的地 方 ， 宜采用电熔连接 ； P P R管与金属管道及其配件 、 卫生沽具的接 口的 连接 ， 采 用丝扣或法兰连接 。规程推荐热熔连接为主要连接方式 ， 因为 它的接口强度在三种连接方式中最高， 管材与管件在冷却后连接成为一 个 整体 。 因热 熔连接在操作 时和其他 的连接方式不同， 一般情况下都采 用热熔连接 。在 热熔连接 中应按 以下步骤进 行 A ． 热熔工具接通电源 ， 到达工作 温度指示 灯亮 后方能开始操作 。B ． 切割管材 须端面垂 直于管 轴线， 切割可使用管子剪刀或管道切割机 ， 必要时可用锋利的钢锯， 但 要对其断面去除毛边和毛刺。c _ 管材与管件连接端面必须清洁、 干燥、 无 油。 在施工中必须要注意施工环境。 D ． 用卡尺和合适的笔在管端测量并 绘出热熔深度， 热熔深度符合规范要求。E ． 连接时， 无旋转地把管端导 入加热套 内， 插入所标 志的深度 ， 同时无旋 转地把 管件推到加热头上 ， 达到规定的标志处。F ．达到加热时间后， 立即把管材与管件从加热套与 加热头上同时取下 ， 迅 速无旋转地直线均匀插入到所标深度 ， 使接头处 形成均匀凸缘。G．在表一 中规定的加工时间内， 刚熔接好的接头还可较 正， 但严禁旋 转。 因此在管道安装前需 要对操作工人进行技术培训 ， 掌握 必须的操作要 点， 是保证施工质量的关键 。特别提示 1 在管材 、 管件 的加热时 ， 必 须是无旋转地推 到加 热机具上 ， 并达到相应 的熔接深度 2 在规定的加工时间内 冈 4 熔接好的接头允许 立即校正， 但严禁旋转 3 在规定的冷却时间内， 因扶好管材管件， 使它不受扭、 受 弯和受拉 以上三点是保证热熔连接质量的关键 。 4 ． 管道系统的水压试验 管道系统完成后 的水压试验方法应按照 建 筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 G B 5 0 2 4 2 --2 0 0 2 执行， 见 第 4 2 1 条及 6 2 1条 检验方法中的塑料管道系统 。但 对 于 P P - R管 而 言， 由于管材本身的特性 ， 其试验压力值建议按以下要求确定 1 冷水 管的试验 压力 ，应 为管道 系统设计 工作 压力 的 1 ． 5倍 ，但不得 小于 1 ．0 MP a ； 2 热水管试验压力 ， 应为管道 系统 设计工作压力的 2 ． 0倍 ， 但 不得小于 1 ． 5 MP a ； 5 ． 管道布置要求 由于P P R管抗冲击性能较差 ， 在设计阶段使就应考虑避开各种 容易遭受损伤的部位， 比如 1 避免靠近热源； 2 直埋于墙体或地坪面 层 的管道在设计时应注有定位尺寸 ， 施工 隐蔽后 在经过的部位一定要 做出标记尤其是经过客厅、 餐厅或其他公共活动房间 的部位； 这是避 免在二次装修 时损坏管道的有效措施。 P P R管道从其性能来看 ， P P R管适宜暗敷。 施工单位应在工程竣 工后在管道 暗敷处做 出明确 的标记 ，避免装修时对管道造成损坏。在 P P R管道施工 中应 严格按照施工工序及施工方法施工 ，才能保证管 道使用后 无后患。 参考文献 [ 1 ] 建筑给水聚丙烯 P P R 工程技术规程 D B J ／ c T 5 o 1 --9 9 [ 2 ] 建筑给水排 水及采 暖工程施工质量验收规 范} GB 5 0 2 4 2 --2 0 0 2 上接第 3 3 9 页 图 4 4 在程序中增加了自动恢复程序段， 在程序结束后， 点击试验退 出， 所有的参数取消强制 ， 回到实际测量状 态。本平台具有 自动退 出功 能 ， 在 电动门后或 自动主气 门后 蒸汽压力达 到 0 ． 1 Mp a时 ， 自动退 出试 验，以防止误操作或其他意外情况造成蒸汽进入机组，损坏叶片等事 故 。 6 ． 结束语 该平台运用后 ， 经过一年多的运用 ， 收到 了良好 的收益 。平均每次 开机试验只需 1 5 分钟， 一个操作人员就能完成。大大的缩短了检修时 间 ， 节省 了人力资 源 ， 提高 了高炉 的产 量 ， 提高 了炼铁生产线 的安 全系 数 ， 可在钢铁行业 内广泛推广。 参考文献 ． [ 1 ] 斯特纳森编著． 工业自 动化及过程控制 美 [ J ] ．科学出版社 [ 2 ] 杨诗成编著． 轴流风机． 高等教育 出版社