150噸轉(zhuǎn)爐空壓站自動控制簡析

新疆八一鋼鐵有限公司能源中心

【摘 要】介紹八鋼第一煉鋼廠150噸轉(zhuǎn)爐空壓站自動控制簡析，同時簡單分析了系統(tǒng)的一些缺陷及相應(yīng)的處理對策

【關(guān)鍵詞】中央控制層；ControNET； 露點(diǎn)溫度

前言

新疆八一鋼鐵股份有限公司150噸轉(zhuǎn)爐空壓站建立于2012年8月，主要是為150噸轉(zhuǎn)爐、棒高線廠提供生產(chǎn)所需的壓縮空氣，設(shè)備主要由3臺離心式空壓機(jī)、3臺干燥器和3臺自潔式過濾器組成。同時預(yù)留其二期工程擴(kuò)建的1臺離心式空壓機(jī)1臺干燥器和1臺自潔式過濾器。

150噸轉(zhuǎn)爐空壓站主要特點(diǎn)是1.供氣集中，便于整個系統(tǒng)用氣量的平衡，做到節(jié)約資源要求，同時利于維護(hù)操作和集中管理。2.根據(jù)設(shè)定壓力調(diào)整離心式空壓機(jī)進(jìn)氣量達(dá)到滿足生產(chǎn)同時又節(jié)能降耗。3.各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一由上位機(jī)監(jiān)控歸檔。

1.空壓機(jī)站系統(tǒng)原理及流程

常溫常壓的空氣經(jīng)過濾后，經(jīng)離心式空壓機(jī)壓縮成高溫高壓的壓縮空氣降溫后，進(jìn)入干燥器除水降溫成為高壓常溫含水蒸汽較低的壓縮空氣，經(jīng)穩(wěn)壓罐后提供用戶點(diǎn)，整個系統(tǒng)由空氣過濾器、空壓機(jī)和干燥器組成，空氣過濾器選用的FC16/L-PLC自潔式過濾器，空壓機(jī)選用的是SM6000離心式空壓機(jī)（韓國三星）。干燥器選用LDY330余熱再生式干燥器。

1.1自潔式空氣過濾器是一種具有自動清灰功能的新型高效空氣過濾器，特別適用于在沙暴多發(fā)條件下對用氣設(shè)備進(jìn)行長期的、連續(xù)不斷的空氣凈化。全自動控制，工作安全可靠。

基本工作原理：在空氣過濾過程中，由于塵埃的吸附使流經(jīng)高效濾芯的空氣流的內(nèi)外壓差會逐步增大，當(dāng)過濾器濾芯的內(nèi)外壓差大于某一整定值時，“脈沖控制器”即自動啟動，它控制“脈沖閥”在極短的時間內(nèi)用壓縮空氣向每排濾芯進(jìn)行由里向外有程序的脈沖式反沖洗 ，以清除吸附于濾芯上的積塵；當(dāng)濾芯沖洗干凈時（即內(nèi)外壓差小于某一設(shè)定值或反沖洗經(jīng)過若干次循環(huán)后），沖洗過程及自行停止。由于反沖洗的壓縮空氣是通過“文丘里管”向濾芯引射，所以不僅耗氣量極少，而且爆發(fā)力強(qiáng)，沖洗效果好。脈沖清洗時基本不影響用氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2離心式空壓機(jī)原理：空氣經(jīng)過空氣過濾器進(jìn)入離心式空壓機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)葉，通過進(jìn)氣導(dǎo)葉調(diào)整完成壓縮空氣的進(jìn)氣量，通過一級、二級、三級等多級壓縮，將常溫常壓的空氣壓縮成高溫高壓的壓縮空氣。

基本工作基本原理：通過葉輪對氣體作功，在葉輪和擴(kuò)壓器的流道內(nèi)，利用離心升壓作用和降速擴(kuò)壓作用，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能的。更通俗地說，氣體在流過離心式壓縮機(jī)的葉輪時，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使氣體在離心力的作用下，一方面壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，即離心式壓縮機(jī)通過葉輪首先將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的靜壓能和動能。此后，氣體在流經(jīng)擴(kuò)壓器的通道時，流道截面逐漸增大，前面的氣體分子流速降低，后面的氣體分子不斷涌流向前，使氣體的絕大部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，也就是進(jìn)一步起到增壓的作用

1.3余熱再生吸附式干燥機(jī)原理：余熱再生干燥器是一種新型吸附干燥器，是利用空壓機(jī)高溫排氣的熱量直接加熱再生干燥劑，使吸附劑得到徹底再生，即使在0.35MPa的低壓工況使用，只要壓縮機(jī)的負(fù)載率不低于70%，干燥裝置就能可靠地工作，因此可充分利用自身能源，具有節(jié)能效用。

基本基本原理：由空壓機(jī)排出的大量空氣，由壓縮空氣入口管流入，通過氣閥進(jìn)入兩個塔中的運(yùn)轉(zhuǎn)塔，其中的濕氣會被吸附劑所吸收而干燥。當(dāng)空氣流通到塔頂時，空氣中的水份被全部吸收，露點(diǎn)溫度可達(dá)-40℃，從而達(dá)到干燥目的。整個循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)需10分鐘，每塔各運(yùn)行5分鐘，一塔在工作的過程中 （運(yùn)轉(zhuǎn)塔），另一塔處于再生狀態(tài)（非運(yùn)轉(zhuǎn)塔）再生時間為4.5分鐘，續(xù)壓時間0.5分鐘。在再生的過程中，運(yùn)轉(zhuǎn)塔中一部份干燥的空氣經(jīng)再生風(fēng)量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入非運(yùn)轉(zhuǎn)塔將塔內(nèi)的水份經(jīng)消音器帶到大氣中去。其運(yùn)轉(zhuǎn)時耗氣量為設(shè)備處理量的12%

2.空壓站的壓力調(diào)節(jié)

由于用戶點(diǎn)用氣分散，整體流量波動較大，容易造成壓力波動，而整個系統(tǒng)需要相對穩(wěn)定的供氣壓力，因此需要保持恒壓狀態(tài)，壓力調(diào)節(jié)的控制在離心式空壓機(jī)控制中完成， 具體控制如下：檢測元件檢測到離心式空壓機(jī)出口壓力，將信號送至其本體PLC，PLC將信號與設(shè)定值比較，當(dāng)壓力值在設(shè)定范圍時，系統(tǒng)保持原有狀態(tài)， 當(dāng)壓力高于設(shè)定值時，系統(tǒng)通過減小進(jìn)氣流量及增大放空閥開度，降低離心式空壓機(jī)出口壓力。當(dāng)壓力低于設(shè)定值時，系統(tǒng)通過增大進(jìn)氣流量及減小放空閥開度，調(diào)節(jié)離心式空壓機(jī)出口壓力。調(diào)節(jié)方式如（圖1）：

3.實現(xiàn)安全平穩(wěn)供氣的措施

為實現(xiàn)安全平穩(wěn)供氣，從以下幾個方面進(jìn)行1.供電系統(tǒng)優(yōu)化；2.自動控制系統(tǒng)優(yōu)化；

3.1供電系統(tǒng)優(yōu)化。要實現(xiàn)安全平穩(wěn)供氣，供電系統(tǒng)高壓部分采用雙電源單母線式主接線，高壓母線由兩路供電，中間由母聯(lián)連接，正常工作時母聯(lián)處于斷開狀態(tài)系統(tǒng)由兩路分別供電，必要時可合母聯(lián)斷開任意一路供電。

高壓直流控制部分采用直流屏供電，直流屏輸出直流220V提供高壓柜直流電源同時向蓄電池充電，當(dāng)直流屏出現(xiàn)故障時，由蓄電池提供直流電，蓄電池容量為100AH。直流屏由兩路交流380V進(jìn)線電源通過雙回路自投方式提供交流電源，一路停電后另一路自動投入供電。通過這種供電方式保證了高壓系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下能及時停車。

低壓供電系統(tǒng)同高壓供電系統(tǒng)類似。PLC系統(tǒng)、儀表監(jiān)控系統(tǒng)由UPS供電，UPS由雙回路自投方式提供220V交流電，高壓固態(tài)軟起控制AC220V電取自直流屏逆變單元輸出的AC220V，其他控制電源由各自相對應(yīng)控制柜供電。同時高壓電源與低壓電源取自同一段母線電源。

3.2自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)主要有設(shè)備級控制層，中央監(jiān)控與管理層

3.2.1設(shè)備控制層。每臺離心式空壓機(jī)、過濾器、干燥器設(shè)備級控制系統(tǒng)均由一套A-B 1769系列可編程控制器和單色觸摸屏組成，并安裝在就地電控柜內(nèi)?？刂破骱陀|摸屏之間通過RS232方式進(jìn)行通訊，觸摸屏用于參數(shù)設(shè)定、顯示運(yùn)行狀態(tài)及報警信息，A-B 1769控制器完成對單體設(shè)備（離心式空壓機(jī)、過濾器、干燥器）的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的采集并實現(xiàn)對其邏輯控制功能。離心式空壓機(jī)、過濾器、干燥器的各項數(shù)據(jù)通過ControNET通訊方式傳輸至中央控制層。

3.2.2中央控制及管理層。中央控制層由A-B 1756可編程控制器組成，其設(shè)置于設(shè)備級控制層與中央監(jiān)控與管理層之間是空壓站的核心控制層，它通過兩條ControNET通訊電纜連接至各臺離心式空壓機(jī)、過濾器、干燥器A-B 1769系列可編程控制器。

中央管理層是由兩臺HMI組成，它通過以太網(wǎng)與中央控制層連接，監(jiān)控中央控制層、設(shè)備控制層所有數(shù)據(jù)及報警信息，同時記錄歷史記錄及運(yùn)行趨勢。操作人員通過HMI控制和監(jiān)控整個空壓站所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如（圖2）

4.存在的問題及對策

4.1空壓機(jī)冷卻水由150T轉(zhuǎn)爐水系統(tǒng)供水，水系統(tǒng)出現(xiàn)故障將直接影響空壓機(jī)、干燥器正常運(yùn)行，由于外供軋鋼系統(tǒng)，也造成水系統(tǒng)不便于停電檢修。

4.2為保證任意一段高壓系統(tǒng)故障不會造成壓縮空氣完全停止供應(yīng)，我們采取兩段高壓系統(tǒng)各開啟一臺離心機(jī)運(yùn)行，這樣就造成了二段高壓所帶的2#離心機(jī)長期運(yùn)行（僅在需維護(hù)保養(yǎng)時停車檢修），二期安裝后，二段高壓增加一臺離心機(jī)即可解決此問題。

4.3由于各離心機(jī)與干燥器直接連接，向外供氣，這樣就造成干燥器與離心機(jī)任意一臺設(shè)備出現(xiàn)問題，兩臺設(shè)備均不能正常運(yùn)行，二期建設(shè)時準(zhǔn)備將離心機(jī)出口管路連通并加裝儲氣罐解決這一問題。

5.結(jié)束語

新疆八一鋼鐵股份有限公司第一煉鋼廠150T轉(zhuǎn)爐空壓站系統(tǒng)根據(jù)用戶點(diǎn)的需要，充分考慮到各種影響壓力的因素，提出了有針對性的方案，如將高低壓分段控制、網(wǎng)絡(luò)分層，等有效措施，滿足了生產(chǎn)廠的需求。

作者簡介：

張猛，男，38歲，主要從事電氣技術(shù)工作。