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97 年太鋼引進(jìn)的法國(guó)二十輥軋機(jī)、冷熱不銹帶鋼退火線、光亮線等新裝備,是擴(kuò)大不銹鋼生產(chǎn)能力、發(fā)展民族工業(yè)、增強(qiáng)不銹鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,擴(kuò)大不銹鋼市場(chǎng)占有份額的重要舉措。冷軋煤氣混合加壓站,是太鋼不銹帶鋼退火線的配套設(shè)施,有加壓機(jī)3臺(tái),氣源為高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣；由于生產(chǎn)線工況不穩(wěn)而造成用量大幅度頻繁波動(dòng)；同時(shí)由于氣源管網(wǎng)方面的狀況較差,高爐煤氣壓力波動(dòng)范圍3～10Kpa,焦?fàn)t煤氣壓力波動(dòng)范圍1.5～；其波動(dòng)有時(shí)頻率很快,僅靠?jī)x表調(diào)節(jié)產(chǎn)生震蕩、用人工調(diào)節(jié)措手不及；經(jīng)常出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的低壓,造成混壓困難,使得保壓力保不了熱值,保熱值保不了壓力,甚至造成高爐煤氣蝶閥關(guān)閉、機(jī)前負(fù)壓的險(xiǎn)兆。不穩(wěn)的氣源、多變的用戶(hù),使處于中間環(huán)節(jié)的冷軋煤氣混合加壓站成為矛盾的集中點(diǎn)和保障不銹鋼生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵。原設(shè)計(jì)的儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)根本無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

太鋼于1999年6月成立了項(xiàng)目攻關(guān)組,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的艱辛努力,采用先進(jìn)的德國(guó)西門(mén)子SIMATICS7300PLC、德國(guó) UNI公司熱值儀、德國(guó)西門(mén)子變頻技術(shù),投入了全過(guò)程自動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)了混合煤氣熱值、加壓機(jī)后壓力雙穩(wěn)定的目標(biāo),確保了不銹鋼的正常生產(chǎn),節(jié)能效益非?？捎^。

1 系統(tǒng)概要

改造后的系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜,僅調(diào)節(jié)閥就有九個(gè),此外還要增加變頻器,由計(jì)算機(jī)控制切換調(diào)節(jié)三臺(tái)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；增加熱值儀,串級(jí)調(diào)節(jié)高焦配比。采用德國(guó)西門(mén)子S7-300PLC可編程控制 器和臺(tái)灣研華IPC610工控機(jī)構(gòu)成DCS系統(tǒng)。S7-300PLC可編程控制器作為下位來(lái)實(shí)現(xiàn)所有信號(hào)的采集、運(yùn)算、調(diào)節(jié),其特點(diǎn)是:模塊化、無(wú)排風(fēng)結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布、運(yùn)行可靠、性?xún)r(jià)比高。CP5611卡為S7300PLC與工控機(jī)的通訊接口卡。RS485物理結(jié)構(gòu)和的波特率,傳輸距離可達(dá) 50m,使用中繼器可達(dá)9100m。

2 控制原理

本系統(tǒng)含四個(gè)調(diào)節(jié)回路:

2.1 熱值調(diào)節(jié)

熱值是用戶(hù)氣源的主要質(zhì)量指標(biāo)之一。

冷軋煤氣混合加壓站以高爐煤氣為主氣,它不可控制,取決于用戶(hù)用量；焦?fàn)t煤氣為輔氣,要求控制其兩道閥門(mén),使高、焦配比約4:1,折合熱值1350大卡。

2.1.1 “高焦限幅”輔熱值

本回路為一串級(jí)、交叉限幅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。以熱值調(diào)節(jié)為主環(huán),焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)為副環(huán),加入了高焦煤氣流量單交叉限幅。焦?fàn)t煤氣流量的設(shè)定值不單單取決于熱值調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)MV,而且受到高爐煤氣流量的瞬時(shí)值的限制,即按高、焦理論配比值求出應(yīng)配焦?fàn)t煤氣流量值,乘以和作為MV的上、下限幅值 MH1、ML1。

該控制思想一則使焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量不至于過(guò)大,從而使高焦配比值在小范圍內(nèi)波動(dòng)；二則使主環(huán)調(diào)節(jié)器不至于產(chǎn)生調(diào)節(jié)飽和,加快了滯后較大的主環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),改善了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

對(duì)熱值儀信號(hào)故障也有保護(hù)性,在實(shí)際的運(yùn)行中,我們發(fā)現(xiàn)工人有時(shí)忘記了給熱值儀過(guò)濾器排水,使煤氣入口壓力太低,燃燒不夠,造成儀表信號(hào)顯示偏低很多,即使焦?fàn)t煤氣閥開(kāi)到最大,也不可能把熱值調(diào)至“正?！?但此時(shí)熱值調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)受到高爐煤氣流量的交叉限幅,故在此三個(gè)信號(hào)中,最終以上限值為焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)器的設(shè)定值,從而使焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)閥被約束在了一定的閥位,最終使混合煤氣熱值波動(dòng)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。