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电炉除尘自动控制系统 |
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作者：东北特钢集团 赵玉波 王萍 |
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摘要：本文主要介绍了电炉除尘控制系统的组成和调试过程。系统投运至今，运行稳定，收到很好的经济效益和社会
效益。
关键词：自动控制 PLC调试
1 引言
大连金牛股份有限公司环保治理工程——电炉除尘项目，由日本新日铁株式会社和无锡东方环境研究所合作完成。该项目采用炉盖四孔直排和屋顶罩相结合的除尘工艺，电炉产生的烟尘，绝大部分通过直排系统，即经过电炉第四孔，水冷滑套，燃烧沉降室，水冷管道，再经增压风机排出；另一小部分通过屋顶罩排出，两股烟尘在除尘器前汇合，经除尘器净化后由主风机排出。整个工艺过程根据电炉工况采用自动控制，大大降低了工人的劳动强度，彻底改变了冶炼时厂房内的烟尘污染状况，除尘效果十分明显。
2 自动控制系统的组成
除尘自动控制系统共分三大部分，分别由现场级（检测仪表、传感器和执行装置），基础自动化（PLC）和上位机组成。系统组态如图1所示。
图1 控制系统组态图
现场仪表主要检测工艺过程参数和设备运行状态参数，PLC及分布式I/O通过数据扫描采集信号并进行数据处理，然后根据控制要求向现场执行装置发出控制信号，完成控制功能。上位机一方面接收PLC的输入信号，另一方面根据控制要求向PLC发出控制指令，对工艺过程实现监控，同时实现过程数据管理功能。
2.1 现场级
该系统中需要检测的工艺参数较多，包括温度、压力、流量、转速、振动等等，其中参与控制的主要参数有风门阀入口温度，野风阀前烟气温度，除尘器差压等，另外还有一些设备运行状态参数，主要是监视和报警作用。系统工艺控制流程图如图2所示。系统根据检测到的工艺状态参数以及电炉工况模式，通过PLC或现场操作箱对现场的执行机构进行自动或手动控制，如控制滑套、风门阀、二次阀、野风阀等的开度，控制主风机和增压风机组的转速以及除尘器清灰等动作。
图2 除尘系统工艺控制流程图
2.2 基础自动化
该系统共有数字量信号180多个，模拟量信号30多个，采用西门子SIMATIC S7-300可编程控制器（CPU315—2DP），由于现场信号
比较分散，并且有些信号距离主站PLC柜较远，故现场另设一个分布式I/O站，通过Profibus—DP总线与主站进行通讯，系统PLC硬件配置如图3所示。
图3 PLC 硬件配置图
软件部分采用西门子STEP7 编程软件，模块化编程。系统主要控制过程有以下方面：
（1）主风机和增压风机控制：
根据电炉冶炼工况模式的不同，控制风门阀和二次阀的开度，调节系统风量。同时通过液力偶合器调节主风机和增压风机的转速，达到节能降耗的效果。
（2）滑套控制
根据增压风机风门阀前的烟气温度，自动调节滑套的开度，以控制直排系统风量和烟气温度，保护增压风机风门阀叶轮。
（3）野风阀控制
根据野风阀前烟气温度，控制野风阀的开关，从而控制进入除尘器的烟气温度，保护除尘器布袋不被高温烟尘烧坏。
（4）除尘器清灰控制
除尘器清灰系统分为定时和差压控制清灰两种，正常情况下，按照一定的时间间隔依次对除尘器各仓进行离线清灰。如果除尘器差压过大时，则系统自动缩短离线清灰间隔时间，以加快清灰速度。
（5）反吹气源控制
由于进入布袋的烟尘温度较高，为防止脉冲反吹时冷空气遇热凝露，使布袋拧结。需对气源进行净化和加热，使反吹气体保持在合适的温度范围内。
2. 3 上位机
系统上位机采用的是研华工控机，通过工业以太网与PLC进行远程通讯，通讯介质采用光纤，由网卡、交换机、光电转换模块、及PLC通讯模块组成。同时，该系统可与车间内其它工艺控制过程联网，组成二级网络，实现生产管理。画面监控采用西门子WINCC组态软件编程，界面友好，操作人员通过HMI可监控整个生产过程，并具有数据管理，报警和打印功能。
3 系统调试
系统安装完成后进行了调试，调试分冷调试和热调试。冷调试是在无负荷条件下进行的，热调试是系统通过冷调后，在有负荷条件下进行的。整个调试过程硬件部分和软件部分同时进行。
3.1 冷调试
冷调分单体调试和系统调试。单体调试是指对单个设备的运行调试，是系统调试的基础。包括所有的传感器元件、检测仪表输出、显示是否正常，参数调整是否正确，电机、液力偶合器、风机、阀门等执行装置，启动、运行状态是否正常。在PLC程序和HMI上监控它们的运行，出现问题及时排除，为下一步系统联调做好准备。系统调试是在单体调试结束后，所有设备运行正常的条件下，对整个控制系统进行的调试。包括系统中所有控制、联锁条件的调试，PLC控制程序的调试及HMI监控程序的调试等。
3.2 热调试
在系统冷调试结束后，进入热调试阶段，热调试是在带负荷的工况条件下，完成系统自动监控的调试。包括系统中一些重要的控制参数的调整。比如在不同的电炉工况下，直排系统和屋顶罩的风量是不同的，理论值和实际值总会有些差异，这就需要在实际生产工况下调整增压风机和主风机的转速，使其既满足排尘的要求，又节省能源。
4 结论
目前，该系统已投运三个多月，除尘效果良好，系统运行稳定。电炉正常运行的情况下，可不需人工干预，完全实现自动控制，与以前的除尘系统相比优势十分明显。实践表明，该系统的投入运行，彻底改善了电炉炼钢对环境造成的污染，提高了生产技术水平，降低了能源消耗，收到很好的经济效益和社会效益。(end)
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(4/30/2006) |
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