轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機控制系統(tǒng)改造研究與應(yīng)用

溫興河，趙忠華，朱建會

（山東鋼鐵集團萊鋼自動化部，山東萊蕪271104）

轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機控制系統(tǒng)改造研究與應(yīng)用

溫興河，趙忠華，朱建會

（山東鋼鐵集團萊鋼自動化部，山東萊蕪271104）

介紹了西門子系統(tǒng)在秦皇島安豐鋼鐵一煉鋼OG風(fēng)機房改造系統(tǒng)中的應(yīng)用，闡述了如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣的自動回收、OG風(fēng)機的啟停以及轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)、參數(shù)監(jiān)視、停機保護(hù)、參數(shù)歷史趨勢記錄、報警等功能。

西門子PLC；煤氣回收；順序控制；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

1 引言

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風(fēng)機房控制系統(tǒng)改造由萊鋼電子有限公司承擔(dān)完成。原來的OG風(fēng)機采用落后的液力耦合器實現(xiàn)調(diào)速控制。該方法不能實現(xiàn)風(fēng)機的高低速自動控制，風(fēng)機一直處于高速狀態(tài)，降低風(fēng)機的運行壽命的同時還白白浪費巨大的電能。改造后的OG風(fēng)機采用高壓變頻器調(diào)節(jié)，并且通過PLC系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)程控制、各測點參數(shù)的遠(yuǎn)程采集、風(fēng)機停機保護(hù)、風(fēng)機高低速自動控制以及煤氣回收系統(tǒng)的自動控制等功能。

2 工藝原理

吹煉時產(chǎn)生的1400～1600℃的轉(zhuǎn)爐煤氣，在風(fēng)機的抽引下，經(jīng)活動煙罩和汽水煙道冷卻至900℃以下，進(jìn)入一級文氏管，進(jìn)行粗除塵和冷卻并滅火。然后煤氣進(jìn)入重力脫水器，脫去水滴，再進(jìn)入二級文氏管。二級文氏管的矩形喉口開度大小，依靠爐口微差壓自動調(diào)節(jié)，在此進(jìn)行精除塵。再經(jīng)彎頭脫水器、水霧分離器、脫水塔脫水、最后進(jìn)入風(fēng)機。利用風(fēng)機機后正壓，依據(jù)煤氣質(zhì)量和其它條件，煤氣通過三通切換閥的切換，經(jīng)由放散煙囪向大氣排放或經(jīng)水封逆止閥和鼓型水封送入煤氣柜。系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐一次除塵流程圖

3 原系統(tǒng)控制方式

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風(fēng)機房原系統(tǒng)采用液力耦合器控制，正常運行時風(fēng)機一直處于高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，浪費能源的同時也大大降低風(fēng)機和電機的使用壽命。由于沒有煤氣柜，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的煤氣全部放散，極大的浪費了能源。

液力耦合器是一種利用液體介質(zhì)傳遞轉(zhuǎn)速的機械設(shè)備，其主動輸入軸端與原傳動機相連接，從動輸出軸端與負(fù)載軸端連接，通過執(zhí)行機構(gòu)控制勺管調(diào)節(jié)工作腔的充液量。從而改變傳遞扭矩和輸出轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速.使輸出軸的轉(zhuǎn)速得以改變，連續(xù)改變勺管的位置調(diào)節(jié)工作腔的充液量，輸出轉(zhuǎn)速可以得到低于輸入轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。風(fēng)機的控制為簡單的手動控制，每次風(fēng)機啟動時由操作人員通過調(diào)節(jié)現(xiàn)場的手操器，輸出4～20 mA信號送至液力偶合器上的電動執(zhí)行機構(gòu)。通過偶合器帶動風(fēng)機逐步啟動至高速運行。

該控制方式非常落后，浪費了巨大的能源而且風(fēng)機的運行狀態(tài)和參數(shù)得不到監(jiān)測與控制，已逐步被淘汰。

4 改造策略研究與應(yīng)用

4.1 風(fēng)機控制要求

轉(zhuǎn)爐不吹煉時，風(fēng)機低速運行；當(dāng)氧槍降至吹煉位時，風(fēng)機升速至高速運行；當(dāng)風(fēng)機沒有高速運行時，不允許開氧。

4.2 煤氣回收控制要求

當(dāng)氧槍降至吹煉位時，風(fēng)機提至高速運行。當(dāng)煤氣中O2含量小于要求值、CO含量大于要求值、煤氣柜允許回收、設(shè)備無故障等條件都滿足時，打開水封逆止閥，到位后三通閥回收側(cè)打開，轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)水封逆止閥、鼓形水封，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煤氣總管，再通過管道送入轉(zhuǎn)爐煤氣柜后，轉(zhuǎn)爐煤氣被回收儲存。當(dāng)煤氣中O2含量小于要求值、CO含量大于要求值、煤氣柜拒絕回收、設(shè)備出現(xiàn)故障等任一條件滿足時，三通閥放散側(cè)打開，到位后關(guān)閉水封逆止閥，轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)三通閥送入燃燒放散塔，再經(jīng)點火裝置點燃放散。

4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風(fēng)機房PLC控制系統(tǒng)西門子S7-300系列PLC+ET200遠(yuǎn)程站方式，用于OG風(fēng)機房系統(tǒng)控制及檢測。在OG風(fēng)機房低配室安裝1PLC柜，完成OG風(fēng)機房系統(tǒng)的參數(shù)采集。主控室設(shè)監(jiān)控站兩臺，實現(xiàn)對OG風(fēng)機房系統(tǒng)運行工藝的監(jiān)視和設(shè)備操作。

運行軟件包括Windows XP Professional操作系統(tǒng);WinCC6.2人機界面件;SETP7/5.4編程軟件。

4.4 系統(tǒng)通訊

一次風(fēng)機房PLC系統(tǒng)通過DP總線與高壓變頻器S7-200PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊。通過工業(yè)以太網(wǎng)與轉(zhuǎn)爐主控室以及煤氣柜進(jìn)行通訊。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

4.5 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

4.5.1 OG風(fēng)機房系統(tǒng)各參數(shù)采集

人機監(jiān)控畫面中主要包含煤氣管道參數(shù)、風(fēng)機參數(shù)、電機參數(shù)、變頻參數(shù)、油站參數(shù)、各位置CO濃度以及各參數(shù)報警和歷史趨勢記錄等。

4.5.2 風(fēng)機的遠(yuǎn)程啟停以及轉(zhuǎn)速自動控制

通過遠(yuǎn)程控制高壓變頻器系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)機的遠(yuǎn)程啟停以及三臺風(fēng)機之間的切換。此外，實現(xiàn)了風(fēng)機的高低速自動切換。控制邏輯圖如圖3所示。

圖3 風(fēng)機高低速自動調(diào)節(jié)邏輯圖

4.5.3 煤氣回收（放散）自動控制

煤氣回收自動控制的關(guān)鍵在于閥門的順序控制及旁通放散閥的自動打開。控制邏輯圖如圖4所示。

圖4 煤氣回收系統(tǒng)控制邏輯圖

5 結(jié)束語

秦皇島安豐鋼鐵有限公司一煉鋼OG風(fēng)機房改造投運以來，風(fēng)機高低速自動切換正常且升降速過程穩(wěn)定；煤氣回收與放散自動切換控制正常。該系統(tǒng)完全滿足了現(xiàn)場工藝設(shè)備的控制要求，集現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與記錄、風(fēng)機、電機控制、煤氣自動回收與放散、風(fēng)機聯(lián)鎖保護(hù)等多功能與一體，將先進(jìn)的自動控制技術(shù)與現(xiàn)場設(shè)備的適用性有效結(jié)合起來，及時有效的解決了制約生產(chǎn)的瓶頸問題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行。

Reconstruction and Application of Control System of Converter Primary Dust-fan

WEN Xing-he,ZHAO Zhong-hua,ZHU Jian-hui
(Automation Department,Laiwu Iron&Steel Co.,Shandong Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271104,China)

The application of Siemens system in the OG fan house reconstruction system of No.1 Steel Plant of Qinhuangdao Iron&Steel Co.,Ltd is introduced.The following aspects are expounded:realization of automatic recovery of converter gas,start and stop of OG fan and automatic adjustment of rotating speed,parameters monitoring,outage protection,historical trend records of parameters,alarm,etc.

Siemens PLC;recovery of gas;sequential control;rotating speed regulating

圖4 程序運行流程圖

TK223.7

B

1006-6764（2013）07-0083-03

2013-01-29

溫興河（1986-），男，2008年畢業(yè)于吉林大學(xué)，大學(xué)本科，助理工程師，現(xiàn)從事自動化儀表方面技術(shù)工作。