Quantum系列在煉鋼除塵上的應用
濟鋼新建120t轉爐工程中充分利用了當今世界和國內領先的自動化除塵技術。
整個除塵系統一共分四部分:1)二次煙氣除塵系統。通過一臺引風機,把從轉爐由管道送來的煙氣,經除塵器凈化后,排到大氣中,以達到環保的目的;2)副原料除塵系統。主要包括副原料除塵主電動機、液力耦合器、風機及其輔助潤滑油系統、冷卻水等的過程工藝參數檢測、顯示、報警聯鎖、風機自動調速等。3)LF爐除塵系統。主要包括LF爐除塵主電動機、風機、風機入口閥、除塵器等的過程工藝參數數檢測、顯示、報警聯鎖等。4)混鐵爐除塵系統。主要包括混鐵爐除塵主電機、液力禍合器、風機及其輔助潤滑油系統、冷卻水等的過程工藝參數檢測、顯示、報警聯鎖、風機自動調速等。
自動化控制系統采用集中/分布式結構,由4套Quantum控制器CPU53414和4臺工業微機監控站構成集散控制系統,分別用于二次煙氣除塵系統、副原料除塵系統、LF爐除塵系統、混鐵爐除塵系統,Quantum控制器數據處理速度達 0.09-0.45ms/K,采用RIO擴展方式,通過同軸電纜把本地主機(CPU)與遠程I/O站相連,采用MB+網,將一系列TSXMomentum 連接在CPU處理器上實現對現場設備的數據采集及控制。采用環形以太網實現PLC之間及PLC與監控管理級的數據互鎖、數據采集與控制。監控站與服務器之間采用TCP/IP協議傳輸。
系統采用的控制編程軟件Concept2.5是基于Windows2000操作環境的編程工具。結合運用梯形邏輯LD控制及功能塊FBD,將固定的算法及頻繁使用的邏輯定義成DFB塊,在需要使用時隨時調用。系統定義的DFB塊有:起動起點終點判斷、設備起動遲滯檢測、風機速度調節等。系統的控制軟件由二次煙氣除塵系統、副原料除塵系統、LF爐除塵系統、混鐵爐除塵系統四部分的程序組成。
監控系統設有4個操作站,分別為:二次煙氣除塵系統、副原料除塵系統、LF爐除塵系統、混鐵爐除塵系統。SCADA軟件采用MonitorProV7軟件開發平臺,完成過程工藝參數的檢測與控制、電氣設備的操作和運行監控等功能。實現工藝參數的監控、報警聯鎖參數的設定及報警狀態的監控等。MonitorProV7軟件是網絡版,采用Client/Server結構,即本客戶端的數據顯示、設備狀態監控與操作標簽均在服務器端建立,CRT操作均通過服務器轉發到PLC,以完成對生產過程設備的操作與監控。各操作站的使用權通過操作權限來選擇。
該操作系統有四點關鍵技術:
一、混鐵爐除塵風機調速
通過調節禍合器勺管的位置來調節風機的轉速。在自動狀態時,由PLC根據混鐵爐罩口閥門和鐵水預處理除塵總管上閥門的開關情況組合出三種風量狀態:1)混鐵爐罩口閥打開,鐵水預處理除塵閥打開,風機轉速為720r/min;2)混鐵爐罩口閥關閉,鐵水預處理除塵閥門打開,風機轉速為195r/min;3)混鐵爐罩口閥打開,鐵水預處理除塵閥門關閉,風機轉速為514r/min。根據工況的不同,系統自動調節除塵風機的風量,從而達到節能運轉的目的。混鐵爐及鐵水預處理的工況由以太網上的其他PLC取得。經過邏輯運算,自動調節風機運行在高速 (720r/min)、中速(514r/min)或低速(195r/min)狀態。手動時可以用給定閥門開度的方式直接操作閥門,用于停機歸零、閥門校驗和手動調速。點擊閥門閥位參數,可調出風機轉速調節控制畫面,以選擇手動/自動調速及手動調節。
二、二次除塵風機調速
通過調節耦合器勺管的位置來調節風機的轉速,在自動狀態時,由PLC根據轉爐兌鐵位(閥門全開)和轉爐吹煉(閥門中位)兩種工作狀態,自動調節除塵系統的兩種組合風量:兌鐵水時,組合風量為950000m3/h,吹煉時組合風量為55000m3 /h。為節能,在兌鐵水工況組合風量下,除塵風機的液力禍合器在額定轉速下運轉;在吹煉位時耦合器低速運轉。從而達到節能運轉的目的。
轉爐的工作狀態由以太網上的相關PLC取得。經過邏輯運算,自動調節風機運行在高速(720r/min)或低速(417r/min)狀態。手動時可以用給定閥門開度的方式直接操作閥門,用于停機歸零、閥門校驗和手動調速。點擊閥門閥位參數,可調出風機轉速調節控制畫面,以選擇手動自動調速及手動調節。
三、溫度檢測單元
包括耦合器徑向軸瓦溫度檢測,油溫檢測,電機定子溫度檢測,電機及風機軸瓦溫度檢測等。溫度檢測均采用鉑電阻Pt100,耦合器測溫經綜合參數測試儀顯示并輸出給PLC,其他測溫直接到PLC的熱電阻輸入模塊檢測。
四、數據采集與監控單元
現場電動機及風機溫度信號由現場直接進人PLC的熱電阻采集模塊140ARI03000。耦合器所有信號經綜合參數測試儀顯示并輸出4~20mA標準信號進入PLC的模擬量輸入模塊140ARI03000。風機軸振動檢測經現場顯示表顯示并輸出 4~20mA標準信號進人PLC摸擬量輸入模塊。
自動化程度高是整個系統穩定運行的關鍵。由于實現了自動對接啟動閥門,除塵系統有如下優點:系統運行穩定可靠,除塵效率高,操作工人勞動強度低,管理維護方便,有效制止粉塵危害。經環保部門檢測,除塵系統的煙氣排放濃度都在20mg/m3排放標準以內。

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