UniMAT PLC在高爐噴煤控制系統(tǒng)中的應用
發(fā)布日期：2022-04-22 點擊率：93 品牌：恩艾_NI
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磨機入口溫度>=300℃；
磨機出口溫度>=95℃；
磨機入口O2含量>=12%。
（7）煤氣快開閥切斷
爐膛內火焰熄滅時；
高爐煤氣壓力<=2.5kPa。
2.2煤粉噴吹系統(tǒng)自動化
噴煤系統(tǒng)主要包括制粉、收粉和噴吹幾個系統(tǒng)。本規(guī)格書主要包括收粉系統(tǒng)中的煤粉倉及噴吹系統(tǒng)。
2.2.1工藝檢測項目
（1）煤粉倉
●溫度檢測：正常值在50~80℃范圍內，上限報警，提示有關人員注意。上上限報警，此時警示有關人員打開滅火氮氣閥向煤粉倉內充氮氣，并聯(lián)鎖停布袋，同時關閉所有卸粉閥，噴吹罐停噴。下限報警值：45℃。
●CO濃度檢測：正常值在0~200ppm范圍內，上限報警值300ppm，提示有關人員注意。上上限報警值：500ppm， 此時警示有關人員打開滅火氮氣閥向煤粉倉內充氮氣，并聯(lián)鎖停布袋，同時關閉所有卸粉閥，噴吹罐停噴。
●O2濃度檢測：正常值在5%~10%范圍內，上限報警值10%，提示有關人員注意。上上限報警，此時警示有關人員打開滅火氮氣閥向煤粉倉內充氮氣，并聯(lián)鎖停布袋，同時關閉所有卸粉閥，噴吹罐停噴。
●稱重系統(tǒng)：正常值在0~80t范圍內，上限報警值80t，自動聯(lián)鎖給煤機。上上限報警值90t， 此時自動關閉給煤機，布袋收粉器停止下料。
●料位檢測：正常值在0~7m范圍內，并作上下限報警。
●壓力檢測：正常值在0~0.2MPa范圍內，上限報警值0.25Mpa。
（2）噴吹罐：溫度檢測：正常值在50~80℃范圍內，上限報警值85℃，提示有關人員注意。上上限報警值：90℃，此時警示有關人員手動打開充壓閥向噴吹罐內充氮氣，并停機。下限報警值：75℃。
●壓力檢測：正常值在0~0.7MPa范圍內，上限報警，此時警示有關人員手動打開緊急放散閥進行緊急放散。
●稱重系統(tǒng)：正常值在0~10t范圍內。
●吹噴速率：通過計算得出噴吹速率。
2.2.2主要調節(jié)控制要求
（1）氮氣源管路氮氣溫度調節(jié)：根據(jù)工藝要求，氮氣溫度穩(wěn)定在50℃；
（2）壓縮空氣總管溫度調節(jié)：根據(jù)工藝要求，壓縮空氣溫度穩(wěn)定在50℃；
（3）煤粉倉流化管氮氣流量調節(jié)：根據(jù)工藝要求，流化氮氣流量應穩(wěn)定在一個定值；
（4）煤粉倉滅火氮氣壓力調節(jié)：根據(jù)工藝要求，滅火氮氣壓力應穩(wěn)定在一個定值；
（5）噴吹罐流化氮氣流量調節(jié)：根據(jù)工藝要求，流化氮氣流量應穩(wěn)定在一個定值；
（7）噴吹罐二次風補氣流量調節(jié)：根據(jù)工藝要求，壓縮空氣流量應穩(wěn)定在600m3/h；
（8）噴吹罐補壓調節(jié)：根據(jù)工藝要求，噴吹罐壓力應穩(wěn)定在一個定值；
（9）噴吹罐排壓調節(jié)：根據(jù)工藝要求，噴吹罐壓力與布袋入口壓力之差應穩(wěn)定在一個定值。
2.2.3監(jiān)控系統(tǒng)主要顯示畫面
（1）煤粉噴吹工藝流程畫面—主要工藝參數(shù)顯示報警與當前工藝狀態(tài)（見圖5）。
圖5 煤粉噴吹工藝流程畫面
（2）實時和歷史趨勢顯示畫面。
（3）故障報警顯示畫面（包括實時報警和故障報警顯示畫面）。
（4）流量、溫度、補壓、排壓調節(jié)畫面（見圖6）。
圖6 流量、溫度、補壓、排壓調節(jié)畫面
（5）數(shù)據(jù)記錄畫面（見圖7）。
圖7 數(shù)據(jù)記錄畫面
2.2.4電控部分連鎖
噴吹工藝為并罐噴吹工藝，即每座高爐進行噴煤操作時，由兩個噴吹罐組成一個噴吹罐組交替向高爐噴煤。
（1）煤粉倉
安全檢測設有溫度，氧濃度，一氧化碳濃度，上述檢測項目在系統(tǒng)中設有臨界報警值，當系統(tǒng)發(fā)出上限報警信號時，可由操作人員采取相應措施，當發(fā)生上限報警時，可接通滅火氮氣管路進行緊急處理，同時可自動或手動停止噴吹（由現(xiàn)場人員定）， 煤粉倉還設有料位指示及煤粉稱重，煤粉倉的累積稱重可以顯示累積制粉量，也可用于倉內料位的上下限，報警，以便于平衡制粉和噴吹系統(tǒng)的物料平衡。煤粉倉下錐部設有流化床，對倉內煤粉連續(xù)進行流化。煤粉倉下面接有樹叉狀分料管，連有四個支管，每個支管上設有上、下卸粉閥，控制向四個噴吹罐給料。
（2）并聯(lián)罐噴吹主體系統(tǒng)
噴吹罐為一壓力容器，上面接有充壓管路，補壓管路，出口管路，流化管路，及放散和緊急放散管路，在開始噴吹操作時，需要關閉放散閥和緊急放散閥，出料口閥門，打開充壓閥和流化閥門對噴吹罐進行一次充壓，然后開啟補壓調節(jié)閥門調節(jié)罐內壓力達到穩(wěn)定的工作壓力，在噴吹過程中，可通過調節(jié)閥門與罐內壓力的連鎖控制保證噴吹過程壓力的穩(wěn)定。噴吹量的調節(jié)可通過調節(jié)罐壓和二次風量的方式實現(xiàn)。
噴吹罐的安全檢測有溫度和壓力檢測：在溫度上上限報警時，如果當前噴吹罐沒有進行噴吹操作，可打開充壓閥門進行罐內氣體的惰化操作，如果噴吹罐內壓力為高壓可啟動噴吹系統(tǒng)暫時停機程序。
噴吹罐在放散過程中需通過調節(jié)閥控制放散氣量，使布袋入口管道壓力不能波動過大，以免影響制粉系統(tǒng)。可使調節(jié)閥與布袋入口壓力連鎖控制。
噴吹罐出口管路上安裝有二次補氣器，用于引入噴吹用壓縮空氣，壓縮空氣管路調節(jié)閥通過調節(jié)二次風量達到調節(jié)噴吹量的目的，也可在系統(tǒng)中預先設定閥門開度，使系統(tǒng)根據(jù)預先設定的噴煤量進行噴吹操作。噴吹量的調節(jié)可通過調節(jié)罐壓和二次風量的方式實現(xiàn)。
煤粉分配器入口前有壓力檢測點，此處壓力與高爐熱風壓力進行連鎖比較，當小于設定值時，可將各支管三通球閥自動切換到吹冷風狀態(tài)，同時噴吹系統(tǒng)自動停機。煤粉分配器入口前還接有氮氣反吹管道，當輸粉管路堵塞時，可將管中煤粉反吹到煤粉倉內。各支管在風口設備前也接入反吹氮氣管道。
（3）噴吹系統(tǒng)控制過程
噴吹系統(tǒng)的電力控制主要包括“倒罐”控制、“噴吹”控制等。
●倒罐操作（以A系列罐為例說明）：當工作罐(A1)中的煤粉量達到設定的下限值(現(xiàn)場根據(jù)經(jīng)驗確定)時，A2罐進行充壓，煤粉流化，等待噴吹等操作，當A1罐中的煤粉噴吹完畢時并且A2滿足噴吹條件時， A2罐開始進行噴煤操作，A1罐停止噴吹， 然后A1罐進行裝煤粉的準備操作, 如此兩個噴吹罐進行循環(huán)交替噴吹。噴吹罐中的煤粉量設有上限報警值，當達到設定上限值時，煤粉倉停止對噴吹罐給料。
●噴吹過程的控制及連鎖：噴煤工藝為并罐噴吹工藝，兩罐交替噴吹，噴吹控制分為自動控制和手動控制兩種方式，設有兩種控制方式的轉換開關，自動控制在啟動噴吹程序后，由系統(tǒng)自動控制裝料，倒罐，噴吹等操作。手動控制需人工通過控制單體閥門完成這些操作。在自動控制方式進行過程中， 可由操作人員中斷正在進行的程序，轉到手動控制方式進行操作，待操作完成后，可重新切換回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行自動控制方式。各種控制程序，在順序執(zhí)行時，在遇到故障不能執(zhí)行時報警提示故障原因。
●事故停機：手動控制，在正常生產(chǎn)中，如噴吹罐安全監(jiān)測項目（溫度，壓力）發(fā)出上限報警，手動啟動緊急停噴程序。如果是煤粉倉或布袋收粉器安全監(jiān)測項目（溫度、壓力、氧濃度等）發(fā)生上限報警，可開啟相應的滅火氮氣管路閥門，與檢測參數(shù)的連鎖控制進行處理。
●連鎖：不可同時開啟的閥門
①輸粉閥和返粉閥；
②卸粉閥與充壓閥；
③充壓閥與放散閥；
④流化閥與放散閥；
⑤輸粉閥與總管反吹閥門。
●必須同時打開的閥門：煤粉倉流化氣閥組。
●必須順序打開和關閉的閥門
①同一噴吹罐的上下卸粉閥
開啟順序：下卸粉閥——延時2s后開啟上卸粉閥；
關閉順序：上卸粉閥——延時2s后關閉下卸粉閥。
②同一噴吹罐的出料口閥和輸粉閥
開啟順序：輸粉閥——出料閥；
關閉順序：出料閥——輸粉閥。
③輸粉閥與二次風閥門的連鎖
輸粉閥打開的條件是二次風閥門必須打開（僅指同一噴吹罐的閥門）。
說明：輸粉閥打開的條件是二次風閥門必須打開（僅指同一噴吹罐的閥門）以上閥門的控制均由電磁閥控制氣動球閥來實現(xiàn)。
2.2.5噴吹系統(tǒng)基本控制方式
●基本控制方式分為：自動操作、CRT手動控制方式、檢修控制方式。
●自動操作： 控制室人員通過鍵盤或鼠標發(fā)出“裝料”、“噴吹”等命令后，按規(guī)定的程序自動完成自動裝料、噴吹等順序動作。
●CRT手動操作：除必要的安全連鎖外，人工在CRT上手動操作各單體設備。
●檢修操作：檢修操作是在手動操作之下的一種操作，解除設備的安全連鎖，進入完全的人工手動操作各單體設備。
3 結束語
整個控制系統(tǒng)是以PLC為核心完成各個單體設備的控制。對于整個控制系統(tǒng)來說需要將這些單體設備通過二級網(wǎng)絡連成一個統(tǒng)一的系統(tǒng)集中管理和監(jiān)控，這體現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論的集中管理，分布控制的原則。
實踐證明：此系統(tǒng)分發(fā)揮了網(wǎng)絡通訊的優(yōu)勢（所有模擬信號都是以數(shù)字方式傳遞，高速、可靠），同時選用UniMAT品牌的PLC模塊與西門子的S7-400PLC組成集中—分布式的網(wǎng)絡結構控制系統(tǒng)，既保證了控制系統(tǒng)的性能穩(wěn)定，又大大節(jié)約了硬件投資和相關的施工費用，不失為高爐噴煤控制系統(tǒng)的一個性價比優(yōu)良的解決方案。
