技術頻道

      西門子S7-300 PLC在轉爐汽化冷卻系統中的應用

        1 引言

        當前轉爐煉鋼的煙汽除塵系統大都采用og法,這種方式的除塵系統可分為三大部分,既汽包及余熱鍋爐部分、汽包供水部分及煤氣回收部分。而汽包及余熱鍋爐和汽包供水兩大部分是轉爐煉鋼的必不可少的,該系統用來清除轉爐煙汽中的粉塵、降低煙汽的溫度以及吸收蒸汽節約能源等多重作用,因此它的自動化控制也非常重要。本文著重闡述了采用西門子s7-300型plc對轉爐汽化冷卻的自動化控制。

        2 系統介紹

        2.1 控制要求

        汽化冷卻系統主要控制以下兩大控制設備:

        (1) 汽包系統

        汽包給水閥、汽包主汽閥、汽包放汽閥、汽包加熱閥、汽包1#、2#排污閥、汽包緊急放水閥、汽包1#、2#給水泵;1#、2#強制循環泵、1#強制循環泵出口閥、2#強制循環泵出口閥、強制循環泵旁通閥;

        (2) 蓄熱器系統

        蓄熱器補水閥、蓄熱器充汽閥、蓄熱器放散閥、1#、2#軟水泵。

        根據工藝要求要對汽包水位、汽包蒸汽閥前壓力、蓄熱器水位、除氧器進汽閥前壓力進行自動調節,工藝示意圖見圖1。

        2.2 系統的配置與構成

        系統采用兩套西門子s7-300

        plc,其中一套置于31m,另一套置于地面,31m處的plc控制汽包系統,地面的plc控制蓄熱器系統。兩套plc除了信號模板不同,其它模板選型都相同。

        在監控系統的選擇上,為了和西門子plc通訊的方便性以及本身功能的強大性,使用wincc監控軟件實現重要的設備操作記錄和重要數據的歷史存檔,并提供重要數據的聲光報警,為整個生產中出現的故障進行及時預警,并提出相應的處理方法。

        系統配置功能圖如圖2所示。

        3 控制功能

        3.1閥位控制

        汽化冷卻系統中基本上是電動閥,為了設備的安全,要進行聯鎖,包括按鈕互鎖、正反轉輸出互鎖、正反轉反饋運行互鎖以及限位開關,必要時可通過畫面解除限位聯鎖。

        3.2 泵控制

        給水泵、軟水泵、循環泵:一運一備,互為備用,當工作泵(運行泵)出現故障時,馬上啟動備用泵。一旦備用泵啟動,則另一個泵就作為備用泵備用。

        3.3 儀表回路調節

        除汽包水位調節外,其他3個調節都采用pid自動調節。

        對于汽包水位給水調節,由于引起汽包水位變化的因素較多,如儲水量、水位下汽包容積、鍋爐負荷、燃燒工況、給水壓力等,加上鍋爐特有的虛假水位現象,簡單的單回路控制難以滿足對控制的要求,尤其是對于煉鋼廠這樣的工況變化頻繁,變化幅度大,對于水位的控制來說僅僅使用傳統的儀表控制是非常困難的,即使是使用了專用的進口多回路可編程調節儀表對水位進行控制,也僅能夠在工況穩定的情況下滿足控制的需要,而當工況產生突變時,儀表則根本無法對水位進行控制。為此,我們采用了先進的三沖量控制技術對水位進行動態調節。雖然影響因素較多,但其中主要是蒸汽流量和給水流量,其原理如圖3所示。

        我們采用前饋-串級控制系統,方框圖見圖4。其前饋為蒸汽流量,圖4中:gc—調節器; gv—調節閥; go—控制對象;

        fw—給水流量干擾; fd—蒸汽流量干擾;

        加上汽包水位和給水流量的串級控制,當負荷穩定時,蒸汽流量和給水流量基本不變,由液位主控回路反饋閉環控制。當負荷變化較大時,蒸汽流量突然變化,其測量值不經調節器直接加到加法器,控制加水閥,所以滯后小,超前作用強,避免了虛假液位帶來的誤動作。

        控制方式:當水位低于-100mm時,主調節閥開度在100,當水位上升到-50mm時,開度在60,以后每當水位上升20mm,開度就依次關閉10,當水位上升至-10mm時,開度保持在40,一旦水位上升到50mm,則開度保持在20,當水位升至100,則開度為0,若判斷水位還在上升,則停止給水泵。

        3.4 監控畫面

        系統監控操作畫面包括:方便工人操作的監控畫面和為軟件工程師提供接口的整定畫面。

        操作員畫面向操作人員提供了各種數據、曲線,顯示內容豐富鮮明、操作簡捷可靠,即可以用光電鼠標操作,也可用鍵盤操作。

        畫面中主體設備位置確切,工作狀態形象生動,各種參數“就地顯示”,整個系統運行工況集于一屏,一目了然,操作非常方便,同時也方便維修工處理故障。

        工程師畫面為軟件工程師提供了進行系統整定的良好界面,是工程師在調節中進行參數修改和設定的重要環境,也是自控系統的核心。

        4 結束語

        該系統自投運以來,運行十分穩定可靠,故障率極低,所有信號處理及聯鎖控制均在plc內自動完成,并可通過mmi進行在線監控及歷史記錄分析,使得電氣線路變得十分簡捷、可靠,減少了不安全因素,有效地提高了勞動生產率,改善了工作人員的工作環境,減輕了工作人員的勞動強度,取得了十分顯著的經濟效益。由于該控制系統取得了極好的經濟效益,具有很強的實用性、可移植性,在本行業及其它相關行業具有很高的推廣價值。

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