楊紅偉

【摘 要】寶鋼1880熱軋余熱回收工程采用DCS控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，以微機(jī)分散控制，操作和管理集中為特性，集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、CRT技術(shù)和控制技術(shù)即4C技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。雖然DCS系統(tǒng)在目前國內(nèi)屬于新興的發(fā)展最快的控制系統(tǒng)，并且其系統(tǒng)也表現(xiàn)出不同于以往的優(yōu)越性，但是DCS系統(tǒng)還是存在著一些需要改進(jìn)的地方。本文旨在針對性的闡述如何優(yōu)化1880余熱回收的DCS控制系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】余熱回收控制系統(tǒng)優(yōu)化

1.概述

寶鋼股份1880熱軋廠余熱回收工程是分別在2#、3#、4#加熱爐的煙氣排放管上（經(jīng)空氣預(yù)熱器后的煙道、調(diào)節(jié)擋板后）引出旁路煙道，設(shè)置3臺余熱鍋爐，通過閥門切換，使高溫?zé)煔馊苛鹘?jīng)余熱鍋爐進(jìn)行換熱實(shí)現(xiàn)余熱回收。煙氣通過余熱鍋爐后其溫度降至180℃以下，由引風(fēng)機(jī)加壓后回送至原有煙囪排放?；诨厥諢煔庥酂?，通過余熱鍋爐，生產(chǎn)出1.8MPa、300℃過熱蒸汽并網(wǎng)使用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

2.余熱回收DCS控制系統(tǒng)原理

本套余熱回收系統(tǒng)設(shè)置1套DCS控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要包括：1套監(jiān)控站兼工程師站（布置在原儀表PLC室）、3套監(jiān)控站（分別布置在原水處理電氣室、原加熱爐中控室、新增儀表室）、1套數(shù)據(jù)采集站（布置在新增儀表室）、1套工程師站（布置在新增儀表室）、2臺打印機(jī)、4套冗余的控制站（主要包括：CPU冗余、電源冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余）。DCS控制柜布置在新建的電氣室內(nèi)。余熱回收采用的是IFIX軟件實(shí)現(xiàn)的人機(jī)交互界面。

IFIX程序是通過以下的邏輯關(guān)系來對整個系統(tǒng)進(jìn)行自動化控制的：

2.1電氣設(shè)備控制系統(tǒng)

引風(fēng)機(jī)電機(jī)及變頻器由MCC進(jìn)行控制；純水泵電機(jī)的控制：該水泵為1用1備，由MCC進(jìn)行控制，泵工作狀態(tài)和故障狀態(tài)送至DCS控制系統(tǒng)作監(jiān)控顯示；加藥泵電機(jī)由MCC進(jìn)行控制泵工作狀態(tài)和故障狀態(tài)送至DCS控制系統(tǒng)作監(jiān)控顯示；鍋爐給水泵電機(jī)的控制：該水泵為2用1備，由MCC進(jìn)行控制，泵工作狀態(tài)和故障狀態(tài)送至DCS控制系統(tǒng)作監(jiān)控顯示；當(dāng)出現(xiàn)“重故障”事故狀態(tài)時，直接通過DCS程序控制執(zhí)行“緊急停爐”指令；當(dāng)出現(xiàn)“輕故障”事故狀態(tài)時，報(bào)警聯(lián)鎖需加入人工“確定”功能，防止假信號。確認(rèn)故障無法排除后，執(zhí)行“緊急停爐”指令；報(bào)警采用聲光報(bào)警。

2.2聯(lián)鎖動作

開爐時當(dāng)水箱水位（LT-5001）高于L2時，啟動純水泵；當(dāng)水位（LT-5001）高于L1時，開啟純水箱水位調(diào)節(jié)閥LCV-5001（自動調(diào)節(jié)）；當(dāng)水位（LT-5001）處于正常水位時，關(guān)閉純水箱水位調(diào)節(jié)閥LCV-5001；當(dāng)水位（LT-5001）高于水位H時，水位高報(bào)警；當(dāng)水位（LT-5001）低于水位L3時，水位低報(bào)警；當(dāng)水位（LT-5001）低于水位L4時，停止純水泵。

純水泵設(shè)置2臺，2用1備。當(dāng)純水泵出口壓力過低或顯示故障信號時，備用泵相應(yīng)啟動?；謴?fù)正常后，關(guān)閉備用泵。當(dāng)鍋爐給水泵出口壓力過低或有一臺顯示故障信號時，備用泵相應(yīng)啟動?；謴?fù)正常后，關(guān)閉備用泵。

除氧器聯(lián)鎖動作開爐時當(dāng)除氧水箱水位（LT-5002）高于L1時，啟動鍋爐給水泵；當(dāng)水位（LT-5002）高于水位L2時，開啟除氧器給水調(diào)節(jié)閥LCV-5002；當(dāng)水位（LT-5002）低于水位L3時，水位低報(bào)警；當(dāng)水位（LT-5002）處于正常水位時，關(guān)閉除氧器給水調(diào)節(jié)閥LCV-5002；當(dāng)水位（LT-5002）高于水位H1時，水位高報(bào)警；除氧器壓力控制，根據(jù)PT5001反饋調(diào)節(jié)PCV5001。

余熱鍋爐汽包聯(lián)鎖動作“三沖量”調(diào)節(jié)系統(tǒng)：由汽包水位LT-2001～2002分別與過熱器出口蒸汽流量FT-2001和余熱鍋爐給水流量FT-2003、FT-3003、FT-3003構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)汽包水位自動調(diào)節(jié)；當(dāng)汽包水位（LT-2001～2002）高于水位點(diǎn)H2=35mm時，系統(tǒng)汽包水位“高”報(bào)警；當(dāng)汽包水位（LT-2001～2002）高于水位點(diǎn)H3=75mm時，系統(tǒng)汽包水位“高高”報(bào)警。SV-2007緊急放水電動閥聯(lián)鎖打開；當(dāng)汽包水位（LT-2001～2002）低于L2=-35mm時，系統(tǒng)汽包水位“低”報(bào)警；當(dāng)汽包水位（LT-2001～2002）低至L3=-75mm時“低低”報(bào)警，啟動余熱回收系統(tǒng)“緊急停車”指令；當(dāng)汽包壓力PS-2001高于2.14MPa時，啟動余熱回收系統(tǒng)“緊急停車”指令。

引風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖動作當(dāng)加熱爐爐壓反饋壓力超過實(shí)際測定值設(shè)定值±20Pa的范圍時，在滯后5s后自動調(diào)節(jié)變頻器，使壓力恢復(fù)到設(shè)定值；引風(fēng)機(jī)故障停機(jī)信號時，啟動余熱回收系統(tǒng)“緊急停車”指令。

3.優(yōu)化方案

基于DCS系統(tǒng)自動控制原理，其有很高的智能優(yōu)越性，但是余熱回收運(yùn)行至今，在系統(tǒng)程序上的一些設(shè)置仍存在著一些問題，特提出以下針對性的1880余熱回收DCS控制系統(tǒng)優(yōu)化方案。

3.1風(fēng)機(jī)變頻控制改善方案

IFIX的預(yù)設(shè)程序邏輯是保持加熱爐的爐壓偏差值維持在0Pa以此來對風(fēng)機(jī)進(jìn)行頻率的給定，當(dāng)爐壓偏差值小于0Pa時，頻率增加，風(fēng)機(jī)抽力增大，當(dāng)爐壓偏差值在0Pa以上時風(fēng)機(jī)頻率減小，風(fēng)機(jī)抽力下降。

目前風(fēng)機(jī)變頻控制存在的問題以及其慢性劣化所造成的后果：

在理論上風(fēng)機(jī)通過加熱爐的爐壓偏差值進(jìn)行頻率變化控制是一個很智能的控制方案。但是在余熱回收的實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，通過爐壓偏差值還是暴露出了其明顯的缺點(diǎn)。

當(dāng)鍋爐停止生產(chǎn)時，前后電動閥關(guān)閉，氣動閥打開，加熱爐煙氣進(jìn)入煙囪。當(dāng)鍋爐正常生產(chǎn)時，氣動閥關(guān)閉，前后電動閥打開，風(fēng)機(jī)運(yùn)行，將高溫?zé)煔庖龑?dǎo)通過鍋爐加熱鍋爐內(nèi)除氧水產(chǎn)生蒸汽，然后進(jìn)入煙囪。

目前余熱回收存在著這么一個情況，當(dāng)加熱爐負(fù)荷慢慢變高時，煙道擋板的開度隨之變大，此時鍋爐的風(fēng)機(jī)的頻率也在爐壓偏差值的增大下慢慢升高。

但是當(dāng)加熱爐的出口煙道擋板在此時突然關(guān)閉時（這種情況在定修，換輥及平常正產(chǎn)生產(chǎn)狀態(tài)都會發(fā)生），由于爐壓偏差值沒有及時作出反應(yīng)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)頻率沒有變化，一直處于50HZ的滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。此情況見圖2.0.2的操作畫面。通過圖2.0.2的FB4001的50HZ可以看到余熱鍋爐目前處于滿負(fù)荷狀態(tài)，其爐壓偏差值也在1.2Pa。

但是查看其它顯示數(shù)據(jù)卻發(fā)現(xiàn)目前鍋爐的這個滿負(fù)荷狀態(tài)是不正常的。FT4001反應(yīng)出目前鍋爐的蒸汽蒸發(fā)量不高，TE4003也反應(yīng)出目前煙道的溫度較低，正常情況下風(fēng)機(jī)的頻率與煙氣溫度和蒸汽蒸發(fā)量成正比關(guān)系，但是目前滿頻率的風(fēng)機(jī)運(yùn)行跟兩者成的是反比關(guān)系。

那是什么原因造成目前的情況呢？圖3.1.2-2的紅色箭頭處設(shè)有加熱爐出口煙道擋板，當(dāng)加熱爐處于低負(fù)荷狀態(tài)時，其煙道擋板會處于全關(guān)狀態(tài)，當(dāng)擋板處于全關(guān)狀態(tài)時，從擋板到風(fēng)機(jī)的這一段煙道就處于封閉狀態(tài)。

風(fēng)機(jī)在這種情況下的滿負(fù)荷運(yùn)行造成了PT4003滿量程-2000Pa。在這種情況風(fēng)機(jī)的過負(fù)荷抽風(fēng)，容易造成風(fēng)機(jī)的渦輪片變形，劣化加快，壽命減短，帶動風(fēng)機(jī)的電機(jī)也會由于過力矩的運(yùn)行，加速其零部件和電纜的老化。同時也造成了大量的電力浪費(fèi)。這種情況急需進(jìn)行改善。

3.2風(fēng)機(jī)變頻控制的優(yōu)化方案

目前通過爐壓偏差值的風(fēng)機(jī)變頻控制暴露出了不足，同時也讓設(shè)備的壽命也大大降低了。

如果將風(fēng)機(jī)頻率的連鎖關(guān)系與加熱爐的煙道擋板開度關(guān)聯(lián)。那就可以有效的解決風(fēng)機(jī)過力抽風(fēng)狀況，可以使風(fēng)機(jī)及其相配套的設(shè)備壽命恢復(fù)到原來水平。

3.3如何實(shí)現(xiàn)新的風(fēng)機(jī)變頻方案

風(fēng)機(jī)頻率10HZ-50HZ對應(yīng)擋板0%-100%開度。加熱爐的煙道擋板是通過4-20mA電流信號來控制的。通過加熱爐電氣室煙道擋板的信號I/O模塊及其卡件輸出到現(xiàn)場煙道擋板的接點(diǎn)并接一根電纜到余熱回收的模塊，通過模塊對4-20mA的信號轉(zhuǎn)換進(jìn)入交換機(jī)再傳送到上位機(jī)的服務(wù)器反饋給IFIX程序一個開度信號。

然后IFIX通過風(fēng)機(jī)頻率10HZ-50HZ對應(yīng)擋板0%-100%開度的關(guān)系給定相應(yīng)頻率給變頻器控制現(xiàn)場風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

4.結(jié)語

通過以上優(yōu)化，設(shè)置擋板的開度與風(fēng)機(jī)的頻率進(jìn)行聯(lián)鎖后，避免了風(fēng)機(jī)長期進(jìn)行密閉抽風(fēng)后造成風(fēng)機(jī)劣化后果，有效的延長了風(fēng)機(jī)和電機(jī)的壽命，同時也避免了電機(jī)的電力浪費(fèi)，對于公司的效益獲得也有長遠(yuǎn)的幫[著作人信息]助。