大型H型鋼高焦加壓站系統(tǒng)的優(yōu)化改造

王秀華

（山東萊鋼集團(tuán) 自動(dòng)化部，山東 萊蕪 271104）

大型H型鋼生產(chǎn)線焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣加壓站主要是完成焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣加壓后外供給用戶。由于車間人員緊缺，因此把高焦加壓站與混合站合并，通過光纖將信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，實(shí)現(xiàn)加壓站的無人值守和遠(yuǎn)程控制；為更加有效地調(diào)節(jié)煤氣壓力，節(jié)能降耗，現(xiàn)將7臺(tái)加壓機(jī)全部改造為變頻控制調(diào)節(jié)，為此將對控制程序進(jìn)行優(yōu)化。原系統(tǒng)采用MP7監(jiān)控軟件，需要在Windows2000系統(tǒng)下安裝使用，不能在XP系統(tǒng)下安裝使用，故系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。IFIX軟件安裝簡單，操作也方便，故用IFIX重新開發(fā)監(jiān)控畫面，替代當(dāng)前的MP7監(jiān)控軟件。

2 系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

高、焦?fàn)t煤氣加壓站設(shè)置有4個(gè)高爐煤氣加壓機(jī)、3個(gè)焦?fàn)t煤氣加壓機(jī)和1個(gè)循環(huán)冷卻油站，對高、焦?fàn)t送來的煤氣進(jìn)行加壓，輸送至后續(xù)用戶及混合加壓站。整個(gè)自控系統(tǒng)采用施耐德公司QUANTUM系列PLC，系統(tǒng)硬件配置如下：高、焦?fàn)t煤氣加壓站共使用1臺(tái)QUANTUM PLC控制，通過遠(yuǎn)程I/O方式連接兩個(gè)機(jī)架，用Ethernet實(shí)現(xiàn)PLC與服務(wù)器之間的連接以及服務(wù)器與監(jiān)控機(jī)之間的連接，服務(wù)器同時(shí)兼做監(jiān)控機(jī)。

加壓機(jī)、電動(dòng)閥均具有自動(dòng)、手動(dòng)工作模式，由現(xiàn)場控制箱轉(zhuǎn)換開關(guān)切換來確定其工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對加壓機(jī)的變頻控制、電動(dòng)閥和回流閥的自動(dòng)控制，以及整個(gè)系統(tǒng)的連鎖報(bào)警功能。加壓機(jī)全部實(shí)現(xiàn)變頻控制，根據(jù)工藝需求調(diào)節(jié)，能夠降低電量的消耗。變頻調(diào)節(jié)可分為全自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)：全自動(dòng)調(diào)節(jié)根據(jù)工藝需求，設(shè)定一個(gè)需要的煤氣壓力值，使設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；手動(dòng)調(diào)節(jié)就是根據(jù)工藝需要，通過操作人員設(shè)定頻率值來調(diào)節(jié)煤氣壓力。

3 軟件系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)生產(chǎn)工藝是對焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣進(jìn)行加壓，共包括7臺(tái)加壓機(jī)，2?！?＃煤氣加壓機(jī)是由軟啟動(dòng)器控制的，1＃和7＃是由變頻器控制的（主要用來保證加壓站高、焦煤氣出口壓力的穩(wěn)定），每臺(tái)煤氣加壓機(jī)都由潤滑油潤滑，并且每臺(tái)加壓機(jī)的入口、出口都設(shè)有一個(gè)電動(dòng)閘閥，入口還有一個(gè)手動(dòng)蝶閥。

每臺(tái)煤氣加壓機(jī)都對應(yīng)有以下參數(shù)：前、后軸瓦潤滑油的油壓和油溫；前、后軸振；前、后軸瓦軸溫，加壓后出口煤氣壓力及溫度；煤氣總管的入口壓力；出口總管壓力和流量；油站冷卻水溫度和壓力。以上所有模擬量參數(shù)都在畫面中一一顯示出來。

3.1 上電

上電前先檢查電源線路和信號(hào)線路接線正確與否，確認(rèn)無誤后方可送電。

3.2 進(jìn)入主工藝監(jiān)視控制畫面

主機(jī)送電后，維護(hù)人員開機(jī)啟動(dòng)服務(wù)，進(jìn)入主工藝監(jiān)控畫面，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)分別顯示焦?fàn)t煤氣加壓系統(tǒng)和高爐煤氣加壓系統(tǒng)控制畫面。圖1為焦?fàn)t煤氣加壓系統(tǒng)畫面。

可以通過點(diǎn)擊各按鈕切換到其他畫面，包括高爐煤氣加壓系統(tǒng)畫面、工藝畫面、油站畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢和歷史趨勢等。

3.3 主畫面操作

3.3.1 進(jìn)、出口電動(dòng)閘閥

加壓機(jī)進(jìn)、出口電動(dòng)閘閥分為“現(xiàn)場手動(dòng)”、“現(xiàn)場自動(dòng)”和“計(jì)算機(jī)自動(dòng)”三種運(yùn)行模式。

運(yùn)行“現(xiàn)場手動(dòng)”模式時(shí)，只能在現(xiàn)場進(jìn)行機(jī)旁操作。當(dāng)現(xiàn)場機(jī)旁箱按鈕切換到自動(dòng)時(shí)可從計(jì)算機(jī)上對其進(jìn)行控制，若畫面上的閥門顏色為綠色，說明閥門處于開到位狀態(tài)，此時(shí)只能對閥門進(jìn)行關(guān)閥操作；若閥門顏色為紅色，說明閥門不處于開到位位置，有可能在關(guān)到位位置，也有可能在中間位置。若開關(guān)過扭矩信號(hào)指示燈變紅色，說明目前閥門開關(guān)已過扭矩，此時(shí)不能進(jìn)行閥門開關(guān)動(dòng)作，應(yīng)對閥門進(jìn)行檢查。閥門控制圖見圖2。

圖1 焦?fàn)t煤氣加壓系統(tǒng)畫面

圖2 閥門控制圖

3.3.2 自動(dòng)閥位實(shí)現(xiàn)

在加壓機(jī)進(jìn)、出口總管之間有一個(gè)連通電動(dòng)閘閥，加壓后煤氣壓力的調(diào)節(jié)與連通閥的開度有很大關(guān)系，由于現(xiàn)場的閥門不是調(diào)節(jié)閥，不能進(jìn)行開度調(diào)節(jié)，需通過修改該系統(tǒng)的程序和閥門開閥、關(guān)閥到位時(shí)間，實(shí)現(xiàn)閥位調(diào)節(jié)功能。

3.3.3 邏輯控制

加壓機(jī)運(yùn)行過程中會(huì)自動(dòng)檢測加壓機(jī)進(jìn)口總管煤氣壓力、加壓機(jī)軸振以及前、后瓦的油壓和溫度信號(hào)，若煤氣壓力低于3kPa（或低于2.5kPa），就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)加壓機(jī)連鎖停機(jī)；若軸振大于6.5mm/s時(shí)或軸瓦溫度大于65℃時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；若軸瓦油壓小于0.07MPa時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)加壓機(jī)連鎖停機(jī)。

加壓機(jī)啟動(dòng)方式如下：點(diǎn)擊加壓機(jī)主電機(jī)，彈出“加壓機(jī)操作窗口”，畫面顯示加壓機(jī)的狀態(tài)自動(dòng)、電源正常、二次電源正常，只有這3個(gè)指示燈都為綠色時(shí)，才可以啟動(dòng)加壓機(jī)。在加壓機(jī)運(yùn)行過程中，若連鎖條件滿足，加壓機(jī)就會(huì)自動(dòng)連鎖停機(jī)，若出現(xiàn)軟啟故障，加壓機(jī)將自動(dòng)停機(jī)。

正常情況下，點(diǎn)擊停止按鈕，加壓機(jī)即可自動(dòng)停止。

加壓機(jī)的運(yùn)行模式分為手動(dòng)和自動(dòng)。自動(dòng)調(diào)節(jié)方式只需設(shè)定要加壓后的壓力值，變頻器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，加壓機(jī)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)地改變，從而調(diào)節(jié)加壓后的壓力值達(dá)到要求。手動(dòng)調(diào)節(jié)方式需要用戶輸入變頻器的輸出頻率，然后根據(jù)當(dāng)前的煤氣加壓機(jī)出口煤氣壓力值，決定增大或者減小頻率值。

3.4 利用服務(wù)器/客戶端方式的數(shù)據(jù)冗余技術(shù)

控制器之間、控制器與監(jiān)控站之間、監(jiān)控站之間都采用光纖以太網(wǎng)通訊，一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞，不影響整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，滿足了煤氣加壓系統(tǒng)的高可靠性要求，高速的數(shù)據(jù)傳輸滿足了控制器之間數(shù)據(jù)交換的要求。

3.5 設(shè)備的多重保護(hù)功能

3.5.1 電動(dòng)閥門的時(shí)間保護(hù)功能

每個(gè)加壓機(jī)的進(jìn)、出口管道上各有一個(gè)電動(dòng)閘閥，開閥和關(guān)閥全靠開關(guān)到位信號(hào)來控制，并且電氣的控制回路并不斷開，因此一旦限位開關(guān)壞掉，則很容易損壞設(shè)備。為保證閥門的安全性，根據(jù)每個(gè)閥門的開關(guān)閥時(shí)間保護(hù)功能進(jìn)行自動(dòng)斷開控制。

3.5.2 增加壓力開關(guān)確保加壓機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行

每臺(tái)加壓機(jī)的運(yùn)行連鎖停機(jī)條件之一就是進(jìn)口壓力低于某一個(gè)值，如果配電器或者壓力變送器損壞，但實(shí)際管道中煤氣壓力正常，則會(huì)引起加壓機(jī)連鎖停機(jī)，影響生產(chǎn)，為防止這種情況的發(fā)生，增加了壓力開關(guān)以保證加壓機(jī)的正常運(yùn)行。

3.6 報(bào)警畫面

每個(gè)畫面中都有報(bào)警畫面按鈕。點(diǎn)擊按鈕，即可彈出報(bào)警畫面窗口，所有已組態(tài)變量的報(bào)警信息將出現(xiàn)在窗口內(nèi)，供操作和維護(hù)人員分析。

按工藝要求，當(dāng)過程值超過報(bào)警上、下限時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警，操作員在報(bào)警畫面中可以完成報(bào)警確認(rèn)、報(bào)警信息過濾等。操作人員可根據(jù)需要任意選擇查看不同的報(bào)警，也可以選擇All Groups察看所有報(bào)警記錄。

3.7 歷史趨勢

對一些重要的過程參數(shù)和對生產(chǎn)考核有意義的數(shù)據(jù)（如煤氣進(jìn)出口總管壓力、煤氣流量、煤氣溫度等）存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，操作員可以設(shè)定歷史趨勢的采樣間隔、調(diào)整精度和存儲(chǔ)時(shí)間，設(shè)定顯示范圍，并可以隨時(shí)打印歷史趨勢。

4 實(shí)施效果

改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，保證了各生產(chǎn)單位所需煤氣壓力的穩(wěn)定，提高了加壓機(jī)的功效，降低了能耗；實(shí)現(xiàn)了加壓站的無人值守和遠(yuǎn)程控制。通過觀察加壓機(jī)進(jìn)、出口壓力，及時(shí)平衡管網(wǎng)壓力，降低了煤氣的放散，創(chuàng)造了很大的間接效益。