高爐混噴自控系統(tǒng)的改進(jìn)

劉瑞玲 （天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，河北涉縣 056404)

高爐混噴自控系統(tǒng)的改進(jìn)

劉瑞玲 （天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司動(dòng)力廠，河北涉縣 056404)

天鐵集團(tuán)2 800 m3煤粉混合噴吹自控PLC系統(tǒng)原有設(shè)計(jì)存在缺陷，在運(yùn)行過程中，造成整體失控，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。因此，針對(duì)所暴露的問題，確定將PLC系統(tǒng)改造為雙機(jī)冗余系統(tǒng)，完善制粉連鎖控制程序。并對(duì)有關(guān)熱風(fēng)切斷閥、煙氣放散閥、氣動(dòng)閥，儀表氣源、報(bào)警裝置等進(jìn)行技術(shù)改造，還增加煙氣爐膛滅火器，改造結(jié)果使噴煤系統(tǒng)穩(wěn)定。

高爐 噴吹 煤粉 自控 系統(tǒng) 改造

1 前言

天鐵集團(tuán)新建2 800 m3高爐煤粉混合噴吹項(xiàng)目作為高爐的主要附屬系統(tǒng)，對(duì)高爐生產(chǎn)降焦降本起著至關(guān)重要的作用。本項(xiàng)目由中冶南方總包設(shè)計(jì)、由二十冶安裝完成。PLC系統(tǒng)采用美國通用電氣 PAC RX3i單機(jī)系統(tǒng)，所有低壓設(shè)備就地操作均由PLC控制。項(xiàng)目投運(yùn)初期運(yùn)行平穩(wěn)，未出現(xiàn)重大生產(chǎn)問題。直至2010年3月份，由于PLC系統(tǒng)主機(jī)架設(shè)計(jì)缺陷，造成CPU模塊從主機(jī)架丟站，PLC系統(tǒng)整體失控，從而導(dǎo)致所有低壓設(shè)備就地?zé)o法操作;潤滑油泵停止供油，磨機(jī)低油壓運(yùn)行;氮?dú)庵袛?，事故充氮失?熱風(fēng)切斷閥、煙氣放散閥就地操作失效。制粉系統(tǒng)溫度無法控制，燒毀布袋除塵系統(tǒng)一千余條布袋，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和檢修負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響高爐噴煤。針對(duì)這起事故和事故中暴露出來的問題，對(duì)2 800 m3高爐混噴自控系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 PLC系統(tǒng)改造

PAC RX3i單機(jī)系統(tǒng)在生產(chǎn)中的安全性和可靠性存在極大隱患，因此將系統(tǒng)改造為雙機(jī)冗余系統(tǒng)非常必要。將制粉和噴吹兩套PLC系統(tǒng)改為CPU、通訊冗余配置，徹底解決一塊CPU或通訊設(shè)備故障時(shí)PLC系統(tǒng)工作失控的問題。

2.1 系統(tǒng)使用GE最新的冗余處理器IC695CRU320控制器。

2.2 主備控制器之間通過光纖進(jìn)行同步數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 原有系統(tǒng)的接線和布置都不用變動(dòng)，只需要將原有控制器機(jī)架變動(dòng)為RX3i ENIU站進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展即可。

2.4 使用系統(tǒng)原有的以太網(wǎng)，站控模塊等。

改造后的系統(tǒng)配置圖如圖1、圖2所示。

3 完善制粉系統(tǒng)聯(lián)鎖控制程序

3.1 主排風(fēng)機(jī)連鎖控制

主要增加聯(lián)鎖如圖3所示。

圖1 改造后制粉PLC系統(tǒng)配制圖

圖2 改造后噴吹PLC系統(tǒng)配制圖

3.1.1 主排風(fēng)機(jī)跳閘，停磨煤機(jī)、給煤機(jī)。

3.1.2 主排風(fēng)機(jī)跳閘，停廢氣引風(fēng)機(jī)、關(guān)煤氣切斷閥。

3.1.3 主排風(fēng)機(jī)跳閘，關(guān)熱風(fēng)切斷閥，開煙氣爐放散閥。

3.1.4 主排風(fēng)機(jī)跳閘，開事故充氮閥。

3.2 增加煙氣爐爐膛滅火保護(hù)系統(tǒng)

需要增加1套火檢系統(tǒng)，采用2取2判斷。判斷爐膛滅火后，主燃料跳閘，跳主排風(fēng)機(jī)，關(guān)熱風(fēng)切斷閥，開煙氣爐放散閥。爐膛滅火邏輯圖如圖4所示。點(diǎn)爐前自動(dòng)吹掃15 min。

圖3 主排風(fēng)機(jī)跳閘邏輯圖

圖4 爐膛滅火邏輯圖

4 混噴系統(tǒng)操作控制改進(jìn)

4.1 停止命令控制的改進(jìn)

原有的主排風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)等高壓電氣設(shè)備的停止命令由常開觸電發(fā)出，只有在人為給出斷開的信號(hào)時(shí)，設(shè)備才能停止。當(dāng)控制回路或PLC系統(tǒng)出現(xiàn)掉電或其他異?，F(xiàn)象時(shí)，主排風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)不能及時(shí)停止。如將停止命令改為常閉點(diǎn)控制，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常，繼電器釋放，設(shè)備則立即停止運(yùn)行，可以有效避免設(shè)備事故的發(fā)生。同時(shí)，對(duì)高壓電氣設(shè)備增加事故急停按鈕，從操作臺(tái)上進(jìn)行緊急停機(jī)操作。

4.2 潤滑油泵啟?？刂频母倪M(jìn)

將潤滑油泵啟停改為雙繼電器控制，即在事故狀態(tài)下仍然保持運(yùn)行。如圖5為改造前的運(yùn)行方式、圖6所示，為改造后的運(yùn)行方式。后者的優(yōu)點(diǎn)是“關(guān)命令”不給出，設(shè)備就能保持運(yùn)行。

4.3 熱風(fēng)切斷閥和煙氣放散閥就地操作改造

目前所有低壓設(shè)備就地操作均通過PLC控制，即在PLC控制系統(tǒng)中接受到轉(zhuǎn)換開關(guān)就地操作接點(diǎn)信號(hào)后，判斷PLC開關(guān)命令輸出由就地開關(guān)按鈕控制來實(shí)現(xiàn)就地操作的。這種操作在PLC事故狀態(tài)下無法實(shí)現(xiàn)，建議對(duì)以上兩個(gè)電動(dòng)閥改為就地、集中并行控制?？刂圃韴D如圖7所示。這種控制方式與PLC工作狀態(tài)無關(guān)。

圖5 單繼電器控制原理圖

圖6 雙繼電器控制原理圖

圖7 改造后的電氣原理圖

4.4 氣動(dòng)閥改造

將調(diào)壓站3個(gè)氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥改為逆行程，即在事故狀態(tài)（失氣或失電)下時(shí)閥門開啟，保證系統(tǒng)的氮?dú)獍踩?yīng)。

原有氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥為失氣關(guān)閉型氣動(dòng)閥，當(dāng)氣源失氣或掉電時(shí)閥門自動(dòng)關(guān)閉，將切斷對(duì)工藝的氮?dú)夤?yīng)，而對(duì)于制粉系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)來說，氮?dú)夤?yīng)是十分重要的，故該調(diào)節(jié)閥應(yīng)改為逆行程，以保證系統(tǒng)在事故狀態(tài)下的氮?dú)夤?yīng)。

將磨煤機(jī)事故充氮閥、粉倉事故充氮閥和除塵布袋事故充氮閥改為氣關(guān)型，失氣或失電時(shí)保持開啟。

4.5 儀表氣源改造

原有的CO和氧氣分析儀氣源取自事故充氮主管道，當(dāng)事故充氮投入時(shí)，氣體分析儀要求氣壓達(dá)不到，自動(dòng)停止工作。將氣源取自自勵(lì)式氮?dú)庹{(diào)壓閥前，保證穩(wěn)定供氣。

改造前所有氣動(dòng)閥的氣源均采用壓縮空氣單路供氣，當(dāng)壓縮空氣壓力不正常時(shí)容易造成氣動(dòng)閥無法正常動(dòng)作（特別是裝粉閥和噴吹放散閥異常時(shí)后果嚴(yán)重)，影響生產(chǎn)。因此，加裝一臺(tái)儲(chǔ)氣罐，采用氮?dú)夂蛪嚎s空氣雙路供氣。

4.6報(bào)警系統(tǒng)改造

報(bào)警系統(tǒng)是通過上位機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控報(bào)警，這種報(bào)警方式脫離PLC系統(tǒng)并且很依賴工控機(jī)的工作狀態(tài)，極不合理。我們將報(bào)警系統(tǒng)改為由CPU邏輯判斷通過DO通道輸出聲光報(bào)警。

5 結(jié)束語

改造后，PLC系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)過失控現(xiàn)象;制粉系統(tǒng)出現(xiàn)過一次因電網(wǎng)波動(dòng)引起的掉電現(xiàn)象，主排風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)和給煤機(jī)都實(shí)現(xiàn)了可靠停機(jī);潤滑油泵的啟、?？刂频玫矫黠@的改善;熱風(fēng)切斷閥和煙氣放散閥實(shí)現(xiàn)了就地、集中兩種控制方式;報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了聲光報(bào)警。改造完成至今，煙氣爐尚未出現(xiàn)過自動(dòng)滅火現(xiàn)象，爐膛滅火保護(hù)系統(tǒng)的改造效果尚不明確;供氣氣源沒有發(fā)生過故障，因此，氣動(dòng)閥和儀表氣源的改造效果不能及時(shí)得到驗(yàn)證。

Improvement of Automation Control System of BF Mixed Injection System

Liu Ruiling

During running,the automatic PLC system of mixed coal injection system of 2 800 m3BF,Tiantie was out of control as a whole due to design defect,which seriously affected production.In order to solve the found problems,the PLC sys－tem was decided to modify into a dual redundant system to improve the interlock control program for pulverized coal preparation.Other technical modifications were carried out on blast shut off valve,fume discharge valve,pneumatic valve,instrument air and alarm device and fume shaft fire distinguishers were added.Consequently,the coal injection system worked stably.

BF,coal injection,pulverized coal,automatic control,system,modification

（收稿 2010－10－20 責(zé)編 崔建華

劉瑞玲，助理工程師，2006年畢業(yè)于天津工程師范學(xué)院電器技術(shù)教育專業(yè)，現(xiàn)在天鐵集團(tuán)動(dòng)力廠鐵前區(qū)從事電器維修工作。