氧氣調(diào)壓站控制系統(tǒng)的優(yōu)化

劉仁亮，魏雪琴，胡 潔

（武漢鋼鐵集團(tuán)氧氣公司，湖北武漢 430083）

1 概述

武鋼氧氣有限責(zé)任公司總共建有三套氧氣調(diào)壓站，分別為四氧調(diào)壓站（兩套30000m3/h）、五氧調(diào)壓站(一套60000m3/h)和七氧調(diào)壓站（一套60000m3/h），該三大調(diào)壓站擔(dān)負(fù)著向冶煉片輸送并調(diào)節(jié)氧氣壓力的重任，每小時(shí)調(diào)節(jié)總量可達(dá)18萬(wàn)m3/h，其主要功能是用于將壓力為2.5～2.8M Pa氧氣調(diào)節(jié)減壓到1.5～1.8M Pa供煉鐵廠和煉鋼廠使用。由于歷史的原因和氧氣管網(wǎng)系統(tǒng)的要求，這三套調(diào)壓站離現(xiàn)有制氧機(jī)D C S控制系統(tǒng)都較遠(yuǎn)，最近的直線距離都達(dá)到了1000m以上。為了便于氧氣管網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)籌管理，我公司將3套調(diào)壓站的控制權(quán)限都放在七氧操作室，通過(guò)七氧操作室的H臺(tái)D C S操作站和I J臺(tái)D C S操作站對(duì)氧氣管網(wǎng)壓力進(jìn)行監(jiān)控。具體控制方式及工藝流程見(jiàn)圖1～圖4。

2 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

調(diào)壓站各種監(jiān)控信號(hào)全部是以硬接線的方式從調(diào)壓站現(xiàn)場(chǎng)儀表鋪設(shè)到D C S間，鋪設(shè)路由長(zhǎng)，還有部分信號(hào)電纜跨鐵路和廠外鋪設(shè)，對(duì)調(diào)壓站的安全運(yùn)行構(gòu)成較大的安全隱患，2013年底和2011年均出現(xiàn)通訊電纜人為原因和非人為原因損壞，直接造成調(diào)壓站功能失效，對(duì)煉鋼和煉鐵廠的生產(chǎn)造成了巨大影響，時(shí)間長(zhǎng)的甚至由于停氣造成下游用戶停產(chǎn)。此外，由于調(diào)節(jié)閥的突然關(guān)閉，氧氣調(diào)節(jié)閥前后壓力瞬間增大，對(duì)后續(xù)調(diào)壓站的恢復(fù)生產(chǎn)構(gòu)成了安全隱患，為避免因氧氣調(diào)壓功能失效對(duì)鐵廠生產(chǎn)造成影響，氧氣公司協(xié)同計(jì)控公司計(jì)劃對(duì)三大氧氣調(diào)壓站控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，徹底解決因控制信號(hào)丟失引起的重大安全隱患。

3 改造方案的制定

通過(guò)分析幾次調(diào)壓站出現(xiàn)故障的原因，發(fā)現(xiàn)主要是由控制電纜的故障造成，采用硬接線的控制方式存在較大的安全隱患，我公司采用的調(diào)節(jié)閥全部為氣開(kāi)式球閥，任意一根電纜的斷裂造成控制信號(hào)的丟失都會(huì)造成調(diào)節(jié)閥門(mén)全關(guān)。因此，必須改變這種D C S遠(yuǎn)程監(jiān)控的控制方式。

經(jīng)過(guò)和氧氣計(jì)控站溝通，可以將D C S遠(yuǎn)程控制的方式改為就地控制，為每個(gè)調(diào)壓站建立一套單獨(dú)的P L C控制系統(tǒng)，控制箱就安裝在調(diào)壓站旁邊，就地操作使用液晶操作面板，就地P L C控制器與四臺(tái)遠(yuǎn)程操作站通訊連接，四臺(tái)操作站分別放置在氧氣公司調(diào)度室、五、七氧主控室和C D臺(tái)主控室，采用以太網(wǎng)光纖通訊。實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)程的同時(shí)調(diào)控功能，可大大降低線路被偷盜、破壞的幾率，即使光纖被破壞也不會(huì)影響P L C的正常工作，僅僅是操作站不能監(jiān)控，可在就地操作面板上進(jìn)行監(jiān)控，從而極大提高了調(diào)壓站工作的可靠性。每套P L C的控制電源就近采用220V的U P S電源，每套調(diào)壓站的P L C均采用不同的受電，將故障下對(duì)調(diào)壓站的影響降低到最

圖1 改造前調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖2 四氧調(diào)壓站工藝簡(jiǎn)圖

圖3 五氧調(diào)壓站工藝簡(jiǎn)圖

圖4 七氧調(diào)壓站工藝簡(jiǎn)圖

小。改造后調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖5。

圖5 改造后調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4 方案的實(shí)施

本方案的實(shí)施分為兩個(gè)階段，前期準(zhǔn)備階段和后期實(shí)施階段，考慮到只能在不影響用戶生產(chǎn)的前提下完成改造，前期準(zhǔn)備工作必須充分，同時(shí)制定詳細(xì)的施工方案。

（1）準(zhǔn)備階段

待設(shè)備和材料準(zhǔn)備到位后，首先進(jìn)行光纖的鋪設(shè)和現(xiàn)場(chǎng)P L C控制柜的安裝，以及電源電纜的鋪設(shè)。提前做好P L C控制系統(tǒng)的編程和調(diào)試，并進(jìn)行遠(yuǎn)程模擬調(diào)試，調(diào)試正常后等待接線碰點(diǎn)的時(shí)機(jī)。

（2）控制系統(tǒng)在線切換

利用主體廠用戶檢修用氧量減少的時(shí)機(jī)，逐個(gè)將調(diào)壓站改為旁通供氣。

第一步，將氧氣調(diào)節(jié)閥打手動(dòng)控制，將溫度、壓力、流量測(cè)量信號(hào)接入新的P L C系統(tǒng)，并核對(duì)信號(hào)真實(shí)可靠。

第二步，通過(guò)新系統(tǒng)監(jiān)控閥前、閥后的壓力，待壓差小于0.3M Pa后打開(kāi)旁通閥，全關(guān)調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉調(diào)壓閥前后閥門(mén)。

第三步，通知計(jì)控將閥門(mén)控制信號(hào)接入新的P L C系統(tǒng)，并對(duì)閥門(mén)的行程和閥門(mén)開(kāi)、閉速度的調(diào)節(jié)。

第四步，確認(rèn)閥門(mén)動(dòng)作靈活后，緩慢打開(kāi)調(diào)壓閥前后閥門(mén)，手動(dòng)打開(kāi)調(diào)節(jié)閥門(mén)，并逐步投壓力和流量自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，進(jìn)行試運(yùn)行。

第五步，以上功能確認(rèn)完成后，在確認(rèn)調(diào)節(jié)閥前后壓差小于0.3M Pa后，逐漸關(guān)閉旁通閥，整個(gè)改造工作完成。

5 改造后效果

經(jīng)個(gè)一個(gè)多月的運(yùn)行，三大氧氣調(diào)壓站壓力、流量、溫度穩(wěn)定，控制系統(tǒng)達(dá)預(yù)期效果。通過(guò)本次氧氣調(diào)壓站控制系統(tǒng)的改造，首次實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)程的雙重控制，有效避免控制信號(hào)丟失造成的調(diào)壓站停用，大大提高調(diào)壓站工作的可靠性。將調(diào)壓站的控制系統(tǒng)集中管理，更加有利于對(duì)武鋼整個(gè)氧氣管網(wǎng)系統(tǒng)壓力的控制調(diào)節(jié)，改造效果明顯。