基于PLC控制的转炉煤气回收系统.pdf

第 5期 总第 1 7 4期 2 0 1 2年 1 O月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NGAUT MATI N NO ．5 c t ． 文 章 编 号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 2 0 5 0 1 4 3 0 2 基于 P L C控制的转炉煤气回收系统 卢冬冬 ，李蓓娜 ，肖有 洋 山东钢铁集 团 莱钢 自动化部 ．山东 莱芜 2 7 1 1 0 4 摘要 结合 P L C在转 炉煤 气回收系统 中的应用，重点论述 了 P L C的硬 件 系统组成 、技 术特点及 其程序控 制 流程 ，结合实际说 明了在该 系统 中 P I C控制充分 发挥 了其配 置灵 活、控 制通讯 可靠、编程 方便和 可现场调 试的优点。不仅保证 了生产 的稳定性 和安全 性，还 改善 了环境、提高 了经济效益。 关键 词 自动控制 ；煤 气；回收 中图分类号 F P 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 随着 自动化控制水平的不断提高， 转炉炼钢技术 也得 到 了合 理 的完善 ， 企业 在完 善炼 钢技 术 的过程 中， 相应对煤气回收系统 自控技术的要求也越来越高 。而 煤气 回收作 为转炉 炼 钢 系统 的重 要 环 节 ， 已被 认 定 为 今后 发展 的方 向 ， 它可 以补偿 炼 钢过程 中的能耗 ， 是 实 现“ 负能” 炼钢 的 主要手 段 。 1 转 炉煤 气 回收工 艺流 程简 介 转 炉在 吹炼过 程 中产 生大量 的高 温烟气 ， 其 中 c 0的和 F e O含量相当高， 为了保护环境 ， 防止污染 ， 需对转炉在炼钢过程中产生的烟气进行净化处理并回 收煤气。当炼钢产生的高温含尘煤气从炉 口出来后 ， 经冷 却 烟 道 吸 收 部 分 热 量，温 度 降 为 9 0 0 ℃ ～ l 0 0 0℃， 然后再进人文丘里洗涤塔 ， 高温烟气在塔内 上 部与 喷淋 水进行 热交 换 ， 同时 烟 尘 与 水雾 进行 撞 击 凝聚， 从而除去烟尘中的大部分粗颗粒 ， 且煤气温度迅 速 下降 ， 达 到 6 5。 C左 右 。煤 气 回收 的过 程 中 ， 在 风 机 出 口处装 有在 线 式 煤 气 分 析仪 。 当满 足 回收 条 件 时 ， 煤气 通过 三通 阀 、 水封 阀 、 盲板 阀后进 入煤 气柜 。若 不 能满足回收条件， 则通过放散阀进入放散塔在高空 自 动点 火燃 烧放 散 。 2煤 气 回收控 制 系统 组成 2 ． 1 系统配 置 P I C系 统 的 主 机 架 选 用 西 门 子 S 7 ～ 4 0 0系 列 ， C P U 为 4 1 4 2 I P 。 如 需 本 地 扩 展 ， 扩 展 机 架 采 用 S 7 3 0 0系列 的模 板 。 设置 2台上位机， 软件平 台选用 Wi n d o ws X P系 统， 每台均安装 S TE P 7编程软件及 Wi n C C开发版监 控软件， 上位机与 P L C采用 工业 以太 网通讯方式， 显 示器 采用 2 l英 寸 液 晶 L C D。在 试 运 行 一 段 时 间后 ， 从 效果 上 看 ， 硬 件 系统运 行可靠 ， 软 件应用 的 情况也 很 好 且刷 新 速度很 快 ， 再 加上 报警 和趋 势功 能 ， 不 仅满 足 了现场生产人员对工艺数值的监控要求 ， 而且也满足 了现场设备的控制以及数据记录的需要。 2 ． 2 操 作 流程 润滑油系统是保 障风机运行 的重要环节， 在风机 启 动之 前 ， 首先要 启 动油泵 。油 泵通 常是 一用一 备 ， 当 运行油泵因故障停止时 ， 备用油泵要立刻 自动连锁启 动。在油泵启动以后 ， 现场的生产人员要时刻关注油 压的变化， 当油压达到正常值时才允许启动风机 。 在整个烟气净化与回收的过程 中， 风机能否正常 运行相当重要 ， 一旦风机在回收的过程 中故障停机， 烟 气中携带的大量有毒高温气体就会泄漏， 所以对煤气 回收的 自动化控制方式要求很高。风机的全程 自动调 节取决于转炉本体发射过来 的信号 ， 即兑铁信号和出 钢信号 。当风机系统接收到转炉本体发射过来的“ 兑 铁” 信号后 ， 由 P L C程序 自动控制风机， 高速信号 由继 电器输 出到变频 器 ， 变 频 器按 照提 前设 定 好 的频 率 自 动运行升至高速， 当锤炼完毕后 ， 风机会 自动降为低 速。这样就顺利地完成了一次回收 ， 在下次回收之前 ， 风机一直会处于低速运行状态。另外 ， 风机在高低 速 切换 的 过程 中一 定要 平 稳 过 渡 ， 否侧 会 缩 短 电机 的使 收稿 [ } 期 2 0 1 2 0 3 ～ 2 O ；修阿 日期 2 0 1 2 0 4 2 0 作 者简介；卢 冬冬 1 9 8 5 一 ，男 ，内蒙古 丰镇人 ，工程师 ，本科 ，主要从事仪表 自动化方面的工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 4 机 械 工 程 与自 动 化 2 0 l 2年 第 5期 用 寿命 。 三通 阀、 旁通 阀、 水封逆止 阀作为煤气 回收、 放散 的核心装置 ， 其控制尤为重要 ， 通常分为就地控制和远 程 P L C控制 ， 当 P I C系统故 障时切换到现场 由就地 电控 柜控 制 。 在刚开始 回收煤气时 ， 由于 C O和氧气 的浓度没 有达到回收要求 ， 烟气通过烟道放散。当煤气分析仪 分析检测到 C O和氧气的浓度达到 回收要求时， 三通 阀会 自动从放散位切换 到 回收位 。反 之， 三通 阀就会从 回收位 切换到放散 位将煤气放散到 点火塔 自动点火 。 3 P L C控 制流 程 整个控制煤气 回收的 自动化程序都储存在 C P U 内， 而程序的修改可 由工程师在 S T E P 7软件内完成。 P L C程序 运行 流程 图如 图 1 所 示 。 吹炼开始 氧含量、一氧化碳含量分析仪表 竺 N Y 厂 雨 发出结束回 收信号 』 停止回收 图 1 PL C控 制流 程 图 煤气 回收发 生在 转 炉 吹炼 的过 程 中 的 ， 为 了能 顺 利 、 安全地回收煤气， 使用了可以在线连续测量的分析 仪表。其可靠度非常高， 在画面上的按钮打到 自动位 时 ， 当有转炉本体发送过来的吹炼信号， 且分析仪实时 显示的 C 0 体积分数大于 3 5 和 0 体积分数小 于 1 ． 3 9 ／ 6 含量在达标值之 内时， 同时还必需发 出煤气 回 收 信号 时才 可 以 回收煤 气 。煤气 的 回收流 程如 图 2所 示 。只有当图 2中的 l 3个信号都正常 时才能给风机 房发出回收信号 ， 如果任何一个信号不正常都不会产 生回收信号， 即不会进行煤气回收。 柜同 意回 收H 气 柜未满H炉前同 意回收H一文水 流量正常 墨 垡 堡 垒 墨 垂 堂 H 墨 垒 量 堂 H 垦 重 堑 垂 生 卜 产生回收信号 水封阀正常H 旁通阀正常 图 2煤 气 的 回 收 流 程 当氧含量和一氧化碳的含量都正常且有回收信号 发出时才进行阀门的动作 ， 三通阀切换到回收位 ， 关闭 旁通 阀， 同时打开水封逆止阀， 这样转炉煤气顺着煤气 管 道再 经过蝶 阀、 盲板 阀进入煤 气柜 内 。 在正 常运 行 的过 程 中 ， 当 氧含 量 和一 氧化 碳 的含 量不符合 回收要求时， 要立刻停止煤气 回收， 也就是说 当一氧化碳含量 体积分数 小于 3 5 ％或者是氧含量 体积分数 大于 1 ． 3 时程序会 自动停止煤气 回收， 同时监 控 画面会 发 出通 知 ， 告 诉 操 作 人 员 煤气 回收 已 停止 ， 而且会显示 出停止煤气回收的原因。 在 煤气 回收的整 个过程 中， 如果 发 生如下 情况 ， 煤 气 回收会 自动停 止 ， 以保 证 生产 系统 的安全运 行 ① 三 通 阀故 障 ； ②旁 通 阀 故 障 ； ③ 水 封 逆 止 阀故 障 ； ④P I C 系统电源故障 ； ⑤控制室没切换到回收位； ⑥启动紧急 放散 ； ⑦分析仪表没有正常工作； ⑧一 文水流量不正 常 ； ⑨炉前没有发出回收信号 ； ⑩风机故障； ⑩控制室 没 有切换 到 自动位 ； ⑥转炉 停止 吹炼 ； ⑩煤气 柜 高度 大 于设 定值 。 在回收系统因为上述原因停止煤气回收时， 一旦 回 收系统恢复正常， 则 P L C系统还会继续进行煤气回收。 4结 束语 此煤气 回收系统运行至今， 性能稳定 ， 满足 了工艺 要 求 ， 不仅 实现 了转炉 能源 的“ 再造 ” ， 还 打破 了传统 的 单 向式直线发展过程 ， 经济效益和环保效益相当显著。 参考文献 [ 1 ] 常浩 。 张建 国． 孟 令勇． 邯钢转 炉煤气 回收 系统 的 自动化 控制[ J ] ． 河北 冶金 ， 2 0 0 6 5 5 2 5 4 ． [ 2 ] 刘晓悦 ． 孙 洁， 侯宝 稳． 转炉煤气 回收控 制 系统 E J I ． 计算 机 工 程 与 设 计 ． 2 0 0 6 1 7 3 3 0 6 3 3 0 8 ． PLC b a s e d Co n v e r t e r Co a l Ga s Re c o v e r y S y s t e m LU Do ng - d o ng。LI Be i na．XI AO Yo u y an g La i ga n g Au t o ma t i o n De p a r t me n t ，S h a n d o ng I r o n 8 -S t e e l Gr o up Co ．，Lt d． ，La i wu 2 7 1 1 0 4，Ch i n a Ab s t r a c t C o mb i n i n g wi t h P LC i n t h e c o n v e r t e r g a s r e c o v e r y s y s t e m，t h i s p a p e r f o c u s e s O N t h e h a r d wa r e c o mp o s i t i o n，t e c h n i c a l f e a t u r e s a n d t h e p r o g r a m c o n t r o l f l o w o f t h e P LC s y s t e m．I n t h e s y s t e m ，P L C g i v e s f u l l p l a y t O i t s f l e x i b l e c o n f i g u r a t i o n，r c l i a b l e c o mm u n i c a t i o n ．e a s y p r o g r a mmi n g a n d d e b u g g i n g ，wh i c h n o t o n l y g u a r a n t e e s t h e p r o d u c t i o n s a f e t y a n d s t a b i l i t y，b u t a l s o i mp r o v e s e c o no mi c b e ne f i t s ． Ke y wo r d sa u t oma t i c c ont r ol ；c oa 1 ga s；r ec ov e r y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m