新鋼公司干熄焦控制系統的優化與改進

何鵬

摘 要：該文介紹了以西門子CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系統共同組成的控制核心組成的自動化系統在新鋼公司干熄焦工程中技術應用，以及我們針對項目實施過程中所出現的技術缺陷我們所采取的相應改進創新措施，使新鋼公司三套干熄焦系統實現了穩產、高效的設計目標。

關鍵詞：干熄焦 提升機 控制系統 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，年產汽約120萬t。所產焦炭全部供高爐煉鐵使用，產汽則驅動汽輪機進行發電。

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內不斷循環使用，使焦炭不斷被冷卻，鍋爐吸收熱量并產生蒸汽，用于發電。

新鋼干熄焦系統主要由干熄爐、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、循環風機、除塵地面站、水處理系統、自動控制系統、發電系統等部分組成。

1.2 干熄焦控制系統組成：

干熄爐本體的計算機控制系統，由CPU 414-4 H PLC控制器和PCS7系統共同組成。由于干熄焦系統的重要性，為了確保干熄焦控制系統的可靠性及安全性，PLC采用冗余CPU、冗余電源和冗余通訊網絡設計。系統分為主站及遠程站，主站下設17個分站，主站與分站通過PROFIBUS-DP進行通訊，HMI與CPU通過工業以太網進行數據交換。

2 干熄焦控制系統優化和技術改進

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

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

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

（2）裝入裝置在投用初期經常變頻器會出現報障現象，通過根據實際工況，不斷摸索和修改變頻參數，同時通過修改程序實現變頻器故障遠程復位，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：雖然感應式開關故障率低，可靠性高，但使用不當也易損壞，當線路出現故障時，開關，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 優化了預存室壓力調節的控制

干熄焦預存室作為爐體接收紅焦的部分，它的壓力穩定對于整個熄焦自動流程至關重要，由于本身調節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，在開蓋裝焦時預存室與大氣聯通，此時壓力波動非常劇烈，控制起來難度很大。預存段壓力過高，在裝焦開爐蓋時這部分滯積在錐頂空間的H2、CH4、CO等餾分從爐內冒出，容易引起放爆；如果預存段壓力過低，容易造成在裝焦開爐蓋時外界空氣大量吸入干熄爐內，造成爐內焦炭的燒損。

為確保干熄焦系統運行的穩定性，我們對預存室壓力調節的控制進行優化，當裝焦開始裝入裝置開的時候，此時預存室壓力波動較大，調節閥自動在原穩態輸出值U上加上一個值A（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及聯鎖裝置

（1）如檢修閘板的開關，不僅關系到冷卻后的焦炭能否順利排出，而且由于其打開后爐內各種有害氣體也會隨之溢出，因此也關系到人身安全。國內目前對其控制方案仍存有爭議，原設計中對其控制采用現場手動控制，其開關動作需操作工到現場操作，響應速度慢，且不能排除現場檢修時因人為疏忽忘關閥所帶來的隱患，我們經過綜合考慮，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鎖關，最大程度上避免了設備及人生事故發生。

（2）提升機往行/復行行程聯鎖保護僅設計接近開關保護一種方式，實際運行中由于提升機的晃動，屢次出現接近開關被撞掉的情況導致提升機在往行/復行時失去保護。經過論證，我們在控制系統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被撞掉時的報警，用這兩種方式結合，充分確保了提升機往行/復行全行程的安全。

3 結語

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

通過技術人員完善程序，優化干熄焦控制，改進不足，大大減少了事故發生率，減少了故障時間，提高了焦爐干熄爐作業率和蒸汽產量，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在新鋼干熄焦系統中的應用[J].自動化博覽，2009（11）.endprint