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电炉除尘自动控制系统
发布于:2012/11/9 8:45:29浏览次数:2574 次

电炉除尘自动控制系统

我司自主研发的环保治理工程——电炉除尘控制系统,已广泛应用于冶炼、火电、水泥等行业。该项目采用炉盖四孔直排和屋顶罩相结合的除尘工艺,电炉产生的烟尘,绝大部分通过直排系统,即经过电炉第四孔,水冷滑套,燃烧沉降室,水冷管道,再经增压风机排出;另一小部分通过屋顶罩排出,两股烟尘在除尘器前汇合,经除尘器净化后由主风机排出。整个工艺过程根据电炉工况采用自动控制,大大降低了工人的劳动强度,彻底改变了冶炼时厂房内的烟尘污染状况,除尘效果十分明显。

1.自动控制系统的组成

      除尘自动控制系统共分三大部分,分别由现场级(检测仪表、传感器和执行装置),基础自动化(PLC)和上位机组成。系统组态如图1所示。


图1 控制系统组态图

现场仪表主要检测工艺过程参数和设备运行状态参数,PLC及分布式I/O通过数据扫描采集信号并进行数据处理,然后根据控制要求向现场执行装置发出控制信号,完成控制功能。上位机一方面接收PLC的输入信号,另一方面根据控制要求向PLC发出控制指令,对工艺过程实现监控,同时实现过程数据管理功能。

1.1 现场级

      该系统中需要检测的工艺参数较多,包括温度、压力、流量、转速、振动等等,其中参与控制的主要参数有风门阀入口温度,野风阀前烟气温度,除尘器差压等,另外还有一些设备运行状态参数,主要是监视和报警作用。系统工艺控制流程图如图2所示。系统根据检测到的工艺状态参数以及电炉工况模式,通过PLC或现场操作箱对现场的执行机构进行自动或手动控制,如控制滑套、风门阀、二次阀、野风阀等的开度,控制主风机和增压风机组的转速以及除尘器清灰等动作。


图2 除尘系统工艺控制流程图

1.2 基础自动化 
        该系统共有数字量信号180多个,模拟量信号30多个,采用西门子SIMATIC S7-300可编程控制器(CPU315—2DP),由于现场信号比较分散,并且有些信号距离主站PLC柜较远,故现场另设一个分布式I/O站,通过Profibus—DP总线与主站进行通讯,系统PLC硬件配置如图3所示。


图3 PLC 硬件配置图

软件部分采用西门子STEP7 编程软件,模块化编程。系统主要控制过程有以下方面:

(1)主风机和增压风机控制:

根据电炉冶炼工况模式的不同,控制风门阀和二次阀的开度,调节系统风量。同时通过液力偶合器调节主风机和增压风机的转速,达到节能降耗的效果。

(2)滑套控制

根据增压风机风门阀前的烟气温度,自动调节滑套的开度,以控制直排系统风量和烟气温度,保护增压风机风门阀叶轮。

(3)野风阀控制

根据野风阀前烟气温度,控制野风阀的开关,从而控制进入除尘器的烟气温度,保护除尘器布袋不被高温烟尘烧坏。

(4)除尘器清灰控制

除尘器清灰系统分为定时和差压控制清灰两种,正常情况下,按照一定的时间间隔依次对除尘器各仓进行离线清灰。如果除尘器差压过大时,则系统自动缩短离线清灰间隔时间,以加快清灰速度。

(5)反吹气源控制

由于进入布袋的烟尘温度较高,为防止脉冲反吹时冷空气遇热凝露,使布袋拧结。需对气源进行净化和加热,使反吹气体保持在合适的温度范围内。

1. 3 上位机

系统上位机采用的是研华工控机,通过工业以太网与PLC进行远程通讯,通讯介质采用光纤,由网卡、交换机、光电转换模块、及PLC通讯模块组成。同时,该系统可与车间内其它工艺控制过程联网,组成二级网络,实现生产管理。画面监控采用西门子WINCC组态软件编程,界面友好,操作人员通过HMI可监控整个生产过程,并具有数据管理,报警和打印功能。 

2 系统调试

系统安装完成后进行了调试,调试分冷调试和热调试。冷调试是在无负荷条件下进行的,热调试是系统通过冷调后,在有负荷条件下进行的。整个调试过程硬件部分和软件部分同时进行。

2.1 冷调试

冷调分单体调试和系统调试。单体调试是指对单个设备的运行调试,是系统调试的基础。包括所有的传感器元件、检测仪表输出、显示是否正常,参数调整是否正确,电机、液力偶合器、风机、阀门等执行装置,启动、运行状态是否正常。在PLC程序和HMI上监控它们的运行,出现问题及时排除,为下一步系统联调做好准备。系统调试是在单体调试结束后,所有设备运行正常的条件下,对整个控制系统进行的调试。包括系统中所有控制、联锁条件的调试,PLC控制程序的调试及HMI监控程序的调试等。

2.2 热调试

在系统冷调试结束后,进入热调试阶段,热调试是在带负荷的工况条件下,完成系统自动监控的调试。包括系统中一些重要的控制参数的调整。比如在不同的电炉工况下,直排系统和屋顶罩的风量是不同的,理论值和实际值总会有些差异,这就需要在实际生产工况下调整增压风机和主风机的转速,使其既满足排尘的要求,又节省能源。

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