PLC在過熱爐點火系統(tǒng)中的應用

1、PLC在過熱爐點火系統(tǒng)中的應用摘要：傳統(tǒng)點火裝置控制過程不但費時費力，而且增加了操作人員及設備運行的平安隱患。本次改造采用西門子的STEP7系統(tǒng)，系統(tǒng)可存儲大量數(shù)據(jù)，相關監(jiān)控測點都可數(shù)據(jù)采集，并由計算機對這些數(shù)據(jù)作處理，通過WinCC組態(tài)畫面來判斷檢測相關工況運行情況。通過改造，到達降低系統(tǒng)故障，改善運行及檢修人員的勞力強度等問題。關鍵詞：過熱爐點火系統(tǒng)PLC中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1672-3791202111b-0042-02某鋼鐵廠用于余熱發(fā)電的一臺過熱爐點火系統(tǒng)原采用假設干繼電器及自動西門子檢漏裝置、西門子機械程序控制器、西門子火焰檢測裝置來控制燃燒器點火。在點火過程

2、中，通過中間繼電器傳輸開關量信號來控制電機以及電動執(zhí)行器來完該系統(tǒng)來完成整個點火程序不但費時又費力，而且假設在點火過程中發(fā)生點火失敗時，就需要人員至現(xiàn)場操作試驗解決，這樣就增加了操作人員及設備運行的平安隱患。針對這些點火燃燒問題，本人提出整個點火燃燒過程采樣現(xiàn)場開關量、模擬量傳輸至PLC，由后臺機監(jiān)控現(xiàn)場設備，通過PLC組態(tài)邏輯聯(lián)鎖相關現(xiàn)場設備，到達集中分散控制，且PLC電源可以由UPS電源供給。改造后由PLC西門子采樣、監(jiān)控、操作系統(tǒng)遠程控制，增加了全程點火步序可控性。1系統(tǒng)工藝概況過熱爐點火系統(tǒng)點火啟動后，機械程控器開始自動控制步序。首先翻開天然氣電磁閥，天然氣供給后，觸發(fā)高壓點火裝置點火

3、，天然氣著火；接著天然氣火檢亮大概12s左右后，機械程控器觸發(fā)#19角翻開快切閥V1，輔燃氣閥Vg，輔燃煤氣著火，煤氣火檢1、2、3亮；最后輔燃煤氣燃燒大概5s后，主煤氣V2閥翻開，投入主煤氣，煤氣3只火檢正常，爐膛負壓值范圍-15002000Pa正常，整個點火程序成功啟動，此時可以根據(jù)爐膛負壓及溫度來控制過熱爐按工藝要求燃燒，如圖1所示。2系統(tǒng)配置改造前的點火系統(tǒng)完全由原廠家利用西門子機械程序控制器，通過中間繼電器傳輸開關量信號來控制電機以及電動執(zhí)行器來完成點火程序，同時由于中間繼電器還有接觸不良、磨損、體積大等缺點。而PLC可編程邏輯控制器具有系統(tǒng)構成靈活，擴展容易，以開關量控制為其特長；

4、也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構成復雜的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。2.1系統(tǒng)硬件選型PLC選型對于機械設備電控系統(tǒng)的正常運行是至關重要的。選型要按照機械設備的工藝流程、使用點數(shù)、使用環(huán)境的要求決定選用何種容量和模塊點數(shù)的PLC。余熱爐點火系統(tǒng)主要是有點火燃燒器及點火棒、燃燒介質(zhì)執(zhí)行機構控制等構成。原機械程序控制器需19只中間繼電器及5只時間繼電器來控制天然氣閥門、高壓點火器，及煤氣輔燃、主煤氣閥門，技術改造需利用開關量及模擬量不是很多，按照點火機械設備的要求，決定選用僅需配備西門子S7-300系列，容量和模塊擴展點數(shù)能滿足要求。2.2硬件性能S7-300是德國西門子公

5、司生產(chǎn)的可編程序控制器PLC系列產(chǎn)品之一。其模塊化結構、易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好，使其在廣泛的工業(yè)控制領域中，成為一種既經(jīng)濟又切合實際的解決方案。S7-300出色的性能表現(xiàn)在：1S7-300PLC具有高速的指令處理功能；2擁有人機界面HMI；3可以擴展多達32個模塊；4模塊內(nèi)集成背板總線；5網(wǎng)絡連接支持多點接口MPI、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)等。3系統(tǒng)原理通過改造，整個點火過程由PLC編程控制現(xiàn)場燃氣閥門開關，而且閥門開度及位置可反響至后臺機監(jiān)控。點火棒是否由高壓點火裝置打火點燃天然氣，也可通過火焰探頭及顯示器觀察火焰燃燒大小。火焰3只檢測探頭監(jiān)控天

6、然氣、輔燃煤氣、主煤氣是否著火，假設沒有著火，那么PLC程序可編程邏輯聯(lián)鎖點火失敗觸發(fā)回到第一階段吹掃并檢漏。假設天然氣著火點亮那么由PLC設定燃燒時間后，投用輔助煤氣5s后，再投用主燃煤氣，完成整個點火過程，到達過熱爐的燃燒成功，并能全程監(jiān)控。所有監(jiān)控參數(shù)都可由后臺機控制檢測，而后臺機監(jiān)控組態(tài)畫面可以通過WinCC軟件來選擇方案組態(tài)完成。3.1點火準備點火前的檢漏，通過PLC來控制燃氣閥門開關V1、V2閥的開啟與關閉，經(jīng)現(xiàn)場儀表的開關量及模擬量變化來檢測壓力設定值是否到達，由此來判斷是否漏氣，嚴密性是否完好。點火前3臺風機必須先后啟動，先畫面啟動或現(xiàn)場手動再循環(huán)風機進口閥門關到位，如果跳閘停

7、機進口閥門自動關閉。再循環(huán)風機啟動且運行正常引風機進口閥門關到位，然后才可以啟動引風機，如果跳閘停機進口閥門全開。再循環(huán)風機和引風機啟動且運行正常后，鼓風機可以啟動進口閥門關閉，如果跳閘停機那么進口閥門全開。3.2鍋爐吹掃爐膛壓力正常，爐膛無火焰，3臺風機運行正常，進口擋板開度大于30%，燃燒器主風門擋板開度大于30%，鍋爐送風量大于3000m3/h，燃料閥門全關，MFT信號已復位，吹掃時間大于3min。3.3鍋爐允許點火條件鍋爐吹掃完成，爐膛壓力正常，爐膛無火焰，風機運行正常，進口擋板開度大于30%，高爐煤氣進口電動閥開啟且壓力正常，天然氣一次電磁閥開啟且壓力正常，鍋爐蒸汽進口電動門開啟，調(diào)

8、門開度大于15%，集汽集箱排汽門開啟。3.4點火過程允許后，鍋爐具備點火條件后，由操作員在上位機操作，通過PLC發(fā)點火命令發(fā)點火命令后，天然氣調(diào)門及燃燒風調(diào)門不要操作，PLC程序已設定，PLC發(fā)來的點火命令后，由PLC開關量及模擬量模塊收發(fā)檢測信號進行閥組檢漏并確認正常，然后進行燃燒器內(nèi)部吹掃，吹掃完成后，天然氣點火并開天然氣電磁閥，天然氣火檢確認有火或PLC上位機發(fā)確認有火信號3s內(nèi)后，輔助煤氣閥Vg氣動閥翻開，高爐煤氣輔助煤氣閥Vg及快切閥V1翻開點火并確認有火，燃燒器風門擋板，煤氣調(diào)節(jié)閥開到規(guī)定開度，主煤氣閥V2氣動閥翻開并確認主火焰信號A61、A62、A75火檢三取二正常。點火成功完成各項操作并確認火檢信號正常后，操作員可通過PLC及組態(tài)畫面監(jiān)控鍋爐各項參數(shù)并進行參數(shù)負荷調(diào)節(jié)，鍋爐的正常運行調(diào)節(jié)開始由操作人員監(jiān)控控制。4結語通過PLC運用改造后，點火系統(tǒng)具有較高工作可靠性和抗干擾能力，相較以前純機械程控來說，電氣接線及開關點減少較多，且故障降低。改造后的系統(tǒng)可存儲大量數(shù)據(jù)，相關監(jiān)控測點都可數(shù)據(jù)采集，并由計算機對這些數(shù)據(jù)作處理，通過歷史、實時曲線來判斷檢測相關工況運行情況，從而到達降低運行及檢修人員的勞動強度的目的。參考文獻【1】陶永華.新型PID控制及其應用M.北京：機械工業(yè)出版社，2021