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煤氣鼓風(fēng)機(jī)組自動控制系統(tǒng)優(yōu)化

文檔作者：張述洪卞新亮孫華玉劉成匯文檔來源：山鋼股份濟(jì)南分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月11日
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第37卷第5期
2015年1O月
山 東
Shandong
冶 金
Metallurgy
Vol-37 No．5
October 2015
煤氣鼓風(fēng)機(jī)組自動控制系統(tǒng)優(yōu)化
張述洪，卞新亮，孫華玉，劉成匯
(山鋼股份濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南250101)
摘要：焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)組自動控制系統(tǒng)采)TJABB AC 800F DCS控制系統(tǒng)，主要完成鼓風(fēng)機(jī)組電氣控制、控制邏輯，可實(shí)現(xiàn)
鼓風(fēng)機(jī)組輔助油泵控制、盤車電機(jī)控制、吸力調(diào)節(jié)及安全運(yùn)行和連鎖保護(hù)等功能。優(yōu)化改進(jìn)后，各檢測點(diǎn)準(zhǔn)確有效，安全連
鎖控制有效穩(wěn)定運(yùn)行，滿足鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的控制要求。
關(guān)鍵詞：煤氣鼓風(fēng)機(jī)；控制系統(tǒng)；連鎖控制；自動調(diào)節(jié) 量
中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—4620(2015)05—0061—02
1 前言
山鋼股份濟(jì)南分公司化工廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)是焦
爐生產(chǎn)的心臟設(shè)施，它肩負(fù)著焦?fàn)t煤氣處理的重要
任務(wù)。由于焦?fàn)t系統(tǒng)為連續(xù)生產(chǎn)，要求其配套設(shè)施
必須先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定，以確保焦?fàn)t及化產(chǎn)系統(tǒng)的安
全生產(chǎn)。目前一系統(tǒng)化產(chǎn)2 、3 煤氣鼓風(fēng)機(jī)是德國
西門子公司的SL7．0a型單級離心式煤氣風(fēng)機(jī)，控制
系統(tǒng)使用的是ABB公司的AC 800F集散控制系統(tǒng)，
隨著3 、 焦?fàn)t停產(chǎn)，煤氣發(fā)生量從8萬m 降為5萬
nl ，煤氣鼓風(fēng)機(jī)從原來開2臺優(yōu)化為1臺，因此，煤氣
鼓風(fēng)機(jī)控制需要進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。
2 工藝系統(tǒng)簡介
本鼓風(fēng)機(jī)組包括離心式通風(fēng)機(jī)、變速箱、電動
機(jī)三大部分。輔助系統(tǒng)有輔助油泵、盤車電機(jī)、前
導(dǎo)葉裝置等。在各連鎖條件滿足的情況下風(fēng)機(jī)采
用直接啟動方式，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，通過控
制前導(dǎo)葉裝置調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)人口導(dǎo)葉開度，以保障焦?fàn)t
生產(chǎn)要求的初冷前煤氣壓力保持在一1．2 kPa。
潤滑油系統(tǒng)是當(dāng)風(fēng)機(jī)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，為整臺機(jī)
組各軸系提供潤滑用油。盤車電機(jī)在風(fēng)機(jī)停時，驅(qū)
動轉(zhuǎn)軸，維持傳動系統(tǒng)軸的平衡。前導(dǎo)葉裝置通過
控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動伺服馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉
開度，以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)吸力的目的。
3 控制系統(tǒng)組成
焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)組自動控制系統(tǒng)采用ABB AC
800F DCS控制系統(tǒng)，其中主要完成系統(tǒng)的電氣控
制、控制邏輯的實(shí)現(xiàn)，各控制參數(shù)均通過I／O模塊進(jìn)
行采集；設(shè)備的集中監(jiān)視與操作通過HMI上的VIS
收稿日期：2015—08—17
作者簡介：張述洪，男，1970年生，1991年畢業(yè)于山東省冶金工業(yè)學(xué)
校計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)；2014年畢業(yè)于北京理工大學(xué)軟件工程專業(yè)，碩
士。現(xiàn)為濟(jì)鋼裝備部工程師，從事設(shè)備管理工作。
畫面進(jìn)行，兩臺HMI互為備用，共享操作。
3．1 系統(tǒng)硬件配置
自動化控制系統(tǒng)由1個控制器及2個I／O子站
組成，其中電氣和儀表各為1個子站；各子站采用
ProfiBus DP通信協(xié)議與AC 800F控制器進(jìn)行通信；
控制器通過EI803F以太網(wǎng)模塊與操作員站、工程師
站以及其它控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。DCS柜安裝在煤氣
風(fēng)機(jī)操作室，現(xiàn)場來的電纜先接入放在風(fēng)機(jī)房配電
室的端子柜，再由端子柜接至DCS柜。
3．2 系統(tǒng)軟件配置
DCS系統(tǒng)采用Contronll Buid F 9．1編程軟件，運(yùn)
用LD梯形邏輯控制及FBD功能塊相結(jié)合的編程方
式來實(shí)現(xiàn)對各設(shè)備的起停和保護(hù)，利用FBD功能塊
模擬量處理功能來完成模擬量的采集及處理。
上位監(jiān)控軟件采用服務(wù)器與客戶機(jī)二合一的
DigVIS監(jiān)控軟件，運(yùn)行在WINDOWSXP平臺上，HMI
登陸、退出、幫助按鈕，并賦予操作人員不同的操作
級別。各類人員根據(jù)不同的權(quán)限進(jìn)行不同的操作，
操作人員權(quán)利較小，僅能對畫面進(jìn)行瀏覽操作。
4 系統(tǒng)主要控制功能
4．1 輔助油泵控制功能
通過DCS的模擬量采集模塊AI810，將現(xiàn)場采
集來的4～20 mA的模擬信號轉(zhuǎn)換成工程信號，DCS
程序?qū)崟r比較檢測的潤滑油壓瞬時量與設(shè)定值，通
過運(yùn)算比較，由數(shù)字量輸出模塊DO 810控制潤滑油
泵的起停。當(dāng)潤滑油壓<0．14 MPa時，1 (2 )油泵自
動啟動；當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行后20 s油泵自動停止，改為軸
流油泵自供油。
DCS通過比較實(shí)時檢測的潤滑油油箱溫度與液
位瞬時值與設(shè)定值，當(dāng)潤滑油箱加熱器自動控制、
且液位不低時，油箱溫度<10 oC，電接點(diǎn)溫度計(jì)接
點(diǎn)接通，加熱器啟動；油箱溫度>80 oC，電接點(diǎn)溫度
計(jì)接點(diǎn)斷開，加熱器停止。
61
第37卷
4．2 盤車電機(jī)控制功能
盤車電機(jī)投入自動時，通過DCS的數(shù)字量模塊
DI810及模擬量采集模塊AI810，分別將風(fēng)機(jī)運(yùn)行信
號、轉(zhuǎn)速信號、油壓信號、軸承溫度信號、定子繞組
溫度信號、振動信號、位移信號、開蓋保護(hù)信號等采
集到控制系統(tǒng)中，在DCS程序內(nèi)部進(jìn)行判斷。在風(fēng)
機(jī)停機(jī)狀態(tài)下，油壓不低于0．14 MPa、軸承溫度低于
80℃、定子繞組溫度低于95℃、振動小于49 m、位
移<±0,2 mm、開蓋保護(hù)信號未到的情況下，轉(zhuǎn)速信
號小于300 r／s時，程序輸出盤車電機(jī)運(yùn)行命令，通
過數(shù)量輸出模塊DO810，控制盤車電機(jī)運(yùn)行。需要
停機(jī)時，改為手動控制，進(jìn)行停機(jī)操作控制。
4．3 吸力調(diào)節(jié)及安全運(yùn)行功能
根據(jù)工藝情況，要求初冷器前煤氣壓力控制
在一1．5 kPa，通過調(diào)整煤氣大循環(huán)管、小循環(huán)管閘閥
開度進(jìn)行煤氣量粗調(diào)，通過PID控制煤氣鼓風(fēng)機(jī)人
口導(dǎo)葉開度進(jìn)行精調(diào)，同時保證煤氣停機(jī)時，入口
導(dǎo)葉必須關(guān)閉，從而保障設(shè)備安全。
主要回路調(diào)節(jié)有：2 和3 風(fēng)機(jī)初冷器前煤氣壓
力調(diào)節(jié)各1個?？刂品绞絾位芈氛{(diào)節(jié)，通過PID控
制煤氣鼓風(fēng)機(jī)人口導(dǎo)葉開度進(jìn)行精調(diào)。因控制參
數(shù)初冷前煤氣壓力為負(fù)壓，前導(dǎo)葉裝置控制的動作
方式為：鼓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度增大，初冷器前壓力減小
(吸力變大)；鼓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度減小，初冷器前煤氣
壓力增大(吸力減小)，導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)目的是為了維
持初冷前壓力在一1．2 kPa左右。
為保證前導(dǎo)葉裝置在自動狀態(tài)不因吸力的異
常波動導(dǎo)致焦?fàn)t放散或憋停風(fēng)機(jī)的惡劣情況發(fā)生，
在程序內(nèi)對PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，確保自動狀態(tài)
下不出現(xiàn)導(dǎo)葉全開或全關(guān)的狀況。
為防止控制系統(tǒng)模塊故障導(dǎo)致前導(dǎo)向裝置指
令信號丟失，而造成前導(dǎo)葉裝置關(guān)閉，焦?fàn)t短時放
散的問題發(fā)生，設(shè)置前導(dǎo)葉裝置斷線監(jiān)湞0功能，使
導(dǎo)葉電動執(zhí)行結(jié)構(gòu)自動檢測控制指令信號，一旦檢
測到指令信號丟失，導(dǎo)葉將保持在現(xiàn)有位置，以此
實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)故障狀態(tài)下的煤氣壓力保證。
4．4 連鎖保護(hù)功能
煤氣鼓風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)功能由兩部分組成。1)
開機(jī)保護(hù)功能，主要包括前導(dǎo)葉裝置關(guān)到位、潤滑
油壓不低于0．14 MPa、潤滑油溫低于55 cc、油箱液
位許可(開關(guān)量)、軸承溫度低于80℃、定子繞組溫
度低于95℃、主回路合閘允許(開關(guān)量)等。2)運(yùn)行
狀態(tài)下緊急停機(jī)保護(hù)功能，主要包括潤滑油壓低于
0．1 MPa、軸承溫度高于100 oC、定子繞組溫度高于
130℃、振動大于72 m、位移>±0．4 mm、鼓風(fēng)機(jī)人
口煤氣溫度高于53℃等。
以上連鎖保護(hù)功能均通過DCS的數(shù)字量模塊
及模擬量采集模塊采集現(xiàn)場檢測儀表信號，在程序
內(nèi)部進(jìn)行處理，并通過輸出模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
5 結(jié)語
、3 焦?fàn)t鼓風(fēng)機(jī)組現(xiàn)均已投產(chǎn)使用，整套系統(tǒng)
穩(wěn)定可靠?？刂乒δ軆?yōu)化改進(jìn)后，各檢測點(diǎn)準(zhǔn)確有
效，安全連鎖控制有效穩(wěn)定運(yùn)行，提高了關(guān)鍵崗位、
關(guān)鍵設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了初冷前煤氣吸
力精準(zhǔn)調(diào)節(jié)控制，在哪降低系統(tǒng)能耗同時有效減少
焦?fàn)t煙塵泄漏。完善的安全保護(hù)功能有效預(yù)防焦
爐放散環(huán)保事故，環(huán)境效益與社會效益突出。
Optimization of Automatic Control System for Coal Gas Compressor
ZHANG Shuhong，BIAN Xinliang，SUN Huayu，LIU Chenghui
(Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co．，Ltd．，Jinan 250101，China)
Abstract：The ABB AC 800F DCS control system was adopted in automatic control for coal gas compressor．The main function is
electric control and control logic for gas compressor．W hich can realize the auxiliary 0il pump contro1．
turning motor contro1．suction
control and safe operation and chain protection，and SO on． After optimization，every detection point is accurate，and safety chain
control is effective and stable operation，it can meet the demands of equipment control for coal gas compressor．
Key WO~S：coal gas compressor；distribution control system；chain control function；automatic regulation
0 K >●<>●<>●0 ●<>●0
(上接第60頁)
62
●◇ ●—<>●0 ●0 ●◇ ●：：>
Application of M SA in M onitoring One-meter Telemeter
LI Fanghong，LIU Ping，ZHAO Wenhong，XIA Jianhua
(The Measure and Quality Control Center ofJinan Branch Company ofShandong Iron and Steel Co．，Ltd．，Jinan 250101，China)
Abstract：The application of measure system analysis in monitoring one-meter telemeter was described in this paper．Based on this
method，any occurrent failure can be found out immediately．However it is dificult to distinguish those failure using conventional
Trace—Source Method or daily examination and repair．Furthermore，the failure causation becomes quite clear SO that the relevant
countermeasure can be carried out to avoid failure．As a result，this application helps Measure System achieve process control and
better reliabilities ultimately．
Key WO~ S：measure system analysis；measure system；one-meter telemeter；monitor

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