集中監控系統在鋼廠廢水管控中的應用研究

羅新發

（河鋼宣鋼計控中心，河北 張家口 075100）

焦化生化廢水是一種典型的有毒難降解有機廢水，主要來自焦爐煤氣初冷和煤氣凈化生產過程中的產生的廢水。在嚴峻的環保形勢下，河鋼宣鋼公司加大了焦化生化廢水的管控力度，然而由于廢水的供需不平衡，一方面供水量大，又由于存在間斷性供水，供水量不平穩。另一方面用水單位較多，工藝復雜，需求不穩定，導致管網壓力波動大，廢水供需不平衡，已經不適宜現代企業管理和環保管控的要求。

宣鋼公司經過細致的調研，對焦化生化廢水管理提出更高的要求，對供水點和分散的用水點統一調控，通過自動化系統設備升級、集成，完成對關鍵用水點實現自動控制，同時利用信息化手段對各用戶耗水量進行數據自動采集，在能源管控系統進行在線管理，實時分析，實現遠程監控，進一步提高焦化廢水利用率，實現零排放。

1 工藝控制方案

圖1 焦化生化廢水遠程控制系統圖

建立兩級系統，一是建立DCS控制系統，在一鋼軋、二鋼軋、煉鐵廠三座高爐等用戶的八個蓄水池和循環水池分別增加超聲波流量計、雷達液位計和補水調節閥，增加就地操作箱，實現液位手動/自動調節，保證液位穩定。同樣在焦化兩個供水池實現自動補水，還根據管網壓力變化增加變頻器，實現變頻自動供水，保證管網壓力穩定。若出現集中用水流量不足時，統一由供水方補充新水，滿足管網壓力和流量恒定。二是建立集中監控系統。利用原有的能源網絡、數據采集、I/O服務器、實時數據庫服務器及實時監控系統，進行適應性改造，實現所有在線檢測數據自動采集、處理、傳輸、存儲及實時顯示，統一納入能源管控體系，達到了現場操作無人化、工序作業一鍵化、服務支持遠程化，調度管理可視化。如圖1所示。

1.1 集散控制系統

集散控制系統簡稱DCS，本項目應用過程控制級具體實現信號的輸入、變換、運算和輸出等集散控制功能。在DCS中，過程控制級的控制裝置包括過程控制單元、現場控制站、過程接口單元等，過程管理級由工程師站、操作員站、管理計算機等組成，完成對過程控制級的集中監視和管理。流量計、液位計等變送器輸出兩線制4mA～20mA電流，直接傳輸到現場控制柜DCS系統的模擬量輸入模塊，采集到的信號經DCS處理后通過以太網與控制室的上位機實現數據交互。基礎自動化控制系統是保證正常生產的關鍵系統，相對其他系統而言，對于系統硬件的可靠性、穩定性上要求更高。因此，在確定系統選型時應把握住硬件的高可靠性、高穩定性這一關，同時應要求控制裝置的CPU 具有較高的性能。

系統數據的控制均在基礎自動化系統的操作站上通過HMI畫面調用實現，過程參數的設定、調整、報警狀態的確認等均通過操作鍵盤和鼠標進行。監控系統采用多種HMI顯示畫面多角度、直觀反映過程運行狀態。以煉鐵廠1#高爐水池為例，畫面實時顯示包括水池液位、焦化生化廢水流量的數值顯示，并自動根據液位實時調整流量。系統包括手自動切換，液位數值做報警處理和故障報警，畫面中做紅燈閃爍提示，系統自動做報警記錄和報警值記錄。

1.2 集中監控系統

數據采集及集中監控系統將現場檢測數據通過光纜及光收發設備接到數據采集機柜內，然后通過數據隔離網關采集數據到能源系統，對測量到的數據進行有效管理，通過基礎自動化系統實現廢水能源的統一調配。系統具有現場數據實時傳送、報警、歷史記錄、實時曲線等功能。整套系統結構簡單、動態范圍廣、實時性強、組網靈活、運行成本低，同時系統采用模塊化結構，自組合方便，可根據客戶需求有所增減。同時利用能源系統開發工具軟件進行監控界面開發，并將界面集成到能源監控或生產監控系統中。

管理人員可根據需要設置不同的時間間隔或條件組織數據，統一調度和自動生成日報表，廢水數據通過公司能源管理系統實現常態化管理，通過日報表可分析各用戶每天的耗水情況，便于及時指導生產和操作。如圖2所示。

圖2 宣鋼焦化廢水計量日報

2 實施效果

焦化生化廢水每日2000多噸，利用率一直在50%左右，造成廢水排放對環境影響較大。實施后，廢水利用率由50%提升至100%，實現廢水零排放。廢水使用率提高后，每日節約新水約2000t，每年可為公司節省水費87.6萬元。

系統投入運行后，崗位根據現場數據實時傳送、報警、歷史記錄、實時曲線，開展針對性的廢水調配，為能源管控，挖潛增效，提供基礎支持。也可防止供需不平衡造成廢水排放污染環境，從而提高企業社會形象。補水操作實現自動化，降低工人勞動強度。水資源整體數據直觀、完整，便于管理人員制定平衡計劃，有利于提升水系統的整體管控能力。