PLC在鞍钢鲅鱼圈转炉水处理控制中的应用.pdf

第2 8 卷2 0 1 0 年第1 期 总第1 4 5 期 冶金设备管理与维修 P E G在鞍钢鲅鱼圈转炉水处理控制中的应用 田宏文 鞍钢 自动化公司鞍山 l 1 4 0 0 1 摘要鞍钢鲅鱼 圈转炉水处理 自动控制 系统 ， 应用西门子公 司 7 - 4 o o系列 P L C， 实现 了 自动化程度高和 稳定可靠， 降低了运行成本和劳动强度， 保证了出水质量。 关键词P L C水处理控制 系统 1 前 言 转炉水处理是转炉生产系统中重要的辅助系 统 ， 水处理系统 的正常运行是保证转 炉正常生产 的关键。转炉生产产生的污水 、 废水经过过滤 、 沉 淀 、 加药等环节的处理 ， 将浊水变成净水循环使 用 ， 水处理系统 自动化水平 的高低也影 响着转炉 生产 自 动化程度的高低。鲅鱼圈转炉水处理系统 设备繁多 ， 连锁严格 ， 控制复杂 ， 实行无人值守， 这 就要求设备运行在全 自动状态下 ， 而且一旦设备 出现故障， 备用设备 自动启动 ， 以保证转炉生产的 正常进行 。 2 系统组成 鲅鱼圈水处理控制系统由4 台监控计算机 、 8 套S I E ME N S S 7 4 0 0 P L C及 l 3 个 E T 2 0 0 M组成。监 控 计 算 机 系 统 采 用 S I E ME N S工 控 机 ， 软 件 是 S T E P 7 5 ． 4 ，WI N C C V 6 ． 0 ，系 统 中 文 平 台 是 WI N D O WS 2 0 0 0 。8 套 P L C系统主要包含了中央处 理器模板 C P U 4 1 6 2 D P、 以太网通讯模板C P 4 4 3 1 、 数字量输入模板 S M4 2 1 、 数字量输 出模板 S M4 2 2 、 模拟量输入模板 S M4 3 1 、 模拟量输 出模板 S M4 3 2 、 本地扩展模板 I M4 6 0 、 I M4 6 1 ， 机架若干等。 整个 自动控制系统主要负责采集和显示现场 仪表 、 水泵 、 阀 门 、 搅拌器等设备 的运行数据 、 状 态 ， 通过操作员面板发出的手动命令 ， 能按照应用 软件程序对现场设备进行 自动控制 ， 并能 自动储 存工艺数据和自 动打印报表及故障信息等。 3 控制系统结构与配置 转炉水处理 自动控制系统采用“ 集 中检测 、 分 散控制 ” 的方式 ， 构成“ 纵向分层 ， 横 向分站” 的网 络体系结构 ， 整个控制系统网络分为2 层 第l 层为现场设备控制层， 主要由各现场P L C 一 3 2一 控制分站、 检测仪表、 电控设备等组成， 直接完成 生产过程 中的数据采集 、 调节控制以及实现反馈 控制或顺序控制等功能。根据生产工艺流程和现 场构筑物的分布情况 ， 分为 3 个分站 净浊环泵站 、 斜板沉淀间 、 加药脱水间等。 第 2 层为中心控制室操作站 ， 设有 3台监控计 算机， 采用三机热备方式 ， 如果一台出现故障， 则 另两台仍然能够独立工作， 并且具有所有的功能， 以确保整个控制系统的可靠性 、 连续性和安全性 ， 根据需要可以完成全厂生产处理的在线监测 ， 并 向P L C发出控制命令 。加药脱水 间设有一台监控 计算机 ， 方便 了操作人员监控画面时发现问题及 时到现场解决。 中心控制室内的监控计算机与各P L C 分站采 用以太 网通讯 ， 采用 以太网光纤连接 ， 由于净环泵 站距离主 电室较 远 ， 因此设立 了4 个 E T 2 0 0 M站 ， 过滤间也设立 了3 个 E T 2 0 0 M站 ， 将主电室 P L C作 为 主站 ， 其 他 E T 2 0 0 M作 为从 站 ， 采 用 西 门子 P R O F I B U S D P现场总线 。系统结构 配置见 图 1 E ， r 2 o 0 远程站未显示 。 4 控制系统的功能 4 ． 1 系统运行 方式 1 自动运行 ， 即完全通过 P L C ， 根据预先编写 的程序 自动控制设备运行 ； 2 操作员通过控制室监控计算机操作， 发出 运行指令 ， 设备的运行是通过程序 自动进行的； 3 手动控制设备的运行 ， 完全脱离 P L C， 通过 现场控制箱上的按钮本地手动操作。每台电动设 备旁都有 1 个“ 本地控制箱” ， 控制箱上有“ 本地” 和 “ 远程” 转换开关。 “ 本地 ” 方式适用于人工干预或 维修时使用， 任何一项操作都是通过按钮来执行 ， 在此方式下， P L C不能发出控制命令 ， 只进行监 冶金设备管理与维修 第2 8 卷2 0 1 0 年第 1 期 总第 1 4 5 期 一⋯⋯⋯硅 汞 而 硅 。 磊 ⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 脱水 斜 板 斜板 斜板 净 、浊环 净 、浊环 净 、浊环 净 、浊环 P L C s 7 3 0 0 P I C s 7 3 0 0 P L C s 7 3 0 0 P I C S 7 3 0 0 PL C s 7 4 0 0【 P I C S 7 4 0 0 P I C s 7 4 0 0 P I C S 7 4 0 0 图1 鲅鱼圈水处理 P L C系统结构配置 测。 “ 远程” 方式是控制系统按工艺要求 自动运行 设备的方式。 4 ． 2 中心控 制 室操作 站 负责水处理系统工艺和设备过程控制 、 数据 备份 、 数据处理 。在监控计算机上可以显示各处 理单元模拟 画面 ， 包括 1』 艺布 置图 、 实时动态参 数 、 设备的运行状态及实m j ／ 历史报警信号 、 在线仪 表的实时／ 历史趋势 曲线等 ， 并周期循环发布 日报 表 、 月报表 、 年度报表。同时 ， 可进行离线， 在线编 程及修改设定参数。 4 ． 3 现场设 备控制层 现场设备控制层分为3 个分站 净浊环泵站 、 斜板问、 脱水间。 4 ． 3 ． 1 净浊环 泵站 监测范 围为净环水水泵 出 口流量 、 压力 、 温 度 、 高压及中压水池水位 、 水泵的开／ 停／ 故障， 开关 柜合闸／ 断开／ 故障 ， 调节 阀门的信号等 ； 浊环水水 泵出口流量 、 压力 、 温度 、 高压及中压水池水位 、 水 泵的开／ 停做 障， 开关柜合闸／ 断开／ 故障， 调节阀门 的信号等。 自动控制为在蓄水池水位允许的情况下 ， 根 据水泵出口流量 、 压力 、 温度自动进行水泵及冷却 塔的启动、 停止及追启的操作 ， 调节阀门与水泵进 行连锁操作 ， 即水泵启动 5 s 后 ， 阀门自动开启。阀 门关闭后水泵 自动停止。 浊环泵站有 l 2 台过滤器 ， 每台过滤器使用一 段时间后 ， 需要进行反冲洗来保证过滤系统工作 正常 ， 浊环反冲洗分为定 时反冲洗 和强制反冲洗 两种方式。 1 定时反冲洗 根据实际需要设置合适的时 间 ， 8 ， 1 2 ， 2 4 h 等可调。P L C将根据每 台过滤器 的 申请时间进行排队， 自动关闭过滤器进水阀和滤 水 阀， 再打开反冲洗阀 、 排水阀 、 进气 阀和排气 阀 进行冲洗 ， 每次反冲洗 1 个过滤器 ， 按照排 队顺序 依次进行冲洗 ， 先排先冲洗 ， 后排后 冲洗 。当反冲 洗水池水位过低 ， 反冲洗泵 、 出水 阀门出现故障 ， 排水泵房污水水位过高出现报警时， 定时反冲洗 不允许启动。 2 强制反冲洗 根 据现场需要 ， 如果想对任 何一个过滤器随时进行反 冲洗时 ， 只要到现场操 作箱操作就可以手动进行反冲洗。 4． 3 ． 2斜板 沉淀 间 监测 范围 斜 板沉淀池下输 泥机 的7 T - I l 故 障， 开关柜合闸／ 断开／ 故障， 调节阀门的信号等。 自动控制 斜板沉淀间有 1 8 台斜板沉淀池 ， 每 个沉淀池的入 口和出口分别有进 口阀、 出 口阀 、 输 泥机 、 进气 阀 、 泄气 阀及调节 阀， 阀门的动作按工 艺要求 自动依次打开及关闭 ， 实行 自动排泥。 一 3 3 第2 8 卷2 0 1 0 年第 1 期 总第 1 4 5 期 冶金设备管理与维修 转炉一次除尘引风机的振动特点及设备管理 甲呈哲宋磊 济钢第三炼钢厂济南 2 5 0 1 0 1 摘要转炉烟气一次除尘及煤气回收是炼钢流程中的关键工序， 该工序是通过风机的抽引实现的。振动 是影响转炉一次风机运行状态的主要原因， 因此通过对其振动特点进行深入分析以掌握振动规律， 对于制定该 系统的设备管理内容具有较强的指导意义。 关键词一次 除尘 引风机振动频谱分 析动平衡 1 济钢 1 2 0 t 转炉一次除尘抽引系统简介 一 次除尘引风机的主要作用是抽 引转炉炼钢 产生的烟气 ， 使其流经汽化冷却 、 净化除尘等处理 工艺后对其 中的 C O进行 回收利用 ， 对废气进行 排放。 济钢 1 2 0 t 转炉 一次除尘 引风机为单吸离 心 式 ， 滑动轴 瓦两端支撑 ， 刚性 叶轮 ， 齿式联轴器连 接 ， 通过液力耦合器进行转速调节 ， 该系统基本结 构 见图 1 。 图1 煤气抽引风机结构示意 1 一 电动机 2 6 5 0 k W， 1 4 5 0 r ／ mi n ；2 耦合 器； 3 一风机 叶轮 ； 4 一 刚性基础 2 振动情况分析 2 ． 1 日常振动规律 济钢 1 2 0 t 转炉一次风机系统 日常运行中最常 见 的振动形式为叶轮挂灰引起的不平衡振动。叶 轮形成挂灰的过程如下 转炉烟气中含有大量的 F e O 、 F e 0 、 C a O等杂质 、 颗粒， 当烟气被抽引至净 化除尘系统后 ， 绝大部分杂质 、 颗粒与气流剥离 ， 但仍有极少杂质被抽引至风机系统 。当气流进入 叶轮前导器时流速增加 ， 流向突变 ， 一些粒径较大 的颗粒被甩到高速运转的叶轮上， 逐渐形成坚硬 的灰层 。随着灰层 的不断积累 ， 分布也 日渐不均 匀 ， 致使 叶轮质心偏离轴心位置 ， 从 而形成不平 衡 。一次风机叶轮挂灰 引起 的不平衡振 动特点 如下 1 振动值在特定 时间段 内呈平稳的线性增 长趋势 ， 后期会阶跃式上升。 新 叶轮或经动平衡处理后的叶轮 上线后 ， 风 机各项振动指标正常。随着运行时间的推移 ， 水 平 、 垂直、 轴向振动值大致呈线性增长趋势 ； 总体 4． 3 - 3 加 药脱 水 间 监测范围为泥浆池泥浆泵出口流量 、 压力 、 泥 浆池水位、 泥浆泵的开， 停／ 故障， 开关柜合闸， 断开／ 故障， 调节阀门的信号等 。 自动控制为3 台泥浆泵根据水位高低 自动依 次开启及停止 ， 出口阀门与水泵进行连锁操作。 加药部分根 据加药准备池 的水位状 态 自动进行 输 、 配药控制 ， 采用 闭环控制 加药泵进行 自动投 加加药量 ， 通过调整加药计量泵 的变频器 的频率 来实现 ； 当加药准备池 的水 位过低时 ， 为防止加 药泵的空转， 所有的加药泵不允许 自动运行； 当 其中一台加药泵出现故障时， 备用加药泵将 自动 一 3 4一 投入运行。 5 结束语 西 门子公司的S 7 4 0 0系列 P L C功能强大 ， 结 构紧凑， 编程指令丰富， 友好的用户界面， 自2 0 0 8 年 9 月投产运行 以来 ， 自动控制系统运行稳定 ， 满 足设计要求 ， 净水率达到 1 0 0 ％， 其他各项指标均 达到了工艺要求 。实现 了无人值守 ， 节约 了人力 物力 ， 增强了水处理系统的可靠性 ， 收到了良好 的 经济效益。 2 0 0 5 1 9收稿