二次除塵控制系統存在的問題及改進方法

李麗

摘 要：近年來，隨著國家對環保的要求越來越高，鋼鐵企業在煙塵治理和除塵系統也提出了新的要求。本鋼二次除塵系統是專為煉鋼轉爐配套的煙塵治理系統，其主要功能是吸收轉爐煉鋼過程中產生的煙塵，通過控制爐前的設備，在煉鋼生產時把煙塵通過煙道吸入除塵系統，經除塵布袋處理后排走的過程。該文主要對二次除塵系統的控制過程和原理加以簡單介紹，對控制系統存在的一些問題加以簡要的分析，并提出了相應的改進方法。

關鍵詞：工藝介紹 控制過程 存在問題 改進方法

中圖分類號：TF321.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0101-02

1 工藝介紹

筆者所在工廠的二次除塵主要是匯集老系統3座轉爐在兌鐵和出鋼過程中產生的煙塵，并可兼收轉爐在冶煉過程中，一次除塵從活動煙罩外溢的部分煙塵。二次除塵的設備主要有兩臺風機和一套大型除塵裝置，另加兩個風機的輔助油泵。當風機吸入煙塵后，經過除塵系統除塵凈化，煙塵經集合刮板再經儲灰斗然后運走，而凈化后的大氣經除塵器上方的百葉窗進入空氣中。

2 控制過程

二次除塵的整個控制過程主要分兩部分：風機控制部分和除塵器控制部分，且全部采用PLC進行控制。

2.1 PLC硬件介紹

風機部分主要采用SIEMENS系列S7-400，其主站下有3個ET200從站；除塵器部分采用SIEMENS系列S7-300，其主站下有3個ET200從站。兩個主站之間采用MPI通訊，把除塵器的部分參數以GD包的形式進行設置：即除塵器的部分狀態參數和各個閥門的狀態都可以通過MPI方式的GD包把數據傳送到S7-400的CPU里，而S7-400主站的CP-343卡則通過OSM與監控機上的CP1613卡連接，從而實現數據傳送。操作者可以從監控機上看到系統運行的狀態，從而了解現場運行情況。

2.2 功能介紹

2.2.1 風機部分

此系統的設備主要包括兩臺風機和相應的輔助油泵。風機的啟動和停止及各種狀態參數都通過信號電纜與各個信號端子相連，而信號端子則直接與PLC模板相連，PLC上的各個信號就可以通過PLC基板的K總線和P總線直接傳入CPU中，再通過網絡連接到監控機上，從而操作者可以在監控機上操作和看到設備的狀態和參數。

2.2.2 除塵器部分

除塵器的人機接口是觸摸屏，觸摸屏與S7-300主站之間通過RS485接口進行通訊。PLC把現場所有的狀態和各個模擬量信息都通過通訊在觸摸屏上顯示；同時，操作者也可以根據工藝要求對除塵時間和周期等進行設置，從而實現控制的靈活方便。

3 控制系統存在的問題

二次除塵系統作為一套簡單的PLC控制系統，能基本滿足基本工藝和控制要求，操作者可以根據現場需要對風機和各個除塵裝置進行操作。但是，運行一段時間以來，系統存在的問題也逐漸顯露出來；而且，由于設計上的諸多原因，很多資源并未得到充分利用。

主要問題表現在：

（1）由于風機的各個狀態信號都進PLC中，操作者可以在操作室對風機進行操作，而控制風機的必要條件是輔助油泵，也就是說，無論對風機進行啟動還是停止，必須先轉輔助油泵，而輔助油泵的各個信號并未引至PLC中，致使操作者在對風機進行操作時，不得不到樓下先對輔助油泵進行操作。如果風機工作在非正常狀態下，到樓下緊急停機時，勢必耽誤時間，造成事故的擴大化，嚴重時可能造成風機花瓦。（曾經出現過這種情況，風機軸承溫度升高很快，操作員到樓下停機時，還沒到風機房，風機已自動跳機，結果造成風機軸瓦已化。）

（2）風機的升降速未能用在操作中。風機的升降速由操作者按畫面上的“高速”和“低速”按鈕由程序控制的。但是由于煙氣溫度和煙氣流量等多方面的原因，有時造成電機電流沖擊太大，振動瞬間增大，這對系統的穩定性造成不良影響。

（3）S7-400與監控機之間通過OSM和CP1613之間連接。OSM型號為ITP 62，也就是說一個OSM有6個SUB-D口，2個光纖通訊口，但該系統只用兩個SUB-D口，光纖通訊口也沒有和其他系統進行網絡連接，這就大大降低了OSM的使用效率。

（4）S7-400與S7-300之間采用GD數據包通訊，但由于S7-300的通訊限制，每個GD數據包只能發送22個字節，而每個S7-300最多只能有4個GD數據包，也就是說S7-300與其他站的通訊最多為22×4=88個字節。所以當除塵系統的工藝或要求發生改變需要在程序上做些改動時，受到傳送字節的限制勢必對程序設計造成影響。

（5）同樣，由于S7-400與S7-300之間采用MPI主從通訊，受通訊類型的影響，主PLC上不能監控到從PLC上的數據。也就是說，當程序有問題時，不能在監控機上在線監視從站的狀態，這就給專業技術人員在判斷故障時造成時間滯后。

4 改進方法

基于控制系統以上存在的問題，提出以下幾點改進方法。

（1）將風機飛輔助油泵改為普通獨立油泵，每臺風機相應有兩臺油泵，轉一備一，所有信號全部引至主PLC中，兩臺油泵互鎖：當一臺油泵故障停泵時，另一臺油泵程序控制自動啟動。這就保證了系統的運行正常有序，而操作者也不必為起停風機而奔波于樓上和樓下之間；更為重要的是，可以為故障停機時贏得時間。

（2）風機的升降速不僅有兩個“高速”和“低速”按鈕控制，同時，在風機主畫面上做一個手動“快速升降速”滑塊，兩種方式控制風機的升降速（控制方式可以在畫面上選擇）：當風機剛啟動時，可以按“高速”滑塊：當風機轉速接近額定轉速時，可以選擇滑塊的控制方式，緩慢對風機進行升速；等系統穩定后，可以根據要求再適當增減滑塊。這樣就可以防止大電流沖擊，同時保證系統的穩定。

（3）要想在通訊方式上做些改進，最簡單的方法應該如新系統一樣引進交換機，同時S7-300主站還得相應的增加CP343-1通訊模板，這樣就可以把S7-400主站和S7-300主站同時連入以太網，通訊方式就不是主從通訊而是網絡通訊了。這不僅可以避免主從通訊帶來的諸多問題，還由于新老系統同時連入以太網，為程序互備帶來方便。由于新系統已經有交換機了，所以直接在新系統的基礎上，增加一個至少3個端口的網絡接口板就可以滿足要求。

這樣，通過改進二次除塵的控制系統，更好地滿足了現場的操作和工藝要求，保證了設備的安全穩定運行；同時也盡量地節省了資源，也為技術人員在程序互備和解決現場故障等提供了良好的方便條件。

參考文獻

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