大型H型鋼高焦加壓站系統的優化改造

王秀華

（山東萊鋼集團 自動化部，山東 萊蕪 271104）

大型H型鋼生產線焦爐煤氣和高爐煤氣加壓站主要是完成焦爐煤氣和高爐煤氣加壓后外供給用戶。由于車間人員緊缺，因此把高焦加壓站與混合站合并，通過光纖將信號傳輸到上位機，實現加壓站的無人值守和遠程控制；為更加有效地調節煤氣壓力，節能降耗，現將7臺加壓機全部改造為變頻控制調節，為此將對控制程序進行優化。原系統采用MP7監控軟件，需要在Windows2000系統下安裝使用，不能在XP系統下安裝使用，故系統運行不穩定。IFIX軟件安裝簡單，操作也方便，故用IFIX重新開發監控畫面，替代當前的MP7監控軟件。

2 系統的技術要點及創新點

高、焦爐煤氣加壓站設置有4個高爐煤氣加壓機、3個焦爐煤氣加壓機和1個循環冷卻油站，對高、焦爐送來的煤氣進行加壓，輸送至后續用戶及混合加壓站。整個自控系統采用施耐德公司QUANTUM系列PLC，系統硬件配置如下：高、焦爐煤氣加壓站共使用1臺QUANTUM PLC控制，通過遠程I/O方式連接兩個機架，用Ethernet實現PLC與服務器之間的連接以及服務器與監控機之間的連接，服務器同時兼做監控機。

加壓機、電動閥均具有自動、手動工作模式，由現場控制箱轉換開關切換來確定其工作狀態，實現了對加壓機的變頻控制、電動閥和回流閥的自動控制，以及整個系統的連鎖報警功能。加壓機全部實現變頻控制，根據工藝需求調節，能夠降低電量的消耗。變頻調節可分為全自動調節和手動調節：全自動調節根據工藝需求，設定一個需要的煤氣壓力值，使設備自動運行，降低了操作人員的勞動強度；手動調節就是根據工藝需要，通過操作人員設定頻率值來調節煤氣壓力。

3 軟件系統功能實現

該系統生產工藝是對焦爐煤氣和高爐煤氣進行加壓，共包括7臺加壓機，2＃～6＃煤氣加壓機是由軟啟動器控制的，1＃和7＃是由變頻器控制的（主要用來保證加壓站高、焦煤氣出口壓力的穩定），每臺煤氣加壓機都由潤滑油潤滑，并且每臺加壓機的入口、出口都設有一個電動閘閥，入口還有一個手動蝶閥。

每臺煤氣加壓機都對應有以下參數：前、后軸瓦潤滑油的油壓和油溫；前、后軸振；前、后軸瓦軸溫，加壓后出口煤氣壓力及溫度；煤氣總管的入口壓力；出口總管壓力和流量；油站冷卻水溫度和壓力。以上所有模擬量參數都在畫面中一一顯示出來。

3.1 上電

上電前先檢查電源線路和信號線路接線正確與否，確認無誤后方可送電。

3.2 進入主工藝監視控制畫面

主機送電后，維護人員開機啟動服務，進入主工藝監控畫面，兩臺計算機分別顯示焦爐煤氣加壓系統和高爐煤氣加壓系統控制畫面。圖1為焦爐煤氣加壓系統畫面。

可以通過點擊各按鈕切換到其他畫面，包括高爐煤氣加壓系統畫面、工藝畫面、油站畫面、報警畫面、實時趨勢和歷史趨勢等。

3.3 主畫面操作

3.3.1 進、出口電動閘閥

加壓機進、出口電動閘閥分為“現場手動”、“現場自動”和“計算機自動”三種運行模式。

運行“現場手動”模式時，只能在現場進行機旁操作。當現場機旁箱按鈕切換到自動時可從計算機上對其進行控制，若畫面上的閥門顏色為綠色，說明閥門處于開到位狀態，此時只能對閥門進行關閥操作；若閥門顏色為紅色，說明閥門不處于開到位位置，有可能在關到位位置，也有可能在中間位置。若開關過扭矩信號指示燈變紅色，說明目前閥門開關已過扭矩，此時不能進行閥門開關動作，應對閥門進行檢查。閥門控制圖見圖2。

圖1 焦爐煤氣加壓系統畫面

圖2 閥門控制圖

3.3.2 自動閥位實現

在加壓機進、出口總管之間有一個連通電動閘閥，加壓后煤氣壓力的調節與連通閥的開度有很大關系，由于現場的閥門不是調節閥，不能進行開度調節，需通過修改該系統的程序和閥門開閥、關閥到位時間，實現閥位調節功能。

3.3.3 邏輯控制

加壓機運行過程中會自動檢測加壓機進口總管煤氣壓力、加壓機軸振以及前、后瓦的油壓和溫度信號，若煤氣壓力低于3kPa（或低于2.5kPa），就會發出報警信號，同時加壓機連鎖停機；若軸振大于6.5mm/s時或軸瓦溫度大于65℃時，就會發出報警信號；若軸瓦油壓小于0.07MPa時，就會發出報警信號，同時加壓機連鎖停機。

加壓機啟動方式如下：點擊加壓機主電機，彈出“加壓機操作窗口”，畫面顯示加壓機的狀態自動、電源正常、二次電源正常，只有這3個指示燈都為綠色時，才可以啟動加壓機。在加壓機運行過程中，若連鎖條件滿足，加壓機就會自動連鎖停機，若出現軟啟故障，加壓機將自動停機。

正常情況下，點擊停止按鈕，加壓機即可自動停止。

加壓機的運行模式分為手動和自動。自動調節方式只需設定要加壓后的壓力值，變頻器會自動調節輸出頻率，加壓機的風機轉速會相應地改變，從而調節加壓后的壓力值達到要求。手動調節方式需要用戶輸入變頻器的輸出頻率，然后根據當前的煤氣加壓機出口煤氣壓力值，決定增大或者減小頻率值。

3.4 利用服務器/客戶端方式的數據冗余技術

控制器之間、控制器與監控站之間、監控站之間都采用光纖以太網通訊，一個節點損壞，不影響整個系統的數據通訊，滿足了煤氣加壓系統的高可靠性要求，高速的數據傳輸滿足了控制器之間數據交換的要求。

3.5 設備的多重保護功能

3.5.1 電動閥門的時間保護功能

每個加壓機的進、出口管道上各有一個電動閘閥，開閥和關閥全靠開關到位信號來控制，并且電氣的控制回路并不斷開，因此一旦限位開關壞掉，則很容易損壞設備。為保證閥門的安全性，根據每個閥門的開關閥時間保護功能進行自動斷開控制。

3.5.2 增加壓力開關確保加壓機的穩定運行

每臺加壓機的運行連鎖停機條件之一就是進口壓力低于某一個值，如果配電器或者壓力變送器損壞，但實際管道中煤氣壓力正常，則會引起加壓機連鎖停機，影響生產，為防止這種情況的發生，增加了壓力開關以保證加壓機的正常運行。

3.6 報警畫面

每個畫面中都有報警畫面按鈕。點擊按鈕，即可彈出報警畫面窗口，所有已組態變量的報警信息將出現在窗口內，供操作和維護人員分析。

按工藝要求，當過程值超過報警上、下限時，發出聲音報警，操作員在報警畫面中可以完成報警確認、報警信息過濾等。操作人員可根據需要任意選擇查看不同的報警，也可以選擇All Groups察看所有報警記錄。

3.7 歷史趨勢

對一些重要的過程參數和對生產考核有意義的數據（如煤氣進出口總管壓力、煤氣流量、煤氣溫度等）存儲歷史數據，操作員可以設定歷史趨勢的采樣間隔、調整精度和存儲時間，設定顯示范圍，并可以隨時打印歷史趨勢。

4 實施效果

改造后系統運行穩定，保證了各生產單位所需煤氣壓力的穩定，提高了加壓機的功效，降低了能耗；實現了加壓站的無人值守和遠程控制。通過觀察加壓機進、出口壓力，及時平衡管網壓力，降低了煤氣的放散，創造了很大的間接效益。