转炉除尘煤气回收自动控制系统的研究

摘要：本文以某炼钢厂风机房改造项目为背景，利用西门子S7-400可编程控制器及编程软件step7 V5.

4、上位机监控操作软件wincc6.2软件包对转炉除尘煤气回收自动控制系统中的웃风机子系统和切换站子系统进行了控制研究。通过实际应用表明，此方法可以达到很好的控制效果。

关键词：电气控制 煤气回收 风机 切换站 PLC

中图分类号：C93 文献标识码： A

1 引言

我国钢铁企业面临极大的产能过剩问题，使其必须依靠降低成本来增强其市场竞争力。节能降耗成为各钢铁企业系统改造项目的主题。本文以某炼钢厂ส风机房系统改造项目为背景，介绍了转炉除尘煤气回收系统的主要设备以及该自动控制系统中的风机子系统和切换站子系统的控制要求，最后介绍了控制系统的硬件配置及实现功能。

2 主要设备

转炉煤气风机子♛系统由中压10KV变频器、电机、风机、稀油站等组成；转炉煤气切换站子系统由旁通阀、三通阀、水封逆止阀、阻力平衡阀、煤气放散点火系统、总测量系统等组成。生产工艺流程如图1所示：

3 控制要求

3.1 风机子系统控制要求

风机启动时需满足以下条件：轴承供油系统已启动，轴承供油总管温度小于60℃，电机轴承温度小于80℃，风机轴承温度小于70℃，延时30秒风机启动。

风机满足以下任一条件时需停机：风机轴承温度超过80℃，或轴承振动超过11mm/s或电机轴承温度超过90℃或定子温度超过140℃。

风机操作界面如下：

3.2 切换站子系统控制要求

转炉兑铁水完成后，当风机接到提速指令后，风机高速运行，当煤气中氧气含量小于2%，CO大于35%，风机出口处烟气温度小于70℃，且煤气柜入口处氧气含量也小于2%，转炉煤气柜不满时，无设备故障，以上条件都成立时，打开水封逆止阀，到位后，三通阀回收侧打开，转炉煤气经水封逆止阀，V型水封，进入转炉煤气总管，送入转炉煤气柜。当煤气中氧气含量大于2%，CO小于35%，风机出口处烟气温度大于70℃，煤气柜入口处氧气含量大于2%，煤气柜已满拒绝回收，出现设备故障，以上任一条件成立时，三通阀放散侧打开，到位后，关闭水封逆止阀，转炉煤气经三通阀送入放散塔。当三通阀发生故障时，旁通阀打开，转炉煤气经旁通阀送入放散塔。当三通阀处于放散时，平衡阀打开，当三通阀由放散转向回收时，平衡阀处于60%～80%开度等待状态，当三通阀由回收转向放散时，通过平衡阀前后的压差使阀门由原来的开度慢慢打✿开。三通阀放散侧在放散开到位时进行冲洗60s，三通阀回收侧，在回收开到位时进行冲洗60s。水封逆止阀设置远传液位计，通过PLC对水封进行自动补水。

切换站系统操作界面如下：

4 控制系统配置及功能

4.1 控制系统配置

采用西门子SCALANCE X系列交换机，通过单模光纤介质组成冗余环网结构，使风机房3套PLC控制系统、转炉本体控制系统、风机房控制室上位机系统和转炉中控室上位机控制系统都连接到该冗余环网上，采用工业以太网用以完成信息快速传输。控制器主站与从站的通讯采用Profibus-DP总线。

4.2系统实现功能

（1）本系统监控操作主画面包括：系统主画面、新A风机操作画面、新B风机操作画面、新C风机操作画面、切换站操作画面、系统报警画面及系统趋势图画面。实现了参数设定、集中操作、生产过程流程图显示、设备状态显示、测量值显示、趋势显示、故障监视及报警等功能。当需要远方手ผ动操作时，通过键盘和鼠标来实现。操作员可通过鼠标调出流程画面，报警画面，趋势画面等等，观察过程变量的变化，检查系统报警，打印报表，修改参数和系统组态等。还在上位机上设置了3组操作权限，分别对应普通操作工人、工长及电气维护工程师三个级别。

（2）煤气回收控制重点是阀门的顺序控制和保障安全。在本系统中， 当三通阀故障时， 如果旁通阀处于自动操作方式下， 则旁通阀自动打开， 但当三通阀恢复正常， 为安全起见， 不允许旁通阀自动关闭， 必须人工确认一切正常后， 手动将此阀关闭。系统还实现了每炉煤气回收量、累积回收量、回收时间指示， 阀门开闭未到位报警， 风机叶轮、各阀门冲水切断阀根据工艺要求适时开启及延时关闭等功能。

5 结论

本控制系统及方法在实际项目中已经应用，达到良好的效果，利用变频器控制风机不仅节能而且能迅速调整风机转速，使煤气回收浓度达到较理想的范围，整个系统尤其是煤气回收切换站部分， 在安全生产同时， 保护了环境， 完成了能源的二次利用。