新鋼公司干熄焦控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進

何鵬

摘 要：該文介紹了以西門子CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系統(tǒng)共同組成的控制核心組成的自動化系統(tǒng)在新鋼公司干熄焦工程中技術(shù)應(yīng)用，以及我們針對項目實施過程中所出現(xiàn)的技術(shù)缺陷我們所采取的相應(yīng)改進創(chuàng)新措施，使新鋼公司三套干熄焦系統(tǒng)實現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)、高效的設(shè)計目標。

關(guān)鍵詞：干熄焦 提升機 控制系統(tǒng) PCS7

中圖分類號：TQ520 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0080-01

1 項目背景

1.1 工藝概況

新鋼公司共計3套干熄焦，其中1#、2#共計90 t/h，3#為155 t/h，共計335 t/h，年處理焦炭約260萬 t，年產(chǎn)汽約120萬t。所產(chǎn)焦炭全部供高爐煉鐵使用，產(chǎn)汽則驅(qū)動汽輪機進行發(fā)電。

干熄焦是指（Coke Dry Quen ching）是一種利用熾熱焦炭和惰性氣體換熱的新型工藝，惰性氣體吸收焦炭顯熱，并利用余熱鍋爐來與惰性氣體進行熱交換，惰性氣體在干熄焦系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)使用，使焦炭不斷被冷卻，鍋爐吸收熱量并產(chǎn)生蒸汽，用于發(fā)電。

新鋼干熄焦系統(tǒng)主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機、電機車及焦罐臺車、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦鍋爐系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)機、除塵地面站、水處理系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等部分組成。

1.2 干熄焦控制系統(tǒng)組成：

干熄爐本體的計算機控制系統(tǒng)，由CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系統(tǒng)共同組成。由于干熄焦系統(tǒng)的重要性，為了確保干熄焦控制系統(tǒng)的可靠性及安全性，PLC采用冗余CPU、冗余電源和冗余通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。系統(tǒng)分為主站及遠程站，主站下設(shè)17個分站，主站與分站通過PROFIBUS-DP進行通訊，HMI與CPU通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。

2 干熄焦控制系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)改進

新鋼公司焦化干熄焦干熄率雖然達到95%以上，但自動化控制系統(tǒng)仍出現(xiàn)了一些問題，如焦罐車提升機在往行/復(fù)行時，鍋爐水位顯示值產(chǎn)生巨幅波動、檢修閘板未設(shè)計聯(lián)鎖關(guān)斷易造成人身或設(shè)備事故等。這些問題使控制系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)實際控制和安全要求，為了使自動化系統(tǒng)控制更加合理，提高設(shè)備運行安全、可靠性、穩(wěn)定性，確保生產(chǎn)正常運行，自動化部專門成立攻關(guān)小組，對整個干熄焦自動化系統(tǒng)進行梳理和改進，對干熄焦控制系統(tǒng)做了如下改進，是全系統(tǒng)真正實現(xiàn)了計算機控制，做到了自動無人操作，為干熄焦的高效和穩(wěn)定運行提供了可靠的保障。

2.1 改進了提升機和裝入裝置的電氣系統(tǒng)

焦化2#干熄焦提升機系統(tǒng)曾出現(xiàn)焦罐下降時，焦罐會超過待機位，焦罐下降過程中出現(xiàn)速度失控，檢修閘板與排焦裝置聯(lián)鎖不起作用等現(xiàn)象，因此對電氣系統(tǒng)的元件、程序控制系統(tǒng)進行改造。

（1）提升機編碼系統(tǒng)的改進：從實際的生產(chǎn)，雖然干熄焦提升、走行系統(tǒng)故障率非常低，但不能100%確保提升機在規(guī)定的范圍停止工作，且一旦出現(xiàn)情況對干熄焦的生產(chǎn)影響較大，設(shè)備易損壞，通過多次跟蹤及分析，我們總結(jié)出故障原因主要為編碼器未提升機各速度區(qū)段記錄位置存在缺陷，故我們干熄焦控制系統(tǒng)程序中修改完善提升機各速度區(qū)段的位置設(shè)定值，并在程序控制中待機位的判斷上增加接近開關(guān)信號判斷，使待機位形成編碼器與接近開關(guān)雙路判斷，確保提升機的提升、走行關(guān)鍵位置控制系統(tǒng)判斷準確。

（2）裝入裝置在投用初期經(jīng)常變頻器會出現(xiàn)報障現(xiàn)象，通過根據(jù)實際工況，不斷摸索和修改變頻參數(shù)，同時通過修改程序?qū)崿F(xiàn)變頻器故障遠程復(fù)位，確保干熄焦裝入裝置正常運行。

（3）輸入模塊信號采用繼電器進行隔離：雖然感應(yīng)式開關(guān)故障率低，可靠性高，但使用不當也易損壞，當線路出現(xiàn)故障時，開關(guān)，模塊易被燒毀，通過采用繼電器隔離有效地解決了該問題。

2.2 優(yōu)化了預(yù)存室壓力調(diào)節(jié)的控制

干熄焦預(yù)存室作為爐體接收紅焦的部分，它的壓力穩(wěn)定對于整個熄焦自動流程至關(guān)重要，由于本身調(diào)節(jié)是通過控制通過閥的氣體流量來控制且必須保持在自動位，在開蓋裝焦時預(yù)存室與大氣聯(lián)通，此時壓力波動非常劇烈，控制起來難度很大。預(yù)存段壓力過高，在裝焦開爐蓋時這部分滯積在錐頂空間的H2、CH4、CO等餾分從爐內(nèi)冒出，容易引起放爆；如果預(yù)存段壓力過低，容易造成在裝焦開爐蓋時外界空氣大量吸入干熄爐內(nèi)，造成爐內(nèi)焦炭的燒損。

為確保干熄焦系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，我們對預(yù)存室壓力調(diào)節(jié)的控制進行優(yōu)化，當裝焦開始裝入裝置開的時候，此時預(yù)存室壓力波動較大，調(diào)節(jié)閥自動在原穩(wěn)態(tài)輸出值U上加上一個值A(chǔ)（A在10%～30%之間）強制輸出以增加負壓防止煙塵溢出，當裝焦完閉裝入裝置關(guān)的時候此時閥自動以一定的變化率降到U+A-B（B在5%～25%之間）輸出。

2.3 改進和完善了控制系統(tǒng)及聯(lián)鎖裝置

（1）如檢修閘板的開關(guān)，不僅關(guān)系到冷卻后的焦炭能否順利排出，而且由于其打開后爐內(nèi)各種有害氣體也會隨之溢出，因此也關(guān)系到人身安全。國內(nèi)目前對其控制方案仍存有爭議，原設(shè)計中對其控制采用現(xiàn)場手動控制，其開關(guān)動作需操作工到現(xiàn)場操作，響應(yīng)速度慢，且不能排除現(xiàn)場檢修時因人為疏忽忘關(guān)閥所帶來的隱患，我們經(jīng)過綜合考慮，在程序中增加了檢修閘板的遠程控制，使其與排焦故障之間形成聯(lián)鎖關(guān)，最大程度上避免了設(shè)備及人生事故發(fā)生。

（2）提升機往行/復(fù)行行程聯(lián)鎖保護僅設(shè)計接近開關(guān)保護一種方式，實際運行中由于提升機的晃動，屢次出現(xiàn)接近開關(guān)被撞掉的情況導(dǎo)致提升機在往行/復(fù)行時失去保護。經(jīng)過論證，我們在控制系統(tǒng)中加入編碼器位置在全行程各位置上的判斷這一軟（非硬件）方式，并在畫面中增加接近開關(guān)被撞掉時的報警，用這兩種方式結(jié)合，充分確保了提升機往行/復(fù)行全行程的安全。

3 結(jié)語

干熄焦自動化系統(tǒng)引進投運，并加以完善后，控制系統(tǒng)故障率大大降低，系統(tǒng)安全可靠，為新焦化干熄焦穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)提供了保障，綜合效益十分明顯。

通過技術(shù)人員完善程序，優(yōu)化干熄焦控制，改進不足，大大減少了事故發(fā)生率，減少了故障時間，提高了焦爐干熄爐作業(yè)率和蒸汽產(chǎn)量，確保了操作人員的安全，同時為今后的維護、改進及功能擴展提供了知識、經(jīng)驗上的積累。

參考文獻

[1] 賴軍華，彭程.西門子PCS7在新鋼干熄焦系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2009（11）.endprint